玄明-第2部分

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工破碎的砂粒。石英颗粒有裂纹出现，玻璃相中析出针状莫来石晶体，有流动结构，均说明当时化铁炉能够达到相当高的温度。　从遗址中出土的大量鼓风管的情况推测，化铁时有可能已试用换热式热风装置，有一种陶质鼓风管，外敷厚约45mm的草拌泥，下层泥料表层烧熔下滴，靠近拐角处的泥料熔融顺角流下，据测定温度，烧琉温度当在1250℃～1280℃之间。风管的这种烧琉状态，有一种解释认为，它可能是架设在炉顶上，作为预热管道使用的。　

　　此外，在出土的大量碎铁块和熔渣中，有不少梯形铁板和铧、锸、锛、钁、锄、斧等铁器残片（厚度约40～70mm）。这些遗物可能是化铁炉所用原料，方形的铁砧和铁锤，既是锻造工具，又是用来破碎原料的工具。大量的木炭渣表明所用燃料为木炭，炉中残留木炭凝块，有的与表面微熔的铁块凝结在一起，某些器形尚能辨认。由这种现象推测可能是分层装料的结果。从出土的炉衬看，断面明显分成三层，至少已经过两次停炉和补炉，补炉的材料与耐火砖所用材料相同。根据出土的遗物推测，对于这样大的熔炉，当是半连续操作的，每过一定时间，出一次铁水，浇注一批铸范。当熔炼过久或铸范已毕需适时停炉。这说明汉代工匠已很好地掌握了熔炉的操作程序。汉代铸造技术，在战国时代铸造铁器和铜器的技术上又有所发展。这时铸造所用的范有泥范、陶范和铁范，特别是铁范的使用，使铸造铁器的质量及效率均有不同程度的提高。从南阳瓦房庄发掘出的各种模及范来看，其工艺过程大致如下：制模工人就地选取黄粘土，羼入35％左右的细砂，加水调泥，制成模版，然后精工细雕地挖模面，按照严格的尺寸要求，塑制不同模面上的各个部位的形体。模面制妥后，涂上涂料凉干，这是首先的必要的制模工序。在浇铸之前，先合模，糊加固泥，再将铸模送入窑中烘烤，到一定温度之后停烘出窑，乘热浇铸铁汁，在浇注时将浇口、冒口注满铁汁，以适应模腔收缩的需要。待铁汁在模腔中凝固到一定程度之后，打开加固泥，脱去泥模，再打掉浇口铁，即可获得铁质的铸范。然后把铸出的铁上范、铁下范进行合范，再将铁范芯插入范腔中，并用某种铁工具将铁范捆扎夹固，以免浇注时铁汁的热涨作用而开裂。合范后，也可能入窑烘烤，乘热浇注铁汁，待铁汁凝固到一定程度之后，打开铁范，并打掉浇口、冒口铁，便获得产品。　铸造技术方法的发展还表现在叠铸技术方面。叠铸技术就是把许多范片或范块层层叠合起来，用统一的直浇道，一次浇铸出多个铸件。这种方法在战国时已经发明（梓溪：《谈几种古器物的范》，《文物参考资料》1957年8期。），它主要适用于小型铸件的大量生产。到汉代叠铸技术又有了进一步发展，如河南温县发掘的一处汉代烘范窑，出土有500多套叠铸范，有16种铸件，36种规格，一套范有4～14层不等，每层有1～6个铸件，最多的一次可铸84件，这样就大大提高了生产效率。南阳瓦房庄冶铁遗址出土有几件叠堆微熔遗物和三至五个“V”字形铁犁铧套叠遗物等，充分证明南阳是最早采用双堆叠铸技术的冶铁大郡。　铸范的设计也相当科学，范腔之间的泥层很薄，为使范面紧凑尽可能减少吃泥量，有些范的直浇口制成扁圆形，合范用的榫卯定位结构也按此原则予以布置。范的外形与范腔相吻合，不少铸范削去角部，使边厚尽可能一致，不但可以减少范的体积和用泥量，而且使散热更加均匀，提高铸件质量。　范芯的制造，除自带泥芯外，形状简单的用泥条捺入芯座内。复杂的，如车（车口）泥芯，用泥质对开式芯盒制成。南阳瓦房庄发现的东汉时期多堆式叠铸（车口）范，范块采用对开式垂直分型面，两堆铸范共用一个直浇道，使金属实收率更高，浇注时间更少，说明叠铸技术有了进一步的发展。

炼钢的方法，特点和应用
1）电弧炉炼钢

　　电弧炉的基本构造如图1所示。利用电弧产生的热量来熔化炉料和提高钢液过热温度。由于电弧炉不用燃料燃烧的方法加热，故容易控制炉气的性质。可按照冶炼的要求，使之成为氧化性或还原性。电弧炉成为在铸钢方面应用最普遍的炼钢炉。

　　2）感应电炉炼钢

　　炼钢采用无芯感应电炉，其工作原理和构造铸铁的电炉相同。炉体结构与外观如图2所示，主要包括感应器和坩埚两部分。但由于炼钢需要消耗更多的热量，故在输入功率方面比同样容量的熔炼铸铁用炉大。炼钢用的感应电炉依炉子容量（坩埚直径）的不同而采用不同的频率，容量在10kg左右的用高频（10000Hz以上），容量从100~500kg的用中频（1000~3000Hz），而容量在500kg以上的感应电炉采用工业用电频率（50Hz）。

　　3）平炉炼钢

　　平炉的构造如图2所示。用煤气或重油作燃料，与预热送风相混合，进行燃烧，产生的火焰直接喷射在炉料上，进行加热和熔化，由于是*火焰加热，故炉气呈氧化性，炼钢过程中元素烧损较电炉重，平炉的容量大，一般自几十吨至数百吨，适用于浇注重型铸件。

　　4）钢包精炼炉

　　用电弧炉熔化炉料，然后将钢液倾入钢包精炼炉中（图3），用氩气进行吹炼，能有效地清除钢液中的气体和夹杂物，提高钢液的质量。在钢包精炼炉基础上发展起来的氩氧脱碳（AOD）法和真空氩氧脱碳（VOD）法是冶炼高纯净度钢液，特别是低碳的高纯净度钢液的先进方法，特别适用于生产高强度钢、超高强度钢等钢种。

　　其他回答

　　炼钢的方法，一般可分为转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢三种方法。现分别介绍如下：

　　1。转炉炼钢法这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量

　　（含1％的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。

　　转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化

　　（FeO，SiO2，MnO，）

　　生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。

　　当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。

　　随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。

　　2。平炉炼钢法（平炉炼钢法也叫马丁法）

　　平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物，（废铁，废钢，铁矿石）。反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。

　　平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽，上面有耐火砖制成的炉顶盖住。平炉的前墙上有装料口，装料机就从这里把炉料装进去。熔炼时关上耐火砖造成的门。炉膛的两端都筑有炉头，炉头各有两个孔道，供导入燃料与热空气，或从炉里导炉气之用。

　　平炉炼钢所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂

　　（石灰石和生石灰）。开始冶炼时，燃料遇到导入的热空气就在燃料面上燃烧，温度高达1800摄氏度。热量直接由火焰传给炉料，使炉料迅速熔化

　　（铁的熔点是1535摄氏度，钢略低）。同时有一部分熔化的生铁生成氧化亚铁，生铁里的杂质硅、锰被氧化亚铁氧化，声成炉渣。由于炉里放有过量的石灰石，磷与硫等杂质就生成磷酸钙和硫化钙成为炉渣。其次碳也进行氧化，生成一氧化碳从熔化的金属里冒出，好象金属在沸腾一样。

　　反应快要进行完毕的时候，加入脱氧剂并定时把炉渣扒出。在冶炼将完成时要根据炉前分析

　　（用快速分析法，几分钟可完成）来检验钢的成分是否合乎要求。炼锝的钢从出钢口流入钢水包里，再从钢水包注入模子里铸成制品或钢锭。

　　为了提高炉温，气体燃料要在蓄热室（如图I，II，III，IV）里进行预热。

　　在平炉里不但可加入液态生铁，而且可以加入固态的生铁以及夹攻以后的废铁和铁矿石等。另外，在平炉里如果用30％的富氧空气鼓风，同时在熔化的金属里吹入氧气，可使生产率提高80％，冶炼的时间缩短2~4小时，并可节约燃料，富氧空气也不需要预热。

　　3。电炉炼钢法钢还可以在以电能为热源的电炉里冶炼。使用电炉炼钢可以炼出优质的合金钢。电炉的种类很多，应用最广泛的是电弧炉。

　　三种炼钢法列表比较

关于古代船舶的构造与发展
中国船舶的历史几乎与人类发展一样长久，数千年来，船舶经历了筏、独木舟、木板船、桨船、木帆船、轮船，螺旋桨到钢质现代船的发展历程，千姿百态的船型、结构、帆装、推进动力反映了人类智慧和创造力的多元化。在中国古代的诸多船舶中，最有影响的也是最著名的包括汉代的楼船，隋朝的大龙舟和明朝的郑和宝船。

　　汉代的楼船

　　楼船虽然远在汉代以前就已出现，但它的发展却是从汉代开始的。汉代楼船高十余丈，船上的各层建筑物都各有专名。第一层称为庐，就是房屋，第二层因高居于上，所以称为飞庐，最上层称为雀室，是古船上的望台，一般派士兵在里面望、警戒，像鸟一样站在高处观察四周的动静，故称为雀室。楼船不但外观高大巍峨，而且列矛戈、树旗帜，戒备森严，攻防皆宜，是一座真正的水上堡垒。由于楼船身高体大，具威慑力，一般用作指挥船，只是它的行动不够灵便，在水战中，必须与其它战船互相配合。

　　楼船的甲板上有三层建筑，每一层的周围都设置半人高的防护墙。第一层的四周又用木板围成‘战格‘，防护墙与战格上都开有若干箭孔、矛穴，既能远攻，又可近防。甲板建筑的四周还有较大的空间和信道，便于士兵往来，甚至可以行车、骑马。

　　隋朝的大龙舟

　　公元640年，隋炀帝杨广为了要到扬州一游，命官吏督造龙舟及杂船数十艘。杨广乘坐的大龙舟，高45尺，长200尺，上层有正殿、内殿，东西朝堂，中间两层有120个房间，全部用金玉装饰，还有高三层的龙舟九艘。

　　大龙舟高数层，船体要用很多大木料。木料的长度有限，这就要求把许多较小较短的木料连结起来。同时，船体的骨架与板之间，船体与上层建筑物之间的连结技术要求很高，连结不好就不坚固，所以在龙舟的结构强度中，连结是极重要的。隋代大龙舟的连结方法是采用榫接结合铁钉钉连。用铁钉比用木钉、竹钉连结要坚固牢靠多了。隋代已广泛采用了这种先进的方法。

　　郑和宝船

　　郑和下西洋船队的主要船舶叫宝船，它采用的是中国古代适于远洋航行优秀船型……福船型。它高大如楼，底尖面阔，首尾高昂，首尖尾方，两侧有护板，船舱为水密隔舱结构。底尖利于破浪，吃水深，稳定性好，安全舒适，是航行于南海和西洋航线最先进的海船，也是古代世界最大的木帆船。

　　有航海长，航海士官，操陀长官，帆缆长，木匠，厨师，大副，二副，船长，副船长，水手长，枪炮长，主计长，军官，军官候补生，炮术长，运用长，舰队医生。

　　中国幅员辽阔，江河交错，海岸线漫长，自古以来，航海事业及造船工业就很发达，是造船最早、最好的国家之一。

　　中国木船，应用极早。有记载的如《周易·系辞》里所说‘伏羲氏刳木为舟，剡木为楫。‘《淮南子》里说：‘见木浮而知为舟。‘伏羲虽是神话人物，但事实上中国人发明船与使用船的确是在有史以前。在杭州文史博物馆里，陈列着一支世界上最古老的完整船桨。这支桨出土于浙江沿海，由青风木制成，长约2米，其中圆柄长87厘米，桨翼呈长条形，稍有曲度。据考证，这是5000年前浙江沿海船上用的。可见那时到了秦汉时期，造船业就已相当发达了。

　　中国木船船型十分丰富。据较早的统计，约有1000余种，仅海洋渔船船型即有200－300种。沙船、乌船、福船、广船是我国海船类型中的四大名船。其中以沙船和福船最为出名，享誉中外。还在公元7世纪，我国海船就以体积大、载量多、风力强闻名于世。9世纪中叶以后，我国远洋船队就开始日益频繁地出现在波涛千顷的大洋上，我国建造的大海船更为世界各国商客乐于乘坐。宋元时期，我国造船业又进一步发展，当时造船规模、船只大小、数量和质量，在世界上首屈一指。许多外国朋友往往用‘世界最进步的船匠‘来称誉我国的船工。

　　我国航海事业的发展，和指南针的使用是分不开的。据记载，早在公元11世纪我国的航海船只就已经开始使用指南针。这在世界航海史上是最早的。指南针在航海上的使用是我国对世界航海技术的重大贡献，也是世界航海技术发展史上的一个飞跃。

　　我国古代造般技术的最大特点，是能创造出可以适应各种不同地理条件、不同性能要求的优良船型，如乌江的歪屁股船就是根据当地争流转弯的要求而创造的；又如战国时就有舫船（双体船），不仅稳定性好，更便于装货载人；周代的方舟也是这类的双体船；此外，因北方沿海多沙滩，船工就创造了平底沙船，不管顺风逆风，都能航行。

　　中国木船的另一个特点是护沉性好。早在唐朝，造船工已用桐油石灰抹缝，使船舶具有很好的抗沉性。在宋代，造船时就已普遍运用水密隔舱和双层底了。这样，即使有一两舱或外层底漏水，也不致于全船沉没。此外，充分和灵活地利用风力，是我国古代船舶技术高度发展的诀窍之一。古代船运，短途航行，多使用桨橹。而桨轮船（车船）的出现，在一千多年当中也发挥过巨大的作用。

　　总之，中国木船，材料之复杂，应用之早，分工之细，航行范围之广，建造型号之多，吨位之大，在当时世界上是无双的。

第一章　楔子（1）
“阿龙，你在干吗？主管叫你进去呢。”听见有人喊他，坐在办公室一角的李诚龙放下了手里的工作，抬起头，望着伴着咯咯的高跟鞋声翩翩而至的“大美人”公司里唯一的一位称得上算是漂亮的女同事张欣。“什么事啊大美人？”李诚龙舒展了一下身体，揉了揉熬得通红的眼睛说道。“什么事？我还想问你呢，这不主管正叫你呢，不