一、鐵的故事

　　在遠(yuǎn)古時代，第一塊落到人類手中的鐵可能不是來自于地球，而是來自宇宙空間，因在一些古語中，稱稱為“天降之火”。埃及人把鐵叫做“天石”�？梢娙藗冏钤缯J(rèn)識的鐵是從隕石開始的。

　　1891年，在美國亞利桑納州的沙漠中發(fā)現(xiàn)了一個巨大的隕石坑，坑的直徑有1200米，深度有175米。估計這塊亞利桑納州隕石有幾萬噸重。有人試圖想讓這個“天外來客”為他們贏利，甚至成立股票公司，然后事實上以公司的閉閉而告終。

　　1896年，美國探險家在丹表格陵蘭的冰層中發(fā)現(xiàn)了一塊重33噸重的鐵隕石。這塊隕石歷盡千辛萬苦送到紐約，至今仍然保存在那里。

　　“天外來客”畢竟有限。因此在冶金業(yè)發(fā)展之前，用隕鐵制作的器具相當(dāng)?shù)恼滟F。因此，鐵在地球上的出現(xiàn)與使用，在最初是帶有神秘與高貴的色彩。只有最富有的貴族才能買得起耐磨的鐵制裝飾品。在約根泰佩（公元前1600～1200前）就發(fā)現(xiàn)了一件用來配青銅劍身的鐵劍柄，顯然，這是作為一種貴重的裝飾金屬物。在古羅馬，甚至結(jié)婚戒指一度是鐵制而不是金制。在18世紀(jì)探險家航行中甚至有過這樣的經(jīng)歷，他們用一枚生銹的鐵，可以換一頭豬，用幾把破刀，就可換足夠全體船員食用好幾天的魚。因為他們遇見的波利尼亞西土著人對鐵的渴望超過了其它。有史以來，鍛造業(yè)也一直被認(rèn)為是最體面的行業(yè)之一。

　　1889年，由杰出的法國工程師艾菲爾（Eiffel.G）設(shè)計的一座宏偉的鐵塔建筑物在巴黎落成。許多人認(rèn)為，這座高300米的鐵塔不會持久，艾菲爾卻堅持說它至少可以矗立四分之一個世紀(jì)。到現(xiàn)在整整八十年過去了，艾菲爾鐵塔仍然高高屹立在巴黎，吸引著成千上萬的游客，成為法國的驕傲。

　　1958年，在比利時首都布魯塞爾世界工業(yè)博覽會上，一座讓人過目難忘的大樓矗立起來，這座建筑物由9個巨大的金屬球組成，每個球的直徑為18米，8個球處于立方體的每個角頂，第9個球處于立方體中心，這正是一個放大上千億倍的鐵晶體點陣模型，它叫阿托米姆（Atomin），也是鐵的象征──人類不可缺少的朋友。

　　二、煉鐵發(fā)展的一般情況

　　由于人類對鐵的需要量不斷增加，人們把視線投向了地球本身，希望能在地球中找到所需要的鐵，而不再是坐等“天外來客”的饋贈。為此人們作了不懈的努力。當(dāng)人們學(xué)會了從礦石中提煉出鐵以后，青銅時代就讓位于鐵器時代。在人類歷史上，起過革命作用的原材料中鐵應(yīng)該居首位，無論在世界的哪個地區(qū)，冶鐵技術(shù)的發(fā)明都是劃時代的重大事件。

　　據(jù)研究，鐵的大量出現(xiàn)是在公元前八世紀(jì)。在霍薩巴德的王宮貢物中（公元前720～705年）就發(fā)現(xiàn)了160噸鐵，其中多是鐵棒。公元前800年，歐洲轉(zhuǎn)入早期鐵器時期。煉鐵知識傳到不列顛，大約是在公元前500年。與此同時，約公元前400年，已由伊朗自東傳到印度，也可能傳到中國。歐洲早期鐵器時代帶觸角木劍柄的劍與中國商周青銅劍之間就有很大的相似性。

　　制鐵技術(shù)分為兩部分：即冶煉和熱鍛�？赡苁紫日莆詹⒂糜陔E鐵。

　　純鐵的熔點為1540℃。這個溫度在公元19世紀(jì)前是不可能達(dá)到的。因此早期生產(chǎn)的鍛鐵都是固態(tài)鐵。用木炭火在約1200℃的溫度下，把鐵礦石還原成基本上是純的固態(tài)鐵。還原出來的鐵呈團塊狀，稱為“坯鐵”。這是一種固態(tài)鐵、

　　渣和未燒完木炭屑的混合物。有時要把這種壞鐵破碎，靠敲擊使小鐵塊相互分開。

　　這種小鐵塊可以與其它部分區(qū)別開來。因為它們是可鍛的，在敲擊下變平。然后把它們放在鍛爐加熱，經(jīng)過熱鍛，小鐵塊就能被鍛接成大塊。

　　早期的冶鐵技術(shù)，大多采用“固體還原法”，即冶鐵時，將鐵礦石和木炭一層夾一層地放在煉爐中，點火焙燒，在650～1000℃溫度下，利用炭的不完全燃燒，產(chǎn)生一氧化碳，遂使鐵礦石中的氧化鐵被還原成鐵。但是由于炭火溫度不夠高，致使被還原出的鐵只能沉到爐底而不能保持熔化狀態(tài)流出。人們只好待把鐵煉成，煉爐冷卻后，再設(shè)法將鐵取出。這種鐵塊表面因夾雜渣滓而顯粗糙，有的還不如青銅堅韌。后人們發(fā)現(xiàn)，煉出的鐵反復(fù)加熱，壓延錘打，才能柔韌不脆。人們還發(fā)現(xiàn)再將紅熱的鍛鐵猛淬入冷水會變成堅韌的好鐵，這種鐵比青銅好。

　　最原始的煉鐵爐是碗式爐。它只不過是在地上或巖石上挖出一個坑，風(fēng)可以從鼓風(fēng)器通過風(fēng)嘴直接鼓入，碎礦石和木炭混裝或分層裝在燒紅的炭火上，最高溫度至少應(yīng)達(dá)1150℃。這種煉爐沒有出渣口，爐渣向下流到底部結(jié)成渣餅或渣底，有時則結(jié)成圓球，即渣球或渣粒。坯鐵留在渣上面，在冶煉過程結(jié)束后，打開粘土上部結(jié)構(gòu)，取出壞鐵，清理煉爐。這種無出渣口的碗式爐即豎爐是歐洲早期鐵器時代的代表。后在羅馬時代由帶出渣口的改進型碗式爐代替，有臥式和立式兩種。

　　在羅馬時代，劍是重要的武器。在廣泛采用鐵器時代的疊鍛和表面滲碳技術(shù)的同時，還采用了更復(fù)雜的技術(shù)，如花紋焊接技術(shù)，制作者們借此在制品上加上他們個人的標(biāo)記。在來自墓葬的實物中，不管男女的隨葬品都有武器，如男人用劍和矛頭，女人則用一種“紡織用的劍”，那是一種花紋焊接的鐵劍身。

　　在中世紀(jì)的歐洲，只有修道院或者主教人士才有充足的資金投入到煉鐵工業(yè)中去。煉鐵工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展仰仗于宗教機構(gòu)的勢力。如1408年，不列顛的達(dá)勒姆主教建立了第一座有文件為證的，利用水力于鼓風(fēng)器的熟鐵吹煉爐。它的出渣口在煉爐之側(cè)。此外，由于采用水力鼓風(fēng)器，就有可能進行連續(xù)作業(yè)，從而可用高爐煉鐵，高爐的特點是鐵水和爐渣從爐口底部排出的。

　　16世紀(jì)的高爐在兩側(cè)各開一個口，一個是風(fēng)口，另一個為出鐵口。高爐第六天（一個冶煉期）大約只能出4～5噸鑄鐵。一座高爐貯存在不了這么多的鑄鐵。由于受到容積的限制，遂發(fā)展成早期的雙爐。1549年，雙爐能生產(chǎn)出重2200公斤的鐵爐鑄件。

　　在歐洲高爐的發(fā)展過程中，有兩種基本爐型相互競爭，一種是矮爐腹型高爐，和一種是高陡面爐腹型高爐。

　　1750年，英國的工業(yè)革命開始了。在燃燒上用焦炭代替木炭，這種轉(zhuǎn)變使煉鐵業(yè)突破了束縛，不再為木炭的短缺而陷入困境。因為不僅民用燃燒需要大量木料，而且為了提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量也在大量砍伐森林。因此，對于人口密度高的國家，要靠木炭來增加鐵的產(chǎn)量是不易的。

　　到18世紀(jì)末，煤和蒸汽機已使英國的煉鐵業(yè)徹底改革，鐵的年產(chǎn)量從公元1720年的2.05×10000噸／年（大多是木炭鐵）增加到1806年2.5×100000噸／年（幾乎全是焦炭鐵）。估計，每生產(chǎn)一噸焦炭需煤3.3噸左右。但是，高爐燒焦炭勢必增加碳含量，以致早期的焦炭生鐵含碳在1.0%以上，全部成為灰口鐵即石墨鐵。

　　高爐的尺寸在18世紀(jì)內(nèi)一直在增大。從公元1650年約7米，到1794年俄國的涅夫揚斯克高爐已增高到13.5米。因為焦炭的強度大，足以承擔(dān)加入的爐料的重量。大多數(shù)的煉爐采用爐缸、爐腹和爐身三部分按比例構(gòu)成。19世紀(jì)末，平滑的爐襯公認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的爐襯，這基本上已經(jīng)是現(xiàn)在的爐型。爐底直徑約10米，爐高約30米。全部高爐都設(shè)有兩只以上的風(fēng)嘴。另一個巨大的進步就是采用熱風(fēng)。20世紀(jì)后，現(xiàn)代鋼鐵業(yè)就蓬勃發(fā)展起來。

　　

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