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初期礦砂冶煉法的形成-腳踏風箱式煉鐵技術在日本的發展

初期礦砂冶煉法的形成-腳踏風箱式煉鐵技術在日本的發展

    日本古代礦砂煉鐵法有兩種,一種是以生產粗鋼為目的,另一種是以生產生鐵為目的。
日本煉鐵業起源于公元6世紀前后,以比較成熟的狀態由大陸通過朝鮮半島傳入,爐型近似于箱式,全部使用風箱。日本自古的煉鐵法稱為“腳踏風箱式煉鐵”,這個詞匯在日本古書《古事記》等中也有記載。
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    腳踏風箱式煉鐵繼承了國外傳入的技術。在長達1000年的歷史中不斷改進,形成了獨特的日本式煉鐵方法,其特征舉例如下:
    ⑴、箱型爐為高1m、寬1m、長約3m的長方形箱形爐;
    ⑵、以鐵礦砂作為原料,用木炭還原,窯土作造渣劑,由爐壁壽命決定其作業天數,一次作業結束后再筑新爐;
    ⑶、爐的地下構造逐步改良充實,有稱為本床、小舟等獨特構造的爐床;
    ⑷、冶煉方法有直接冶煉成粗鋼的,也有先冶煉生鐵,然后再加工成熟鐵的日本式間接煉鋼法;
    ⑸、風箱不斷地改進,直至江戶中期以后用天平風箱,到明治為止除用人工作動力外,沒有其他動力。
    圖1、圖2是近世腳踏風箱式煉鐵爐的外爐及斷面構造。

圖1 近世腳踏風箱式冶煉爐的外觀

圖2 近世腳踏風箱式冶煉爐的斷面結構
    冶煉得到生鐵還是熟鐵由溫度及還原氣氛決定。隨著溫度上升還原鐵吸收碳的速度增加,由熟鐵向鋼、生鐵變化。在早期煉鐵時代,由于溫度低,熟鐵是主要產品。由于鋼的碳含量處于熟鐵和生鐵的中間,因此形成穩定的生產工藝在技術上反而有難度,操作條件不當時生成近似熟鐵的軟鋼,或反之吸碳過多煉成了生鐵。了解更多相關資訊,敬請關注東莞弘超模具鋼材專業網站www.kkkyj.com。
    這種方法若把鋼作為目的,其實是用作刀具材料,按現代技術進行評述,便是煉制含1%~1.5%C鋼的直接煉鋼法。將此種材料鍛打成碳含量為0.5%~1.2%的刀具。
    上述冶煉方法可能是室町時代(むろまちじだい 1338年-1573年)末期,也即応永至天文年間形成的,此前也有粗鋼、生鐵的生產,但沒有鋼的批量生產技術。這個時期,千草鋼(播磨)、出羽鋼(石見)作為日本刀的原材料很有名。日本的中國地方山地部建設了這種爐子,發展了冶煉技術,中國山地漸漸成為日本的煉鐵中心,因為中國山地地區有適于冶煉的豐富的鐵礦砂(“中國地方”為日本某地區的名稱——譯者注)。

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