古代炼铁开始于春秋时代。那时的炼铁方法是:“块炼铁”在较低的冶炼温度下,将铁矿石固态还原获得海绵铁,再经锻打成的铁块。
早期炼得的熟铁通常叫块炼铁,它是铁矿石在八百到一千摄氏度左右条件下用木炭直接还原得到的。但是块炼铁有如下几个缺点:
一是它不能从炉里流出,取出铁块时,炉膛要受到不同程度的破坏,不能连续生产,生产率比较低,产量比较小。
二是成形费工费时。
三是所含非金属夹杂比较多,要通过反覆锻打才能排除。
四是含碳量往往比较低,因而很软。
生铁的冶炼温度是1150到1300摄氏度,出炉产品呈液态,可以连续生产,可以浇铸成型,非金属夹杂比较少,质地比较硬,冶炼和成形率比较高,从而产量和质量都大大提高。
古代炼铁法和世界其他地方完全不同,大量采用生铁制品,炼铁方法是:
用1100-1200度炉温,把铁矿石融化,流出后成为铸铁。
铸铁质地坚硬,但很脆,实际使用很困难,不论是做兵器还是铁器,都不好使。但古人没有别得选择,只能使用这种制品。
那个时候想得到一块钢,只有一个办法---那就是锻打!
把生铁加热到接近融化,然后反复锻打,除去碳硫磷等杂质,时间够长,会得到一块钢,再反复锻打法,会得到一块低碳钢,这种含杂质很少的钢,称之为百炼钢。
百炼钢算是铁中的极品,如果再锻打,就会得到熟铁,古人称之为柔铁。后来的灌钢、苏钢道理都是把生熟铁混合加热锻打。
从生铁锻打到钢的办法,费时费力,产量极低,曹操为了造五把百炼钢刀,花了三年的时间。
炼铁本来就不容易,炼钢则更难。炼钢原理是在高温条件下,用氧气或铁的氧化物把生铁中所含的过量的碳和其它杂质转为气体或炉渣而除去。