Durante mucho tiempo, nuestra tecnología de fundición de acero lideró el mundo. El inicio de la fundición de hierro en trozos en China se produjo en el siglo VI a.C. Antes de la evolución de la antigua tecnología de fundición en el período de primavera y otoño, la tecnología de fundición de mi país se encontraba en una etapa relativamente primitiva, y el método de fundición utilizado en ese momento se llamaba "fundición en trozos". El combustible utilizado para fabricar hierro en ese momento era el carbón vegetal, que tenía poco calor, un cuerpo de horno pequeño y un equipo de explosión deficiente, por lo que la temperatura del horno era relativamente baja y no podía alcanzar la temperatura de fusión del hierro. Como resultado, el hierro producido es una masa sólida y esponjosa conocida como "fabricación de hierro en trozos". Fundir hierro en trozos lleva mucho tiempo, tiene una textura suave y contiene muchas impurezas. Puede usarse como hierro forjado después de la forja. La tecnología de fundición de hierro y acero se ha desarrollado aún más hasta convertirse en "acero cementado masivo". Las reliquias culturales desenterradas muestran que China dominaba esta tecnología preliminar de fabricación de acero a más tardar al final del Período de los Reinos Combatientes. En el proceso de fabricación y forja del hierro, la gente necesita calentarlo repetidamente. El hierro absorbe el carbono del carbón vegetal, aumentando el contenido de carbono y reduciendo las inclusiones para convertirse en acero. Este tipo de acero tiene una estructura densa y un contenido de carbono uniforme, lo que lo hace adecuado para fabricar armas y cuchillos. Mayor desarrollo de la tecnología de "cien acerías". Al fabricar utensilios, la gente aumenta conscientemente el número de tiempos de doblado y forjado. Una pieza de acero a menudo necesita ser quemada y golpeada muchas veces, incluso cientos de veces, por eso se le llama cientos de fabricación de acero. El acero contiene más carbono, tiene una estructura más fina y una composición más uniforme. Por lo tanto, la calidad del acero mejora y se utiliza principalmente para fabricar espadas y espadas.
La tecnología de fundición del hierro fundido es anterior a la de Europa. La invención del hierro fundido apareció en China en el siglo V a.C. y en Europa en el siglo XV d.C. Debido a que el rendimiento del hierro fundido es mucho mayor que el del hierro en trozos, la verdadera Edad del Hierro no comenzó hasta después del nacimiento del hierro fundido. La historia del desarrollo social muestra que la aparición del hierro fundido es un símbolo importante de la mejora de la productividad social y el progreso social. A China sólo le llevó alrededor de un siglo inventar el hierro fundido a partir de hierro en trozos, mientras que a Occidente le llevó casi 3.000 años. La antigua tecnología china de fabricación de hierro se desarrolló tan rápidamente que fue única en el mundo. Bernard, el famoso historiador de la ciencia británico, dijo que ésta es la única excepción en la historia de la fabricación de hierro en el mundo.
Otra tecnología destacada de procesamiento de arrabio es la voladura de acero, que era el método principal para convertir el arrabio en acero o hierro forjado en la antigua China y se inventó a finales de la dinastía Han Occidental. El método consiste en calentar arrabio hasta un estado líquido o semilíquido y agitarlo continuamente para que el carbono y las impurezas del arrabio se oxiden continuamente, obteniendo así acero o hierro forjado. Los sitios de fundición de hierro en Tieshenggou en el condado de Gong, Henan y Wafangzhuang en Nanyang proporcionan evidencia física de la aplicación de la tecnología de voladura de acero en la dinastía Han. El "Taiping Jing" escrito en la dinastía Han del Este también decía: "Si tienes prisa, pide a los artesanos que golpeen la piedra para encontrar el hierro en el interior y quemenlo para hacer agua. Si dejas que los buenos trabajadores lo forjen". , se convertirá en Mo Ye." "Mo Ye" es el nombre de una espada antigua. Aunque este párrafo es abreviado, no es difícil ver que describe el proceso de obtención de arrabio a partir de la fundición del mineral y luego decocción del arrabio para obtener productos terminados. El proceso de fritura de acero es sencillo de operar, las materias primas están fácilmente disponibles y se puede producir de forma continua y eficiente a gran escala. El acero o hierro forjado obtenido es de alta calidad y tiene gran importancia para la producción de acero antiguo y el desarrollo social de mi país. No fue hasta mediados del siglo XVIII que los británicos en Europa inventaron una tecnología similar.
La principal tecnología de fabricación de acero en la antigua China eran los "cien aceros". Desde que Liu Kun, de la dinastía Jin Occidental, escribió el conocido poema "¿Por qué tenemos que refinar el acero y convertirlo en dedos suaves?", "Cien refinamientos hacen acero" y "Cien refinamientos hacen acero" se han convertido en modismos comunes. . La fabricación de acero comenzó a principios de la dinastía Han Occidental fundiendo una gran cantidad de acero carburado, y luego continuó aumentando el número de piezas forjadas para formar un conjunto de tecnologías de procesamiento. En la época de la dinastía Han del Este y los Tres Reinos, el proceso de fabricación de acero se había vuelto bastante maduro. Citar a "Moye" en el "Taiping Jing" es un retrato vívido. Cao Cao una vez ordenó a los ingenieros que fabricaran "cien tipos de armas afiladas". "Dian Lun Ming Jian" de Cao Pi dijo: "Elija buen oro (refiriéndose al hierro) y ordene a otros países que trabajen duro para refinarlo. En cuanto a las cien espadas. ". Liu Bei ordenó una vez: "Puyuan fabricó cinco mil cuchillos, todos conectados en serie, y se tallaron setenta y dos guillotinas en las hojas". "Notas sobre la ropa en los tiempos antiguos y modernos" también decía: "El emperador Wu tenía tres espadas, una era Bai Shen, la otra era Green Calf y la tercera era Que Jing. Esta tecnología se ha heredado y desarrollado continuamente en generaciones posteriores". . Sin embargo, todavía existen algunas deficiencias en la tecnología de explosión de acero. Por ejemplo, el proceso de explosión de acero es complejo y difícil de dominar. La fabricación de acero requiere tiempo y mano de obra.
Además, en 1981, el erudito chino Guan Hongye y otros estudiaron 513 herramientas de hierro desenterradas durante las dinastías Han y Wei, lo que demuestra que China había inventado el hierro dúctil en la dinastía Han hace más de 2.000 años, mucho antes. País desarrollado de Europa. En la actualidad, las conclusiones de las investigaciones de los académicos chinos han sido reconocidas por la comunidad académica internacional.
La tecnología de vaciado de acero fundada en las dinastías Wei, Jin, Sur y Norte es una invención original en la historia de la metalurgia china. Tao Hongjing dijo: "El hierro y el acero se mezclan para formar una hoz", y la madre de Northern Qi, Huai, escuchó que: "El cuchillo de hierro fundido se fabrica quemando esencia de arrabio con un collar suave y se volverá fuerte después de varias noches". , que es la tecnología de vertido.
El proceso de verter acero es más o menos así: mezcle arrabio fundido con hierro forjado, y el carbono del arrabio se difundirá en el hierro forjado y tenderá a distribuirse uniformemente, lo que puede eliminar algunas impurezas y formar acero de alta calidad.
A finales de la dinastía Han del Este, el nuevo proceso de fabricación de acero "vertido de acero" puede haber aparecido en su forma original. Durante las dinastías del Sur y del Norte, Qi Wu Huaiwen mejoró y mejoró enormemente este proceso de fabricación de acero. Tao Hongjing de las dinastías Qi y Liang fue el primero en registrar el método de vaciado de acero. Durante las dinastías Wei y Qi del Norte, Wan Huaiwen utilizó este método para fabricar "cuchillos de hierro" muy afilados. Wu Qing Huaiwen, cuyo apellido era Wu Qing y cuyo nombre era Huaiwen, fue un famoso metalúrgico en mi país durante las dinastías del Sur y del Norte. Vivió entre la dinastía Wei del Este y la dinastía Qi del Norte en el siglo VI d.C., y sus fechas específicas de nacimiento y muerte no están registradas en los libros de historia. Solo sé que era bueno en el taoísmo y que fue gobernador de Xinzhou (ahora condado de Fengjie, Sichuan) durante la dinastía Qi del Norte. Según registros históricos, el método de Qi Wu Huaiwen para fabricar acero era: "Quemar finos de arrabio, utilizar collares pesados y blandos y fabricar acero durante varias noches. Es decir, se selecciona mineral de hierro de alta calidad para fundir alta calidad". arrabio de calidad, y luego se vierte arrabio líquido en el hierro cocido. En el hierro, después de varias fundiciones, el hierro se carburiza hasta convertirlo en acero. Debido a que el arrabio y el hierro forjado están "sujetados" juntos, el acero producido se llama "hierro sujeto". El método de vertido de acero es un logro importante de la antigua tecnología china de fabricación de acero. En comparación con el método de fundición o el método de fritura, tiene las ventajas de 1) Como agente carburante, la alta temperatura del arrabio después de la fusión acelera la velocidad de carburación del hierro maduro, acorta el tiempo de fundición y mejora la productividad. (2) El hierro forjado puede convertirse en acero debido a la infiltración de carbono, y el arrabio también puede convertirse en acero debido a la descarburación, lo que aumenta la producción de acero. (3) A altas temperaturas, el carbono, el silicio y el manganeso del arrabio líquido reaccionan con los óxidos del hierro forjado para eliminar impurezas, purificar la estructura metálica y mejorar la calidad del metal. (4) El método de vertido de acero es fácil de operar y dominar. Para obtener acero con diferentes contenidos de carbono, simplemente se mezclan en cierta proporción arrabio y hierro forjado y se funden. 3. Para promover el desarrollo de la antigua tecnología de espadas chinas, Wu Huaiwen fue un excelente experto en fabricación de cuchillos. Estudió y comparó experiencias anteriores con cuchillos artificiales y, a través de la práctica continua, creó un nuevo conjunto de tecnología de fabricación de cuchillos y tecnología de tratamiento térmico. .
El método de fabricación del cuchillo es: primero verter acero con arrabio y hierro forjado y quemarlo para hacer la hoja de acero, y luego "usar hierro dulce como lomo del cuchillo y templarlo hasta convertirlo en grasa". ahogando a cinco animales". El cuchillo fabricado de esta manera se llama "cuchillo de cícadas". Es extremadamente afilado y puede cortar 30 piezas de armadura a la vez. Para acero con mayor contenido de carbono, el medio de enfriamiento ideal debe ser: cuando la pieza de trabajo tiene una velocidad de enfriamiento más alta a una temperatura más alta de 650 ~ 400 ℃, y una velocidad de enfriamiento más lenta a una temperatura más baja de 300 ~ 200 ℃. Esto requiere el uso del método de enfriamiento con doble líquido. Qi Wu Huaiwen utilizó primero orina animal y luego aceite animal para enfriar el doble líquido para fabricar un "cuchillo de hierro" de alta calidad. China ha utilizado tecnología de enfriamiento ya en el Período de los Reinos Combatientes, pero durante mucho tiempo, la gente generalmente usaba agua como medio de enfriamiento para el enfriamiento. Aunque el experto en fabricación de cuchillos Pu Yuan y otros durante el período de los Tres Reinos se dieron cuenta de que el uso de agua diferente como medio de enfriamiento puede producir cuchillos con diferentes propiedades, todavía no han superado el alcance del agua. Sin embargo, Qi Wu Huaiwen logró este avance. Al fabricar el "cuchillo de hierro", utilizó un método de enfriamiento con doble líquido, es decir, enfriarlo en orina animal con una alta velocidad de enfriamiento y luego enfriarlo en grasa animal con una baja velocidad de enfriamiento. Se puede obtener un mejor rendimiento y, al mismo tiempo, también se evita la limitación de que sólo se pueda utilizar un tipo de enfriamiento (es decir, enfriamiento con un solo líquido). El método de enfriamiento con doble líquido significa que cuando la temperatura de la pieza de trabajo es alta, se selecciona un medio de enfriamiento con una velocidad de enfriamiento más rápida para garantizar la dureza de la pieza de trabajo; cuando la temperatura es baja, se selecciona un medio de enfriamiento con una velocidad de enfriamiento relativamente baja; para evitar grietas y deformaciones de la pieza de trabajo. Dale un cierto grado de dureza. El método de enfriamiento con doble líquido es una tecnología de enfriamiento compleja que se basaba completamente en la operación y la experiencia cuando no había equipos de medición y control de temperatura en ese momento. Fue un logro sorprendente. Antes del momento de escribir este artículo, los antiguos cuchillos de acero chinos estaban hechos en su mayoría de cientos de tipos de acero. Aunque la espada fabricada con este método tiene un rendimiento y un filo excelentes, todavía tiene muchos defectos. Todo el cuchillo está hecho de acero y es caro. Por ejemplo, con el precio de una famosa espada de la dinastía Han del Este se pueden comprar alimentos para siete personas durante dos años y nueve meses.
Y fabricar acero para fabricar espadas también requiere mucho tiempo y es laborioso. Durante el período de los Tres Reinos, Cao Cao ordenó a una empresa que fabricara cinco espadas, lo que llevó tres años. Con este fin, Qi Wu Huaiwen realizó importantes actualizaciones en el proceso de fabricación de cuchillos. Esto demuestra que Qi Wu Huaiwen tiene un profundo conocimiento de las propiedades del acero y puede seleccionar razonablemente materiales según diferentes usos, aprovechar al máximo las ventajas de varios materiales, ahorrar algunos materiales valiosos y reducir costos y gastos. El dorso y el filo de un cuchillo en realidad desempeñan funciones diferentes, por lo que se requiere que tengan funciones diferentes.
En general, el filo funciona principalmente como una espina, por lo que requiere una gran dureza para garantizar el filo del cuchillo. Por lo tanto, se debe seleccionar acero con alto contenido de carbono y alta dureza para la fabricación. La parte posterior del cuchillo desempeña principalmente un papel de soporte y requiere buena tenacidad para que el cuchillo no se rompa cuando se somete a un impacto relativamente grande. Por lo tanto, se debe seleccionar hierro forjado con bajo contenido de carbono y alta tenacidad. Es precisamente con el entendimiento similar mencionado anteriormente que Wu Huaiwen puede combinar hábilmente el arte del hierro y el acero al fabricar cuchillos y usarlos en los lugares apropiados, lo que no solo cumple con los diferentes requisitos de las diferentes partes del cuchillo de acero, sino que también ahorra mucho. de acero caro.Es propicio para la promoción y popularización de los cuchillos de acero. Este proceso de fabricación de cuchillos todavía se utiliza en la actualidad.
Después de la dinastía Song, la tecnología de vertido del acero se mejoró continuamente, reduciendo el número de vertidos y refinamientos, e incluso refinando a la vez. Shen Kuo dijo en el tercer volumen de "Meng Qian's Bi Tan": "Los llamados forjadores de hierro en el mundo usan hierro dulce para doblar una placa, sellarla con barro porque el arrabio está atrapado en ella y forjarla. Se llama 'Tuan Gang', también conocido como Tuan Gang. Se llama 'acero vertido'" y se dice que "la segunda o tercera fundición hace que el arrabio se autococine y quede como hierro dulce", lo que refleja la reducción. en el número de vertidos. Entre ellos, el propósito de doblar hierro dulce es aumentar la superficie de contacto entre el hierro en bruto y el forjado, mejorar la eficiencia del vertido de acero y promover una distribución más uniforme del sellado del lodo de carbono que puede promover la escoria, eliminar impurezas y desempeñar un papel protector; role. En la dinastía Ming, la tecnología de vaciado de acero se desarrolló aún más. Según el registro del volumen 14 de "Tiangong Wu Kai", el hierro flexible se cambió por una lámina delgada de hierro forjado, lo que aumentó aún más la superficie de contacto del hierro en bruto y forjado y aceleró el proceso de "mezclar hierro en bruto y forjado para fabricar acero". ". El sello de lodo también cambió a una impresión mixta de lodo y pasto. El acero vertido, también conocido como "acero de limpieza" y "acero de Suzhou", sigue siendo muy popular desde la dinastía Qing hasta los tiempos modernos. Antes de la invención de la fabricación de acero con crisol, el colado de acero era la tecnología de fabricación de acero más avanzada.
Gracias a los esfuerzos de Wan Huaiwen y millones de artesanos, la antigua tecnología metalúrgica china se destaca por sí sola en el mundo. Por lo tanto, cuando estudiamos y resumimos los logros científicos y tecnológicos antiguos, no debemos olvidar los logros de Wu Huaiwen. Este es un logro sobresaliente y una gran innovación en la historia de la metalurgia china, y ocupa una cierta posición en la historia de la fabricación mundial de acero. Otras innovaciones en el método de vertido de acero La aparición del método de vertido de acero mejoró enormemente la producción y la calidad del acero, proporcionando las condiciones para un aumento sustancial de la productividad después de las dinastías Sui y Tang. Posteriormente, el método de vertido de acero siguió desarrollándose. En la dinastía Song, se incrustaban láminas de arrabio en medio de barras de hierro laminadas y el horno de fabricación de acero se sellaba con barro para obtener mejores resultados. Se realizaron mejoras en la dinastía Ming, donde las láminas de arrabio se cubrieron con varias láminas de hierro forjado fuertemente unidas para permitir que el líquido de arrabio penetrara en el hierro forjado de manera más uniforme. El uso de sandalias de paja recubiertas de barro en lugar de sellos de barro para cubrir la boca del horno permite que el arrabio obtenga oxígeno del aire y se derrita más fácilmente, mejorando así la eficiencia de la fundición. Después de mediados de la dinastía Ming, el método de vertido de acero se desarrolló aún más hasta convertirse en Suzhou Iron and Steel Co., Ltd., que utilizaba hierro forjado como hierro en bruto y lo colocaba en el horno, y la placa de hierro en bruto se colocaba en la boca del horno. . Cuando la temperatura del horno aumenta a aproximadamente 1300 ° C y la placa de arrabio comienza a derretirse, use unos alicates para sujetar la placa de arrabio, muévala hacia la izquierda y hacia la derecha y gire constantemente el bloque de arrabio para que quede sumergido uniformemente. en el arrabio fundido. Esto puede producir tanto una buena carburación como una oxidación violenta, separando así el hierro de la escoria y produciendo acero con menos escoria y una composición uniforme. Hasta ahora, la gente todavía lo usa en Wuhu, Xiangtan, Chongqing, Weiyuan y otros lugares. Se puede ver que su influencia es de gran alcance. Antes del siglo XVII, la tecnología de fabricación de acero de China ocupaba durante mucho tiempo una posición de liderazgo en el mundo y era ampliamente elogiada por varios países. En el siglo I d.C., el naturalista romano decía en su famoso libro "Historia Natural": "Aunque hay muchos tipos de hierro, ninguno de ellos se puede comparar con el acero de China".