El desarrollo de la tecnología siderúrgica en la historia de China
En primer lugar, la invención de la fabricación de acero y el uso de acero carburizado con hierro en bloques de carbono.
El artefacto de acero más antiguo descubierto hoy en excavaciones arqueológicas en mi país es el acero de finales de primavera y otoño. Artefacto desenterrado en Yangjiashan, Changsha en 1976. La espada tiene una longitud total de 38,4 cm y una longitud de 30,6 cm. Después del análisis, el contenido de carbono es aproximadamente equivalente al del acero con medio carbono y la estructura es uniforme y densa. Equipo de excavación de reliquias culturales del proyecto de construcción de la estación ferroviaria este de Changsha: espadas de acero y herramientas de hierro recién descubiertas de finales del período de primavera y otoño en Changsha, reliquia cultural número 1978, n.° 10. Se puede ver que la tecnología de fabricación de acero en la antigua China se inventó a finales del período de primavera y otoño a más tardar. Después del período medio y tardío de los Reinos Combatientes, la producción de acero se desarrolló rápidamente en muchos lugares del norte y sur de China, y alcanzó un alto nivel por primera vez en el estado de Chu, en el sur. "Registros históricos" y "Biografía de Fan Ju" decían: Wang Linchao suspiró y dijo: "Hace mucho que escuché que la espada de hierro de Chu es beneficiosa y defiendo un sentido de superioridad". "Wan" está hoy en Nanyang. "Ju" significa acero y "cincel" significa lanza. "Xunzi", señaló Yang Xu a los soldados. Estas "espadas de hierro" y "lanzas de hierro" afiladas obviamente estaban hechas de acero. Corea del Sur también fabricó muchas armas afiladas en las Llanuras Centrales ", dijo Han Ceyi: " Las espadas, lanzas y alabardas de los soldados Han procedían todas de Mingshan, Tangxi, Yangmo, Hebo (Bo), Fengwan, Longyuan y Taiya. El ganado y los caballos fueron aislados en la tierra y los gansos fueron cazados en el agua. Cuando matas a tu enemigo, debes matarlo. "Los eruditos posteriores generalmente consideran que estas alabardas afiladas están hechas de acero. Entre ellos, Mingshan (ahora condado de Xin), Tangxi (condado de Xiping), Hebo (condado de Xiping), Fengchi (condado de Xingyang)" Registros históricos "y # 8226 ;;; ""La biografía de Su Qin" cita "Guangxu dijo: Hay un estanque Fénix en Xingyang". Suo Yin: "Diez mil personas forjaron espadas en Fengchi, de ahí el nombre", "Deng Guogong forjó espadas, de ahí el nombre". "Deng Guo descubrió antiguos sitios de fundición de hierro en el sureste de la ciudad de Luohe, provincia de Henan. En Longquan y Tai'an (ambos en el condado de Xiping, ahora bajo la jurisdicción de la planta de hierro y acero de Wuyang). Dong Wen'an: exploración preliminar de los orígenes de las diez mejores espadas en Corea, Documento de la Conferencia Nacional de Investigación sobre Historia Metalúrgica, Wuyang, 1989. En 1965, se desenterraron 15 espadas de acero, 19 lanzas y 12 alabardas de la Tumba No. 44 en el condado de Xichuan, provincia de Henan. 1, los otros cinco están hechos de acero. Departamento de procesamiento a presión del Instituto del Hierro y el Acero de Beijing: Informe preliminar sobre la investigación metalográfica de los artículos de hierro en la Tumba No. 4, Yanxiadu, Condado de Yi, No. 4, 1975. Informe de excavación. Introducción a la excavación de la Tumba 44 de Yanxiadu en el condado de Yixian. Muestra que la tecnología de fabricación de acero del norte del país Yan también se desarrolló en ese momento.
El acero fundido por los humanos en los primeros días generalmente se carburaba después de la fundición. a baja temperatura se divide en dos pasos: el primer paso es fundir el hierro del mineral y el segundo paso es cementar el hierro para fabricar acero. Durante este proceso de cementación, se requiere plegado y forjado continuos para ayudar. La difusión del acero al carbono se llama acero carburado con hierro masivo. Las espadas de acero y otras armas de Yanxiadu están hechas de este acero, si se controla adecuadamente, parte del acero se puede reducir y fundir de una vez sin un segundo paso. acero o acero natural. La resistencia y dureza de estos dos tipos de acero son mayores que las del bloque de hierro. Su desventaja es que (1) el contenido de carbono es generalmente menor (2) la distribución del carbono suele ser desigual). más inclusiones (4) Baja productividad en el Área Cultural de las Llanuras Centrales, este proceso de fabricación de acero se utilizó hasta mediados de la dinastía Han Occidental, y luego fue reemplazado gradualmente por la invención y el desarrollo de acero explosivo desenterrado de las tumbas Han de Mancheng. La espada Liu Sheng y la navaja chapada en oro están hechas de acero carburado con hierro, con menos inclusiones y una estructura más uniforme y densa que la espada de acero Yanxiadu. Este tipo de acero se utiliza principalmente para fabricar espadas y otras armas. y rara vez se utiliza en agricultura y artesanía.
2. La fritura de acero y sus operaciones de proceso
El proceso de fritura de acero utiliza arrabio como materia prima, lo calienta hasta obtener un estado líquido y semi. -Estado líquido, y utiliza oxígeno en la explosión. Descarburación al rango de composición del acero y el hierro forjado. Durante el proceso de fundición, el metal se agitaba constantemente. Antes de la década de 1950 se acostumbraba llamarlo "hierro frito".
(1) La invención y el desarrollo de la voladura de acero
La antigua tecnología china de voladura de acero se inventó a mediados y finales de la dinastía Han occidental. Las primeras reliquias actuales incluyen: Tieshenggou, Nanyang Wafangzhuang, condado de Gong. El horno para freír de acero de la dinastía Han fue desenterrado en sitios de fundición de hierro como la aldea de Denggu en Xin'an, y 14 piezas de bloques de hierro, restos de hierro, ollas de hierro y otros productos fritos fueron desenterrados en el horno para freír de acero de Tieshenggou. El horno era un pequeño pozo excavado bajo tierra, con la superficie pintada. Hay arcilla refractaria, de 0,37 m de largo, 0,28 m de ancho y una altura residual de 0,15 m. La pared del horno ha sido quemada en negro y en su interior queda un trozo de hierro. Equipo de Reliquias Culturales de la Oficina Provincial de Cultura de Henan: Tieshenggou, condado de Gong, Editorial de Reliquias Culturales, edición de 1962, etc.: Reexamen del sitio de fundición de la dinastía Han en Tieshenggou, condado de Gong, Revista de Arqueología, Número 2, 1985. En la antigua China, los registros de fritura de acero comenzaron a mediados y finales de la dinastía Han del Este.
El volumen 72 del "Taiping Jing" dice: "Los estrategas militares y los soldados de hoy también lo usan como un arma siniestra... Si tienen prisa, pedirán a los ingenieros que golpeen la piedra, pidan hierro en la piedra, quemen Luego harán que buenos trabajadores lo forjen y se convertirá en Moye". Este "Moye" se refiere a armas afiladas. Las tres palabras "quemar y derretir" se refieren a todo el proceso de freír y fabricar el dispositivo. La obra taoísta Taiping Jing básicamente mantuvo su apariencia original a mediados y finales de la dinastía Han del Este.
La invención del acero explosivo cambió rápidamente el uso del hierro maleable en nuestra sociedad. De 1952 a 1953, se excavaron 225 tumbas en Shaogou, Luoyang, desde la dinastía Han del Medio Oeste hasta finales de la dinastía Han del Este, y se desenterraron 116 cuchillos de acero, 33 espadas, 5 lanzas y 4 hachas. Entre las hojas de armas de bronce, solo hay 7 cuchillos de bronce (armas ceremoniales), 1 lanza y ninguna espada. Instituto de Arqueología, Academia China de Ciencias: Shaogou Han Tomb, Science Press, 1959. De 1957 a 1958, se desenterraron 217 tumbas Han del mismo período en los suburbios occidentales de Luoyang, y se desenterraron 52 cuchillos de acero, 58 espadas, 1 alabarda, y se desenterró 1 hacha. Sólo hay un arma de bronce. Equipo de excavación de Luoyang del Instituto de Arqueología de la Academia de Ciencias de China: Informe de excavación de tumbas Han en los suburbios occidentales de Luoyang, Journal of Archaeology, número 2, 1963. Después de mediados de la dinastía Han Occidental, a excepción de las ballestas y las puntas de flecha, que todavía usaban ampliamente el bronce, las hojas de otras armas estaban hechas en su mayoría de acero y sus materias primas eran obviamente acero explosivo. De este modo, los objetos de acero sustituyeron por completo la posición dominante del bronce, la madera y la piedra en la agricultura, la artesanía y los asuntos militares.
Desde la dinastía Han hasta las dinastías Ming y Qing, China siempre ha utilizado la tecnología de fritura en acero. Hay referencias relevantes en "Xia Houyang Suan Jing" de la dinastía Tang, "Materia médica ilustrada" de Su Song de la dinastía Song, "Wu Bian Qian Bian" de la dinastía Ming, "Herbología" de Zhao Changji, "Chongzhuang Xiaopin" de Zhu Guozhen. ", y el "Nuevo idioma de Guangdong" de la dinastía Qing de Qu Dajun. El capítulo "Hierro" del volumen 15 de "Guangdong News" dice: "El hierro se fríe con bolas de arrabio. Cuando está rojo, se coloca sobre el yunque. Una persona lo pellizca y dos o tres personas lo martillan". más de diez niños son fanáticos. Los niños cantarán sin parar y luego se podrán cocinar en woks ". El volumen 5 de" Gengshanxi Mining Notes ", publicado en 1920, decía: "Agregue el arrabio fundido al polvo de carbón y quémelo. en hierro. El jugo se enfría y se coloca en el horno para freír hierro, que es de hierro forjado. "En la década de 1980, este método todavía se usaba en el condado de Youxian, provincia de Hunan.
Las ventajas del proceso de fritura de acero son: (1) La materia prima arrabio es fácilmente disponible, lo que amplía la fuente de materias primas. (2) La fundición se realiza en estado semilíquido, la reacción de descarburación es más rápida y la productividad es mayor. (3) Amplia gama de ingredientes. Según el análisis, una pieza de acero frito de Tieshenggou contiene 1,288% de carbono, 0,231% de silicio, 0,017% de manganeso, 0,024% de fósforo y 0,022% de azufre, lo que equivale a acero con alto contenido de carbono precipitado por ***. Otro ingrediente es: carbono 0,048%, silicio 2,35%, trazas de manganeso, fósforo 0,154%, azufre 0,012%, lo que equivale al hierro forjado actual. Li Zhong: "Discusión sobre el desarrollo de la tecnología de fundición de hierro y acero en la sociedad feudal temprana de China", Acta Archeologica Sinica, número 2, 1975. Los estudiosos actuales a menudo se refieren al proceso de fundir primero arrabio y luego utilizar arrabio para fabricar acero como fundición de dos pasos. Por lo tanto, la aparición del acero explosivo es un punto determinado en la fundición de dos pasos y ocupa una posición importante en la historia. de la metalurgia mundial. En Europa, los procesos similares a la fritura del acero no aparecieron hasta los siglos XVI y XVII. El método del acero natural y el método de cementación del hierro en bloques dominaron toda la Edad Media. Por lo tanto, el suministro de hierro maleable es insuficiente desde hace mucho tiempo, lo que naturalmente repercute en el progreso social.
El método del acero frito es el proceso básico para producir hierro maleable en la antigua mi país. Sus principales usos son: (1) Elaboración de forjados en general. Desde la dinastía Han hasta las dinastías Ming y Qing, las forjas generales en China, incluidas las de herramientas de producción, electrodomésticos y armas, estaban hechas de acero explosivo y sus productos reprocesados. (2) Utilizado como materia prima para la fabricación de acero. (3) Utilizado como materia prima para el vertido de acero.
(2) Operaciones del proceso de fritura de acero
Hay tres procesos principales de fritura de acero en China:
(1) Fritura en cámara única. La característica básica es que la fusión del metal y la quema de combustible se realizan en el mismo horno. Este método se inventó relativamente temprano y se ha utilizado durante mucho tiempo. Los métodos de fritura de la dinastía Han mencionados anteriormente en Tieshenggou, Wafangzhuang y la aldea Denggu en el condado de Gongxian entran en esta categoría. En la década de 1950, se hizo popular en Henan y Shanxi una especie de "horno de tierra". Se construía bajo tierra y parecía un cubo o un tubo recto. La boca del horno estaba en línea recta con el suelo. Al fundir, primero se pone carbón vegetal (carbón) y luego hierro. El arrabio debe triturarse y cubrirse con carbón en polvo. Luego enciende el fuego, sopla aire y cierra la boca del horno. Cuando el arrabio esté a punto de derretirse, abra la boca del horno y revuelva el metal continuamente con una varilla de hierro o un palo de madera. A medida que avanza la fritura, el contenido de carbono continúa disminuyendo, el punto de fusión del metal aumenta y luego se une formando un bloque sólido parecido a una esponja, que luego se martilla para eliminar las impurezas y darle una cierta forma. Esto es comida frita. En algunas provincias del sur, alguna vez fue popular una especie de "estufa", que estaba construida sobre una estufa especial y tenía un gran espacio para calentar y freír. Las freidoras en Wenzhou están hechas de ladrillos y parecen gallineros, con el fondo cerca del nivel del suelo. El especulador inmobiliario es un espacio rectangular irregular con una boca de horno delante del horno donde se alimentan, operan, descargan materiales y se escapan los gases de escape. La ráfaga entra por la parte inferior del horno y se encuentra exactamente en el centro del fondo. El funcionamiento es similar al de un horno de piso; Hay una estufa similar en el condado de You, provincia de Hunan. Fue investigada y castigada por el Departamento de tecnología de fritura de Wenzhou en 1977 y por el Departamento de fritura de acero de Youxian en 1980. Ambos estaban en producción en ese momento. La ventaja de freír con una sola cámara es que el equipo es sencillo. La desventaja es que, como el metal y el combustible están en contacto directo, a menudo se producen muchas inclusiones nocivas.
(2) Freír en doble cámara o en horno de reverbero (horno de llama inferior). La característica básica es que la combustión del combustible y la fusión del metal ocupan cada una un espacio independiente.
El flujo de llama de alta temperatura generado por la combustión de combustible cruza la pared cortafuegos (canal de fuego) hacia la cámara de fundición, calienta el metal y luego se descarga por la puerta del horno o por una chimenea especialmente diseñada. Debido a que su metal no está en contacto directo con el combustible, reduce la posibilidad de que entren impurezas nocivas como fósforo y azufre. La fecha de invención de este método de fabricación de acero aún está por verificar. La séptima edición de la "Crónica industrial de China (provincia de Hunan)" publicada en 1935 decía: "Los cuatro condados de Shaoyang, Wugang, Xinning y Xiangtan en la provincia de Hunan tienen una larga historia de fabricación de acero autóctona. Shaoyang, antes conocida como Baoqing, produce acero. y se conoce como "Baoqing Big Bar Steel". Los productos de Wugang y Xinning cerca de Shaoyang se concentran en Shaoyang, y la gente de la industria también lo llama "Baoqing Big Bar Steel". Según los registros, el horno de reverbero se inventó antes de principios de la dinastía Qing, porque las tiras de acero Baoqing se fundían en un horno de llama invertida. El horno de llama inferior más antiguo visto en excavaciones arqueológicas actuales es una hilera de seis hornos de vidrio construidos en los primeros años Hongwu de la dinastía Ming que se encuentran en el templo Yanxiang de Nanjing. Museo de Nanjing: Horno vidriado Jubaoshan de la dinastía Ming de Nanjing, Reliquias culturales, No. 2, 1960. En 1958, este tipo de fabricación de acero con horno de llama descendente se utilizaba en muchos lugares del norte y sur de mi país. La estufa en Lushan, Henan, es relativamente simple, con aproximadamente el mismo tamaño que dos habitaciones, ambas construidas bajo tierra. La onda de choque ingresa desde la parte inferior de la cámara de combustión y luego ingresa a la cámara de fritura desde la parte superior de la cámara de fritura. La estufa en Xi'an es de otro tipo. La cámara de explosión está construida bajo tierra y la cámara de combustión está construida sobre el suelo. Las dos cámaras están apiladas una encima de la otra. El fondo de la cámara de combustión está opuesto al centro de la cámara de fritura. El aire entra desde la parte superior de la cámara de combustión y luego ingresa directamente a la cámara de fritura a través del quemador en la parte inferior de la cámara de combustión. La parte superior de la cámara de combustión se cierra con una tapa. Prensa de ciencia, tecnología y salud: Fabricación casera de acero a baja temperatura, Parte 6, la fabricación de acero con horno de reverbero más simple, edición de 1958.
(3) Bombardeo continuo. Los registros relevantes solo se pueden encontrar en el artículo 14 "Hierro" en "Tiangong Kaiwu" de las dinastías Ming y Song: "Si se usa hierro forjado y arrabio para fluir, deben conectarse a unos pocos pies y bajarse unos pocos". pulgadas, y construye una piscina cuadrada con paredes cortas. Contrarrestalo. El hierro fluye hacia la piscina, y varias personas sostienen ramas de sauce y las secan con barro sucio. Cuando una persona revuelve las ramas de sauce, el hierro explotará. se fríen dos o tres pulgadas cada vez, y son aún más potentes cuando se fríen, no sé nada de esto (Figura 2-3). Este “lodo fangoso” es probablemente un fundente de escoria. Aquí hablamos de todo el proceso de bombardeos en serie. La ventaja de este método es que el arrabio fluye directamente a la piscina cuadrada para freír después de salir del horno, eliminando la necesidad de recalentar el arrabio, ahorrando así horas de trabajo y reduciendo costos.
De particular interés es la antigua palabra "hierro forjado", que la dinastía Song menciona dos veces en la cita anterior y que se ve a menudo en otros documentos antiguos. Su significado es diferente al del hierro forjado moderno. Los antiguos no tenían ningún concepto sobre el contenido de carbono. La base principal para distinguir el arrabio, el acero y el hierro forjado es su rendimiento. Lo duro y quebradizo está “crudo”, lo maleable está “cocido” y lo fuerte es acero. Dado que el proceso de fritura se realiza en estado semilíquido, la escoria y el hierro son difíciles de separar y el producto suele contener más inclusiones. Aunque contiene un alto contenido de carbono, no es duro y sólo puede denominarse "hierro forjado". La gente de la dinastía Yuan falsificó un libro llamado "Shuo Shi Cao" y escribió: "El aceite en el suelo es como barro, el color es como el oro y el olor es feroz. El hierro dulce se ha quemado en rojo durante dos o tres veces, lo suficiente para cortar jade". Este "hierro blando" es "hierro forjado". "Tang Materia Medica" de Su Gong dice: "El hierro dulce también es hierro forjado". Ésta es la diferencia en las propiedades del material entre el acero y el "hierro forjado". El "Compendio de Materia Médica" de Su Song dice: "La primera fundición se desmineraliza y se utiliza para fundir recipientes para diarrea, que es arrabio. Se puede vender como arrabio, también conocido como" Materia Médica Tang "de Su Gong". y "Materia Médica ilustrada" de Su Song están todos citados del Volumen 8 del "Compendio de Materia Médica" "Jinshi y "Hierro". Esto sirve para distinguir el acero y el hierro según las propiedades del material y el proceso de fundición. 14 “Hierro”: “Todo hierro se cuece cuando está crudo, y se cuece cuando se fríe. "Aquí, sólo se utiliza el proceso de fundición como estándar para distinguir el acero y el hierro. Algunos eruditos equiparan el "hierro forjado" antiguo con el hierro forjado moderno, y consideran el trabajo de freír el "hierro forjado" como "Tiangong Wu Kai" Vol. Contenido en Catorce.