1.1 生铁冶铸技术的历史

中国自公元前6世纪即发明了生铁冶铸术，比欧洲至少早了16个世纪。由此开始，中国逐渐形成了和西方迥然不同的钢铁冶炼技艺体系，创造了辉煌的铁器时代与钢铁文明。

中国古代的炼铁方法是块炼铁，即在较低的冶炼温度下，将铁矿石固态还原获得海绵铁，再经锻打而成的铁块。冶炼块炼铁，一般采用地炉、平地筑炉、竖炉三种。我国块炼铁始于春秋时代，在掌握块炼铁技术的不久，就炼出了含碳2%以上的液态生铁，并用以铸成工具。战国初期，我国已掌握了脱碳、热处理技术方法，发明了韧性铸铁。战国后期，又发明了可重复使用的“铁范”（用铁制成的铸造金属器物的空腹器）。西汉时期，出现坩埚炼铁法。同时，炼铁竖炉规模进一步扩大。西汉时期还发明了“炒钢法”，即利用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺，产品称为炒钢。同时，还兴起“百炼钢”技术。东汉（公元25—220年）光武帝时，发明了水力鼓风炉，即“水排”。我国古代水排的发明，大约比欧洲早1100多年。汉代以后，发明了灌钢方法。《北齐书·綦母怀文传》称为“宿钢”，后世称为灌钢，又称为团钢。这是中国古代炼钢技术的又一重大成就。据《中华百科要览》记载：中国是最早用煤炼铁的国家，汉代时已经试用，宋、元时期已普及。到明代（公元1368—1644年）已能用焦炭冶炼生铁。在公元14—15世纪，铁的产量曾超过2000万斤，折合约为1.2万吨。西方最先开始工业革命的英国，约晚两个世纪，才达到这个水平。总的来看，中国古代钢铁发展的特点与其他各国不同。世界上长期采用固态还原的块炼铁和固体渗碳钢，而中国铸铁和生铁炼钢法一直是主要方法。由于铸铁和生铁炼钢法的发明与发展，中国的冶金技术在明代中叶以前一直居世界先进水平。

生熟炼铁炉

中国古代手风箱冶铁炉

中国也是世界上最早使用竖炉炼铁的国家。我国古代冶炼生铁主要使用竖炉，炼铁竖炉是从炼铜竖炉发展起来的。春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了，从战国到西汉随着铁器需要量的大幅度增加，炼铁竖炉建造得越来越大。

中国冶铁技术源于山东淄博铁山

竖炉炼铁是一种经济而有效的炼铁方法。从上边装料，下部鼓风，形成炉料下降和煤气上升的相对运动。燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料。其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用。这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用。下层的炉料被逐渐还原至熔化，上层的炉料便从炉顶徐徐下降，炉料被预热而能达到更高的温度。

在目前掌握的文献和考古资料下，专家们一致认定，淄博铁山就是中国冶铁发源地。铁山位于山东省淄博市张店区中埠镇铁冶村西北，海拔254.6米，面积10平方公里，铁矿资源丰富，其铁矿石铁含量高达70%以上，山东省最大的铁矿基地——金岭铁矿就坐落于此处。

阳城县是山西省东南部的一个偏僻山区，为中国生铁冶铸术的重要留存地，犁炉炼铁和犁镜的铁范铸造等技艺十分突出。山西阳城古称东泽，唐武德初治泽州，天宝年间改阳城县。境内地势由西南向东北倾斜。以海拔1888米的析城山为主体的南部山区，山岭陡峭，森林茂密，水源充足，且制高点、关隘口、天然石洞繁多，地势险要。阳城盛产富铁矿，且距地表较浅，其矿石质软纯洁，含磷高、含硫低，南部山区坚硬木料烧制的三寸茬、七寸炭的生熟木炭也是铸件的必要原料。得天独厚的地理条件为阳城当地生铁冶铸术的形成创造了良好的基础。

阳城析城山腰村居