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关于冲天炉

竖式圆筒形熔炼铸铁的铸造设备，因炉顶开口向上而得名。主要用于铸铁件生产，也用以配合转炉炼钢，有时还用来化铜。古代生产铸铁，铁水直接来自炼铁炉。10世纪前后，中国宋代已有因移动方便而称为行炉的化铁炉。17～18世纪，欧洲出现一种用于补锅的小型化铁炉。1794年，英国的J。威尔金森制出近似现代的冲天炉。20世纪后，冲天炉的结构和熔炼工艺均有了很大的发展。冲天炉炉身下部坐在底座上，上部侧面开有加料口，底部安有带铰链的门供熔化结束后清炉用。离炉底350～700毫米处有1～2排空气进口，称为风口，沿炉身圆周均匀分布。风口下部是炉缸，开有出铁口和出渣口。从加料口以下至风口为金属炉料的预热带和熔化带。圆筒形炉身外壳用钢板制成，其内壁用耐火材料砌成炉衬。有时在熔化带周围不用炉衬，而在炉壳外面设环形水管向炉壳喷淋冷却水。还有的冲天炉在炉身外部设置积蓄铁水的固定式前炉，前炉与冲天炉底部的炉缸相连，从前炉中出铁水和排渣。冲天炉在工作时，炉内同时进行着底焦的燃烧、热量的传递和冶金反应3个重要过程。根据物理、化学反应的不同，冲天炉以燃烧区为核心，自上而下分为预热带、熔化带、还原带、氧化带和炉缸5个区域。由于炉气、焦炭和炉渣的作用，熔化后的金属成分也发生一定的变化。在铸铁的五大元素中，碳和硫一般会增加，硅和锰一般会烧损，磷变化不大。

关于炼铁

一、生产工具的铁器化与冶铁业的发展

战国以后，由于冶铁技术的进步，社会经济制度的变革，社会上对于铁器需要量的增加，铁矿的开采，铁的冶炼和铸造成为关系国计民生的重要手工业，因此，冶铁业开始发展起来。在战国时代开发的铁矿已经不少，战国时代的著作《山海经·五藏山经》所载产铁之山就有37处，记录属南阳的就有“帝�NF9A5�之山‘其阴多铁’”，约在今河南省泌阳县和南阳县之间；另一处即“兔床之山，‘其阳多铁’”，约在今嵩县和南阳县之间。战国时代各国都有冶铁手工业，其中韩、楚两国的冶铁手工业最为发达，著名的冶铁手工业地点也最多，当时的南阳已经成为战国时代闻名的冶铁中心。《荀子·议兵篇》记载：“宛钜铁（钅也），惨如蜂虿。”至秦汉时期，铁器和冶铁技术在广大地区已经得到了广泛的传播和使用。从考古中发现，西汉初年铁制农具和工具已取代了铜、骨、石、木器，到西汉中期，随着冶铁技术的发展，锻铁工具增多，铁兵器也逐步占据了主要地位，直至东汉，主要的兵器全部为钢铁所制，从而完成了兵器和生产工具的铁器化进程。　西汉初年，冶铁业可听任商人经营。魏国的孔氏原经营冶铁业，秦灭魏后，被强行迁到南阳，靠冶铁成为巨富。西汉武帝时，武帝任用南阳的大冶铁商孔仅为“大农丞，领盐、铁事”，管理全国的盐铁业，南阳成为全国设立铁官的手工业基地之一。在南阳瓦房庄发掘的汉代冶铁遗址中，就曾发现西汉时期的冶铁遗物（熔炉基、耐火砖、鼓风管、铸造用的模具及铁器，包括铁犁铧、铁耧铧、铁锸、锛、斧等）。至东汉，南阳的冶铁业在西汉基础上，冶铁作坊数量增多，规模空前扩大，技术显著提高。建国后在南阳附近发现的冶铁遗址就有：南阳市北关瓦房庄铸铁作坊遗址，桐柏张陂村的大张陂冶铁遗址，桐柏县铁炉村遗址，南召县太山庙、草店冶铁遗址，方城县赵河村冶铁遗址，镇平县安国城铁范、铁铸件遗址，西峡县白石尖冶铁石等。1959～1960年南阳市北关瓦房庄发掘的汉代冶铁遗址，主要遗址面积达2800m�2，发现了大量的冶铁遗迹和遗物，其中熔炉9座，炒钢炉8座，锻炉1座。发现在当时的生产条件下冶铁过程中使用了热鼓风炉，这是我国早期使用的节约热能的熔炉。铸造使用的模和范近40种。由文物考古发掘的遗物可见，在当时南阳已经成为全国的冶铸中心。

二、冶铁技术、工艺的发展

冶铁技术在秦汉时期得到进一步的发展。高炉炼铁已成为一种经济而有效的炼铁方法。高炉炼铁从上边装料，下部鼓风，形成炉料下降和煤气上升的相对运动。燃料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。这样燃料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以至熔化，上层的炉料便从炉顶徐徐下降，燃料被预热而能达到更高的燃烧温度。这确是一种比较合理的冶炼方法，因而具有强大的生命力而长期流传。其冶炼水平的发展表现在以下几个方面：