揭秘中国古代冶铁业汉末发明quo;灌钢法quo;节省人力( 二 )

到了汉代，政府对铁业进行全面垄断，钢铁成为了国家财政的重要支柱。汉代的冶铸遗址已发现了二十多处，著名的像河南巩县铁生沟，发现了炼铁炉18座、熔炉1座、锻炉1座、藏铁坑7处、矿石坑1个、配料池1个，还有各种铁器和铸范等等，显示了当时的冶铁生产已经具备了很大的规模。
平稳
汉末“灌钢法”的发明节省人力物力
汉末大乱，铁的生产遭到很大破坏，接下来的南北朝时期，冶铁生产主要是在恢复战前的水平，自然难以发生像块炼铁到铸铁这样革命性的变化，但技术的发展仍没有停歇，其中就要提到一位名叫綦母怀文的人，他曾使用“灌钢法”冶炼钢刀，是目前所知灌钢法最早的实践者和革新者，为这项技术的发展作出了无与伦比的贡献，也因如此，綦母怀文受到“中国人民的老朋友”李约瑟博士的高度肯定。
在綦毋怀文之前，刀剑等锋利武器主要通过反复捶打的“百炼钢”技术制成，费工费时，制成的刀剑价格昂贵，而灌钢法通过将液态的生铁浇注在熟铁上，经几次熔炼，使生铁、熟铁内碳含量平衡，成为钢。由于将液态生铁作为渗碳剂，碳的流动速度大大提升，节省了很多人力物力。
隋唐时期的冶铁技术在之前的道路上继续发展，没有太大的突破，有些乏善可陈。不过这一时期有一个小片段可以和接下来辽代的冶铁相衔接。钢铁冶铸业最早只是在中原地区比较发达，南北朝时期长江流域的铁器制造逐步发展起来，到了唐代，位于东北的渤海地区也有了铁器生产，《新唐书·渤海传》就记录了“铁州”的名字，肯定是因为当地产铁著称而取名。辽初耶律阿保机征服渤海后，在铁州“置采炼者三百户”，这也是辽代冶铁业一大技术渊源吧。
加速
宋代最大技术突破是燃料改进
说了这么久终于来到了本次考古大发现的时代——辽宋。这一时期是钢铁冶金技术发展的另一个重要时期，北宋铁产量激增，农具、武器甚至钱币都用铁铸造，魏晋时期出现的灌钢法、百炼钢等技术在宋代广泛推广，这些在沈括的《梦溪笔谈》中都有详细的记载。宋代最大的技术突破是开始大量用煤炼铁，缓解了传统木炭燃料短缺的问题，并能获得更高的炉温，提高冶炼效率。不过用煤作为燃料也有不好，那就是煤炭燃烧过程中释放的硫会影响生铁的质量。
对这一时期冶铸行业发展的研究一直以来都以宋朝为主，对于占据了半壁江山的辽代我们了解的尚不深入，辽的冶铁业与宋相比都有什么创新?孰高孰低?又有什么差异?这次延庆大庄科辽代矿冶遗址群的发现，就为了解这些问题打开了一扇窗口。遗址群中，从采矿、冶炼，到工匠们工作、居住场所“一条龙”都有发现，就让我们通过对遗址内方方面面的观察，让辽宋冶铁业之间一争高下吧。
燕山地带有大量矿藏，辽代之前的奚人就利用燕山地区的矿藏进行车辆、兵器的生产，现在的河北平泉、宽城、滦平、隆化等县曾多次发现大规模的辽代采矿和冶炼遗址。大庄科乡的矿产资源也十分丰富，迄今共发现的5处矿山，分为矿洞式开采和露天式开采两种，每处铁矿的矿石种类略微不同，大多为磁铁矿，有些夹杂赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿等。水泉沟炼铁炉中铁渣的测定显示，这些遗址冶炼用的矿石极有可能就是就近的5座矿山运输而来，证明了临近矿区冶炼是辽代矿冶业的一大特点。与之相似，宋代的钢铁主要产区也都在铁矿附近。
矿石通过怀抱遗址群的怀九河、铁炉河运到冶炼区后，就是炼铁炉大显身手的时刻了。大庄科矿冶遗址内发现的炼铁炉不仅是目前为止最为集中的，而且也是保存最为完好的。前文提到的汉代巩县铁生沟遗址，那里发现的炼铁炉只遗留了基座部分，而水泉沟发现的炼铁炉最多保留了高于地面4米左右。水泉沟的炼铁炉与汉代相比有众多改良，汉代的炼铁炉用土夯筑，呈馒头形，而水泉沟的冶铁炉用石头垒砌，更加耐高温，外形类似啤酒瓶的上部，细脖子，大肚子，更利于炼渣向下走。水泉沟的炼铁炉与汉代有些炼铁炉相比容积较小，这可不是退步的表现，而恰恰是古代铁匠们在生产中经验的总结。容积过大而又不能很好地散热很容易造成炉内压力过大而爆炸，《汉书》中就有公元前91年和27年炼铁炉爆炸的记载，“地陷数尺，炉分为十”，听起来就十分惨烈，在这样的情况下只有适当减小炼炉容积才能保证安全。