¿Cómo se fabricaba cobre y hierro en la antigüedad?
El surgimiento y desarrollo de la cultura del bronce se basan en el desarrollo y mejora de los equipos metalúrgicos. Los hornos de cuba avanzados para la fundición de cobre son una de las bases del auge de la industria de fundición y fundición de bronce. Se puede ver en el horno de cuba para fundición de cobre descubierto en la montaña Tonglu en Daye, provincia de Hubei, durante el período de primavera y otoño, que el horno de cuba en ese momento consistía en una base del horno, una solera y un cuerpo del horno. La parte inferior de la pared frontal del horno está equipada con una puerta dorada y orificios para la extracción de escoria y cobre, y también hay salidas de aire a los lados del horno. La estructura general es bastante avanzada.
En el proceso de fundición del bronce, los trabajadores de la antigua China descubrieron gradualmente que los cambios en las proporciones de cobre y estaño, cobre y plomo podían cambiar las propiedades del bronce refinado. El bronce tiene un punto de fusión muy bajo. Cuanto más estaño se añade, menor es el punto de fusión. Al mismo tiempo, a medida que aumenta la cantidad de estaño añadido, también aumenta la dureza, superando con creces la dureza del cobre. Pero si se añade demasiado estaño, el bronce se vuelve quebradizo y fácil de romper. Más tarde se descubrió que añadiendo una cierta cantidad de plomo al bronce se podía superar la fragilidad del bronce. A través de la práctica repetida, en el Período de Primavera y Otoño y el Período de los Reinos Combatientes, los antiguos habían resumido las reglas de aleación para preparar el bronce. ¿Li Zhou durante el período de los Reinos Combatientes? "Kaogongji" tiene un registro claro de las proporciones de aleaciones para fundir varios bronces: "Hay seis grados de oro, entre los cuales el sexto grado de oro y estaño se llama campana y trípode. El quinto grado de oro y estaño ocupa el primer lugar, que se llama hacha; cuatro tercios de ella se llama el Qi de la rejilla; dos tercios de su oro y estaño están en un lugar, que se llama el Qi de la gran espada; están en el segundo, que es el corte y matanza con flechas; "Se dice que el oro y el estaño están en el mismo lugar. El medio grado del estaño es un buen ejemplo. "El "oro" aquí se refiere al bronce, y " qi" se refiere a la cantidad.
La tecnología de fundición de arrabio en el mundo antiguo se descubrió por primera vez en Asia Central, pero debido a que el horno de hierro es demasiado pequeño y el viento que sopla es débil, Solo se puede convertir en bloques con forma de esponja para la fabricación de hierro. Desde finales del período de primavera y otoño, China ha sido líder en tecnología de fabricación de hierro y los hornos verticales de fabricación de hierro se han convertido en el principal método para fundir arrabio. Especialmente en la dinastía Han, los talleres estatales de fundición de hierro mejoraron su tecnología y permitieron la producción en masa de arrabio.
El equipo de soplado del alto horno era una especie de soplador de cuero. Bolsas de aire y marcos de madera, con entradas y salidas de aire. La conexión de varias balsas entre sí se denomina balsa o balsa, lo que puede aumentar la entrada de aire, mejorar la potencia de combustión y aumentar rápidamente la temperatura del horno para refinar. A más de 1200 grados, al principio era impulsado por fuerza humana y animal. Según los registros históricos, la fabricación de hierro en ese momento requería cientos de caballos para tirar de grandes extractores, además de cientos de trabajadores para transportar el mineral. Pero ni la mano de obra ni los sopladores de tracción animal podían satisfacer la creciente demanda de fabricación de hierro. La industria siderúrgica requería la aparición de sopladores más potentes, por lo que en la dinastía Song surgió un soplador hidráulico más potente. La estructura y el principio de funcionamiento de la balsa de agua se ilustran en detalle con imágenes. La balsa es una enorme rueda de madera erigida en la orilla de la corriente rápida. El impacto del flujo de agua hace que la rueda de madera gire y luego se mueve. La balsa gira a través del mecanismo de transmisión. Como resultado, se sopla un fuerte viento hacia el alto horno. El mecanismo de potencia, el mecanismo de transmisión y el mecanismo de trabajo del antiguo soplador hidráulico han alcanzado un nivel bastante completo, y la tecnología y el tamaño de fabricación. son adecuados para la escala de los altos hornos de China y no tienen paralelo en el mundo.
El ablandamiento del hierro fundido es otro gran invento de la antigua industria siderúrgica china, después del refinado, el hierro fundido es quebradizo y carece de dureza, lo que lo hace. No es adecuado para forjar hierro de alta calidad. Debido a las diferentes temperaturas y métodos de tratamiento térmico, el hierro fundido adecuado para hierro forjado se puede dividir en hierro fundido maleable de núcleo blanco y hierro fundido maleable de núcleo negro. , mientras que el hierro fundido maleable con núcleo negro tiene una mejor resistencia al impacto. La clave de esta tecnología es calentar el hierro fundido ordinario a una temperatura alta durante un tiempo prolongado para provocar que el carbono adherido cambie cuando el contenido de carbono esté entre el del fundido. El hierro y el acero también cambian, volviéndose muy dúctiles y manteniendo una cierta dureza. Esta técnica se llama ablandamiento del hierro fundido y es un invento importante de la fundición del acero en la antigua China. El método consiste en calentar hierro fundido maleable con alto contenido de carbono hasta un estado semifluido y luego mezclarlo con polvo de mineral de hierro y "revolverlo" continuamente para formar el medio de hierro fundido. El carbono contenido continúa rezumando y oxidándose, lo que da como resultado. en acero de medio carbono o acero de bajo carbono. Si continúas friendo, obtendrás hierro forjado con menor contenido de carbono. Este método comenzó en la dinastía Han Occidental, y la técnica de hacer explotar hierro quedó claramente registrada en el Taiping Jing de la dinastía Han Oriental.
Durante las dinastías Jin, del Sur y del Norte, aparecieron nuevas tecnologías de vaciado de acero. En este método, el arrabio primero se fríe hasta que se forja y luego se calienta junto con el arrabio. El arrabio se derrite fácilmente debido a su bajo punto de fusión. Una vez fundido el arrabio, se "vierte" en el hierro forjado, que cementa el hierro para producir acero. De esta manera, siempre que la proporción de materias primas de hierro forjado sea buena, el contenido de carbono en el acero se puede controlar con mayor precisión y, después de forjados repetidos, se puede obtener acero con una estructura uniforme. Este método es relativamente fácil de dominar y mejora en gran medida la eficiencia del trabajo, por lo que se convirtió en el principal método de fabricación de acero después de las dinastías del Sur y del Norte.
La técnica de verter acero fue bastante popular durante las dinastías del Norte y del Sur, y este método se desarrolló gradualmente en la práctica de la voladura de acero.