汉武帝时期在冶铁业中推行了什么技术

西汉冶铁业的发展表现在作坊数量增多,铁器分布广泛,冶铁业规模扩大由于从中央到地方形成了一套严格的管理制度,聚集大批有冶铁技术的工匠及大批劳动力(刑徒)到官营冶铁作坊进行劳作,使西汉冶铁技术和铁器生产无论从数量上还是从质量上都获得长足发展我国古代的冶炼技术绝大部分在此时已达到成熟程度。 汉武帝出于政治、经济双重目的,实行“盐铁”的政策后,西汉冶铁业更是朝着规模大、人员多、设备齐全的方向发展。如在郑州、巩县、南阳等冶铁遗址中都发现有铁官标志的铭文,说明作为冶铁业基地的大型作坊,已在内地相继建立起来。《汉书·成帝记》载:阳朔三年六月,“颍川铁官徒申屠圣等百八十人杀长吏、盗库兵,自称将军。”永始三年十二月,“山阳铁官徒苏令等二百二十八人攻杀长吏,盗用库兵,自称将军。”这两例中,起义、反抗人数动不动就是二三百人,可见冶铁作坊中人数之多,规模之大,何况起义的徒还只是其中的一部分。西汉中期以后冶铁业规模之盛大还可以从考古中得以证实,山东滕县宏道院出土的汉代冶铁和锻铁石刻画像,经中国历史博物馆研究推测,每一铁官有鼓风炉50座,每座以13人计,每一作坊应有工人一千多人。山东齐临淄故城发现的汉代冶铁遗址约有40万平方米的范围,比战国时期齐国的冶铁遗址大八至十倍。再以河南的考古发现为例,已知的15处官营冶铁作坊,遗址面积多在一万平方米以上,有的达12万平方米,尤以郑州古荥镇及南阳瓦房庄冶铁遗址的规模最宏大。在古荥出土了重达二十余吨大铁块及高达六米、容积有50立方米、日产铁达一吨左右的大铁炉。巩县铁生沟遗址设施齐全,发现炼铁炉18座,熔炉一座、藏铁坑17处、配料池、矿石坑各一处,房基四座,出土了大量的铁器、泥范、陶器、耐火坑等物品。形成了从采矿、选矿、冶炼、铸造到铁器的热加工处理等整套生产工序,可以说是从开采矿石到制出成品的典型。上述文献和考古资料证实,西汉冶铁规模比战国时期要大得多。 西汉时期的冶铁业,从中央到地方形成了一套严格的管理制度，从而促进了冶铸质量的不断提高。汉武帝实行“盐铁”后,在各郡出铁之县设置铁官进行开采、冶炼及铸造。《汉书·地理志》记载设铁官的郡和县有48处。“郡不出铁者置小铁官”,用以收购废旧铁器进行铸造。另外,汉时有啬夫、护、长、般长、令、丞、佐、掾、守令史及守啬夫等主管官府手工业,形成了一套严密的手工业管理体系。据考古勘察表明,凡设在矿区或矿区附近城镇的作坊,一般兼管冶炼、铸造和铁器处理加工;位于远离矿区的大城市作坊,一般从事铸造、热处理加工、炒钢和锻造。这种比较合理的布局和分工,是比较完备的管理体制的反映。“盐铁”政策实施后,对私铸者实行“钛其左足”,并“没收其私铸物”的政策。特别是“告缗”政策的实行,对个体手工业者的打击更大,工匠们私营赢利与到官府作坊的报酬之间差额缩小,且后者更安全。从经济收入上,也使工师趋于后者,于是在官营作坊中就聚集了大量的有技术的工师。《汉书·五行志》载:“汉成帝和平二年七月,沛郡铁官铸铁,铁不下,隆隆如雷声,又如鼓音,工十三人惊走。”一个炉旁就有13名有技术的工匠,可见整个冶铁作坊工师之多。大量工师在官营冶铁作坊劳作,对提高冶铁质量,促进冶铁技术进步无疑有巨大的推动作用。

　　其次,官营手工业作坊中除了实行严格的“三级监造”责任制度以外,还采取了一些有利于激发劳动者积极性的措施,如实施了“文理制度”、“计件付酬制度”等,提高了工师、刑徒等手工业劳动者的法律地位。这就刺激了官营冶铸手工业的生产水平和生产效率,促进了西汉冶铸手工业的发展。《居延汉简》100载:“□予阁谨以文理遇工卒,毋令怨失赋稍禄,令意且遗都吏循廉察,不如护大守府书移,幸毋忽如律令。”禁止官吏用粗暴态度对待工卒以及用不正当手段侵夺工卒的工酬。从考古发掘出的汉代器物上,我们经常发现其铜器铭文记录了产品累计数字和顺序数字。1961年西安三桥镇高窑村出土的一批汉代铜鉴、铜鼎,其铭文上有工匠李骏造240枚,周博造240枚,左谭造240枚的记载。从每件物品上所刻序数看,应当为计件计酬。制定该制度的目的是为了笼络工匠为封建国家服务,生产出符合当时社会需要的各种生产工具,推动当时社会经济的发展。

　　炼炉容积的扩大,形状的改进及炉型品种的增多,使西汉冶铁产量提高,铁器品种增加。”《汉书》载“征和二年”与“河平四年”的高炉事故等都说明了我国古代用炉炼铜铁的情况。随着冶铁规模的扩大，高炉容积增大。随着炼炉的增大，就会有因鼓风条件的限制，产生冶铁质量不高的弊端。但在郑州古荥镇发现了椭圆形竖炼炉,在鹤壁鹿楼村也发现了13座。这种椭圆形的高炉有效地扩大了炉缸容积,克服了炼炉中心温度达不到要求的弊端,体现了汉代冶铁技术的新水平,它说明人们已经认识到炉缸工作与送风机械的关系。在欧美近代炼铁炉型发展史上,公元19世纪中叶才出现椭圆形高炉,而我国早在西汉时期就能造出日产近一吨的椭圆形大炼炉,这是我国冶金史上的奇迹。另外,西汉中后期,从发掘材料看,炼炉种类增多,不但有熔铁炉、炼铁炉,还有反射炉、炒钢炉等,使冶炼出的钢铁品种增多,促进了当时社会经济的发展。　　西汉冶铁业的发展还表现在开始用煤作燃料,以石灰石作溶剂和对矿石的严格挑选上。据考古发现,在古荥遗址中窑5火池内有很多模制的饼形燃料,内里有未烧透的黑色似煤物质,这种物质可能是煤饼。在巩县铁生沟也发现了用煤的情况,证明西汉时期已经用煤作为工业燃料。西汉劳动人民为达到快速冶铁的目的,还知道以石灰石作为溶剂。通过对古荥镇遗址中的炼渣分析,证实了当时冶炼过程中已用石灰石作为炼铁溶剂。经对样品所作化验表明,不同时地的炼渣成分差别不大,推测当时已知道按比例配料。在巩县铁生沟和郑州古荥遗址都有专门的矿石加工场,块状矿石一般粒度在2-5cm,最大块有12cm。这样大小的矿石比较适宜于入炉冶炼,可见当时冶炼的原料准备工作已具有一定经验。发掘中还发现破碎过程中产生的粉末已与矿石分开堆积,表明当时对入炉的矿石已进行细致的加工。这种费事费工的工作,只有经过长期的摸索,积累正反两方面的经验之后,才有可能形成这样合乎冶炼要求的准备工序。严格的科学的原料准备工序,仍是今天冶炼的基础,汉代炼铁之前能够建立这样一道工序,已是很可贵的。　　铁范、叠铸、韧性铸铁的进一步推广使用,炒钢等新技术的发明,也是西汉冶铁业发展的重要标志。在铸铁技术方面,西汉在战国、秦的基础上又有很大提高。高炉熔炼技术的进步,使西汉早期已能炼出高碳低硅灰口铸铁。例如,莱芜出土的铁范,河北满城汉墓出土的犁铧、钅矍,渑池出土的范和锸等都属于此种类型的铸铁。理论计算和生产实践证明,生铁中含硅量如降低1%,则每吨生铁消耗的焦炭相应减少约50公斤。这对节约冶金焦炭来说是一个很大的数字,故弄清古代低硅铁的工艺技术,具有很大的现实意义。汉代的叠铸技术直接从战国、秦继承和发展而来,温县洪范窑出土了各类叠铸范500余套,南阳瓦房庄冶铸作坊发现了汉代的多堆式叠铸軎范,范块采用对开式垂直分型面。西堆铸范共用一个直浇道,使得浇注时间短,金属实收率高,这是叠铸技术的进一步发展。到了汉代,在金属范的铸造上,冶铸工匠已摸索出一套成熟的经验,使之得到了进一步的推广和提高。用金属范代替泥、石范作为铸形材料,是铸造工艺的一个重大进展。在偃师二里头早商遗址及新郑春秋战国铸铜遗址中,出土了大量用以铸造生产工具的泥范。到了汉代,泥范已很少用来浇铸产品,而是用来大批地铸造金属范。古荥汉代冶铁作坊出土的大型犁铧泥范,边分背料和面料,其浇口和气眼已明确分开,其制法又有所进步。战国时虽已用铁范铸造生产工具,但其种类较少,而到了汉代得到了进一步推广,比战国时期多了一倍,且出土地点增多。而欧洲一些国家在公元16世纪才开始用金属型范制造生铁炮弹。　　将生铁炒炼成钢是汉代钢铁冶炼技术上的一个重大进步。铁生沟遗址发现有炒钢残炉一座,南阳瓦房庄冶铁遗址也发现有几座类似炒钢炉。由于生铁易生产,成本低,使钢铁成品的广泛应用成为可能。这一技术的发明,开辟了以生铁为原料炼钢的新时期。中国炒钢的出现比欧洲早1600多年,它对汉代的社会发展以及我国封建社会农业、手工业、水利交通等各个方面都有着十分重要的作用。另外,西汉冶铁业的发展,还表现在铸铁柔化、脱炭成钢技术及钢铁产品的初步规格化和系列化等方面。 西汉时期,冶铁业在战国、秦的基础上得到了进一步的发展与提高,达到了十分成熟的境地。高超的冶炼技术标志着当时的社会生产力已得到了极大提高,为社会经济的繁荣打下了基础。

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