第五节 冶金





  清代冶金业超过了明代中叶的水平。据地质调查所统计,1916 年全国旧法炼铁产量为17 万余吨,清代晚期铁的产量当与之相近。铜大量用于铸钱。康熙年间(1662—1722)云南东川等地铜的最高年产量达1400 余万斤,称为滇铜,其中1100 万斤以上用于铸钱。此外,锡、铅、锌的生产有较大发展,白铜生产也有相当规模。

  炼铁清代炼铁炉的规模与明代大体相同,据屈大均《广东新语》记载:“炉之状如瓶,其口上出,口广丈许,底厚三丈五尺,崇半之,身厚二尺有奇”,筑炉用灰沙盐醋,外束藤条,用木料支护,鼓风木扇高五、六尺,宽四尺,由四人操作,装料用“机车”,一昼夜可出铁12 版,每版300 斤,日产量约1.8 吨。道光初年严如煜《三省边防备览》记汉中铁厂炼铁炉,高约6 米,外用木料支护,成为方形,用风箱鼓风,由十余人轮流曳引,每座竖炉包括采矿、运输炉料在内需工匠百余人。明清时使用焦炭和“机车”炼铁是传统钢铁技术出现向现代钢铁技术转变趋势的重要标志,也是这种转变已有了现实可能性的证明。

  坩埚炼铁是中国特有的炼铁方法。咸丰《青州府志》记载:“康熙二年,孙廷铨召山西人至此,得熔铁之法。凿取石,其精良为 石、次为硬石,击而碎之,和以煤,盛以筒,置方炉中,周以礁火。初犹未为铁也,复碎之,易其简与炉,加大火,每石得铁二斗,为生铁。复取其恶者,置圆炉中,木火攻其下,一人执长钩和搅成团出之,为熟铁,减其生之二焉”。这是迄今所知坩埚炼铁最早的文献记载。坩埚炼铁的优点在于炉体构造简单,操作简便,成本低廉,适合使用当地材料。英国人宿克来1899 年统计晋城、阳城、太原等地坩埚铁年产量达5 万吨。

  清代仍流传百炼钢工艺。清末魏源《海国图志》征引林则徐奏章:“至熟铁则不可铸而但可打造。其打造之法,用铁条烧熔百炼,逐渐旋绕成团,每五斤熟铁方能炼成一斤,坚刚光滑无比。”

  锌是从十六世纪起传入欧洲的。埃契森《金属史》提到:“1745 年有一批金属锭块从广州交付给瑞典,但货船沉没于哥德堡港。大约于1842 年,其中一部分锭块被打捞起来并证实为98.99%的锌。”英国勃列斯托地方于1738 年开始生产锌,其工艺即源自中国。①金属加工清代传统金属加工工艺具有较高的水平。山西晋城、广东佛山等重要冶铁中心都有铁线行,用当地产的熟铁拔丝。粗细铁丝的逐次拉拔成形和锻造都经过中间退火①。四川泸定桥是建于康熙四十五年(1706)的铁索桥,长103 米,宽2.8 米,由九根铁索组成,铁索用粗9 厘米的锻铁链节接续而成。四川老君桥铁索则用眼杆式链节组成。由此可见锻接质量之好。清代芜湖汤天池,梁应达以善锻铁画著称,现芜湖仍保存这一传统工艺。清代除了有渗碳热处理工艺外,还有化学热处理工艺。陈克恕《篆刻针度》记载了化学热处理工艺。

  铸造型范在泥型铸造方面,成批生产的中、小型铸件已采用可重复使用的“半永久”泥型。这种工艺直到近代仍广泛流传,如创立于道光十七年(1837)的无锡王元吉冶坊即以铸造薄壁锅著称,可铸出壁厚仅0.7—1 毫米厚的灰口铁锅,一副铸型可用200 次左右。

  清代宫廷手工业以失蜡法为制作爵、铏、簋、豆等艺术铸件的主要工艺手段。据《广储司磁器库铜作则例》记载,爵的蜡模是用“剥蜡法”制作的,即将蜡片在模板上压制花纹,再焊接成器形。据记载,剥蜡法和拔蜡法在明清时期都是常规工艺,有很细的分工和工料定额。

  铸炮铁范清代创制了铸炮铁范。魏源《海国图志》所辑《铸炮铁模图说》详细论述了由泥型翻制铁范,再用铁范铸炮的工艺过程。书中还总结了铁范铸炮可多次使用以及节省人力、物料,生产效率高,适合于战备需要等优点,与现代铸造工程学对金属型的认识是基本一致的。此书作者龚振麟重视学习西方先进科学技术,在传统工艺的基础上首创此法,创制了新式炮架,并于1842年撰成此书。遗憾的是,他的发明未得到广泛应用。他写的《铸炮铁模图说》一书,是世界上最早系统论述铸铁金属型铸造的专著①。

  ① 华觉明等:《世界冶金发展史》第592 页。科学技术文献出版社1985 年版。① 刘年增、华觉明:《首创铁模铸炮的龚振麟》,载《科学技术发明家小传》,北京人民出版社1978 年版。