古代最先进的制钢技术－灌钢

　　＂灌钢＂, 又称＂团钢＂．它是由生铁和熟铁合在一起冶炼得到的一种含碳量较高、且质地均匀的优质钢, （含碳量在０.０５％～２.０％的铁称为钢）．這种具有独创性的灌钢冶炼方法, 至少在南北朝时期就已经发明了．除了那些无名英雄之外, 从文献记载上, 我們知道的這种先进技术的最初实践者, 就是北朝东魏、北齐间（公元５５０ 年前后）的著名冶金家綦毋怀文．

　　綦毋怀文是个讲究＂道术＂的人, 在北齐的信州做过刺史．他曾炼造出一种＂宿铁刀＂．這＂宿铁＂, 就是后世所說的＂灌钢＂．《北史·艺术列传》里记录有他的這一发明创造．书中记载說:

　　＂怀文造宿铁刀, 其法烧生铁精, 以重柔铤, 数宿则成刚（钢）．以柔铁为刀脊, 浴以五牲之溺, 淬以五牲之脂, 斩甲过三十札．＂

　　這段话的意思是說: 綦毋怀文制造有宿铁刀．他的方法是, 选用品位比较高的铁矿石, 冶炼出优质生铁, 然后把液态生铁灌注到熟铁上, 這样几度熔炼, 就成了钢了．钢炼成之后, 他便以熟铁作刀背, 用钢作刀锋, 并用动物的尿和油脂來淬火．用這种方法制造的宿铁刀, 能一下子砍断３０ 多块叠放在一起的胄甲片．

　　从這段记载中可以看出, 綦毋怀文不仅最早实践了＂灌钢＂冶炼法, 还创造了畜尿和油脂两种淬火介质, 這是綦毋怀文在钢的热处理技术上的一大创新．在綦毋怀文之前, 人們一般都用水作为淬火的介质, 而綦毋怀文用牲畜尿和动物油脂作为冷却剂, 一方面扩大了淬火介质的使用范围；另一方面, 也是更重要的, 是可以获得不同的冷却速度, 从而得到不同性能的优质钢．灌钢法是我国古代炼钢技术上的卓越成就．它的发明和推广, 对於增加钢的产量, 改善兵器、农具和手工工具的质量, 都有着重大的意义．因此, 隋唐时期, 這种方法受到了冶炼家的垂青；而到宋朝, 则流行於全国, 并有所创新和完善, 成为当时的主要炼钢方法．在沈括的《梦溪笔谈》中, 除了记有当时的冶炼方法外, 还首次提到＂灌钢＂一词．他說:

　　＂世间锻铁所谓钢铁者, 用柔铁屈盘之, 乃以生铁陷其间, 封泥炼之, 锻令相入, 谓之团钢, 亦谓之灌钢．＂

　　這话的意思是說: 社会上所說的炼钢, 就是在炼钢炉中, 把熟铁屈绕成盘, 并將生铁片嵌在盘绕的熟铁条中间, 然后用泥把炼钢炉密封起來烧炼．待炼成后取出來锻打．用這种方法炼出來的钢, 就称为团钢, 也叫灌钢．时至明代, 這种灌钢的冶炼技术又有了很大程度的发展．著名科学家宋应星在他所著的《天工开物》一书中, 详细地记述了当时的灌钢工艺．他說: ＂凡钢铁炼法, 用熟铁打成薄片如指头阔, 长寸半许, 以铁片束包尖紧, 生铁安置其上, 又用破草履盖其上, 泥涂其底下．洪炉鼓鞴（bèi）, 火力到时, 生钢先化, 渗淋熟铁之中, 两情投合．取出加锤, 再炼再锤, 不一而足．俗名团钢, 亦曰灌钢者是也．＂

　　宋应星這段话的意思是說: 炼钢的方法, 是先把熟铁打成像手指头那样宽, 一寸半左右长的薄片, 然后用熟铁片束包扎紧, 再將生铁放在扎紧的熟铁片上面．随后, 盖上破草鞋（要用沾有泥土的, 這样才不致於立即被烧毁）, 另外, 在铁片底下还要涂上泥浆．当這一切都做完之后, 把它放进洪炉里, 用劲鼓风, 达到需要的温度时, 生铁便先熔化成铁液, 渗淋到下面的熟铁中, 两者便互相融合了．這时, 就可取出锤打．经过再炼再锤, 反复多次, 才行．這样锤炼出來的钢, 俗称团钢, 也叫灌钢．

　　我們不难发现, 明代灌钢的冶炼方法已跟宋代大不相同: 人們不再用泥封炉, 而改用涂泥的草鞋遮盖；不把生铁片嵌在盘绕的熟铁条中, 而把生铁片覆盖在捆紧的熟铁片上．這两种方法的改进是具有很大进步性的．正如杨宽先生在《中国古代冶铁技术发展史》一书中所分析的那样: ＂他們不用泥封而用涂泥草鞋來遮盖, 一方面是使炼钢炉依然能够从空气中得到氧, 使生铁在还原气氛下熔化；一方面是使大部分火焰反射人炉内, 以提高冶炼温度．他們把熟铁打成薄片后夹紧捆住, 无非使生铁的铁液能够准到若干熟铁薄片的夹缝中, 增加生铁和熟铁的接触面, 使熟铁易於吸收生铁的铁液, 能够使碳分均匀地渗入．＂

　　明代, 除了宋应星所记述的這一改进的灌钢技术外, 还产生了一种新型的灌钢冶炼方法, 這就是＂苏钢＂冶炼法．＂苏钢＂是灌钢发展的高级阶段, 灌钢的优点在這里得到了最充分的表现．

　　相传, ＂苏钢＂是由江苏人发明的, 所以称为＂苏钢＂．它的冶炼方法, 明朝的唐顺之, 在他所著的《武编·前编·铁》中有简略的记载, 他說: ＂以生铁与熟铁并铸, 待其极熟, 生铁欲流, 则以生铁於熟铁上, 擦而入之．＂ 也就是說, 把生铁与熟铁放在一块冶炼, 等到生铁熔化, 铁汁欲流时, 则將生铁水擦入熟铁中, 灌钢就炼成了．

　　＂苏铁＂冶炼法创造出來以后, 曾在明末、清代盛行一时, 直到近现代, 还有冶炼家用這种方法炼钢, 但方法又大大地进了一步．它的具体操作要点是:

　　炼钢时, 先把没有经过锻打的熟铁（料铁）放到炉内, 鼓风加热．两分钟后, 用火钳钳住生铁的一端斜放在炉口内, 继续鼓风, 使炉内温度不断升高．当炉温升到１３００℃左右的时候, 斜搁在炉口内的生铁的一端开始熔化, 开始不断地滴铁水, 這时, 炼钢工人便用大铁钳钳住生铁在炉外的一端, 左右移动, 使铁水均匀地淋到熟铁上．同时, 不停地翻动熟铁, 使熟铁各部分都能均匀地吸收铁水．淋完两次后, 便把熟铁夹到铁砧上锻打．去除杂质, 就得到了需要的钢坯, 俗称＂钢团＂．

　　以上我們介绍了＂灌钢＂的不同操作工艺, 這些先进的科学技术成果, 都是我国古代劳动人民的智慧结晶．正是由於他們的发明创造, 使我国古代的炼钢技术自立於世界之林, 为我們中华民族争得了荣誉．