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三 鼓风技术的改进

封建社会前期炼铁高炉及其冶炼技术的发展,是和鼓风技术的不断改进分不开的。

我国古代炼铁高炉是用皮制的“橐”作为鼓风器的。《墨子·备穴篇》在叙述用“橐”作为地道战的防御武器时,曾说“具炉橐,橐以牛皮”,可知当时冶铁炉用的风囊是牛皮制的。《太平御览》卷905引《淮南子》说:“马之死(尸)也,剥之若橐。”又引注说:“橐,治(当作冶)橐也,虽含气而形不能摇。”注文所说“虽含气而形不能摇”,是指马尸而言,若是真橐,就含气而形能摇了。如此说来,当时大的橐,有用整匹马挖空了肚来制成的。《墨子·备穴篇》又曾说:“灶用四橐”,当时地道战中使用的灶要用四个鼓风囊,由此可以推知当时冶铁炉所用的鼓风器不止一两个。大概越是大的冶铁炉,所使用的风囊就越多。《吴越春秋》叙述吴王阖闾时铸造干将、莫邪两把宝剑,曾使用“童男童女三百人鼓橐装炭”,然后“金铁乃濡,遂以成剑”。这个铸剑的故事虽是神话传说性质,但是所描写的冶铁技术决不是凭空杜撰的。在冶铁炉上参加“鼓橐装炭”的多到三百人,这就说明春秋、战国之际大型炼铁、炼钢炉上确已使用较多的鼓风囊。

在欧洲,在17世纪以前,冶铁炉的入风管大都只有一个,一般都用两个风囊挤在一个入风管把空气压送进去的。到18世纪,欧洲冶铁炉上的入风管才由两个陆续增加到八个、十六个。增多了入风管,四面八方用鼓风器把空气压送进去,不但可以送进较多的空气,而且可以使空气均匀地进入到炉子的每一个角落,这样便可促使炉中的燃料得到充分的燃烧,使炉子的温度提高,加速冶炼的进程。欧洲在冶铁炉上加多入风管和加多鼓风器,已是在用水力鼓风的时代了。但是我们中国,远在用人力鼓风的时代,冶铁炉上就从四周装置了多支入风管和鼓风囊,因而很早就提高了炼铁炉的温度,发展了冶铸生铁技术。

图3-5 山东滕县宏道院汉冶铁画像石的鼓风机部分

这儿附带要论述的,就是山东滕县宏道院汉画像冶铁图上的鼓风设备问题。这画像石是1930年滕县宏道院出土的。图的中部,描写的是锻铁的情况,图的左边,是描写鼓风烧炼的情况(参看图3-5)。1958年11月,中国历史博物馆为了筹建新馆,对这个冶铁鼓风设备进行复原,到1959年1月这项复原工作设计结束,王振铎先生把他们设计复原的情况,写成《汉代冶铁鼓风机的复原》一文发表 。王先生认为:“这个所谓韦囊皮橐,应该是由三个木环、两块圆板,外敷以皮革所制成的。……在结构上应是四根吊挂在屋梁的吊杆,用来拉持皮橐,使皮橐固定的一种构造。必需另有一条横木,中段结固在皮囊的圆板上,两头伸展出去固定在左右的墙垣或柱身,这样才能便于操纵推拉,才能使支点、力点和重点都有了着落。排气进气的风门,分别设在两头的圆板上,排风管下通地管,外接炼炉,它的运动规律,应如图中所表示的情况。”同时,还发表了一张复原图(参看图3-6)。王先生又说:“由这种鼓风机根据需要,有大小之分,画像中的一种,以人的比例来看,应是大型的。”这个复原是一个比较合理的推断,既符合于画像的形象,也符合于工程物理上的基本原则,只是必须加上风囊的固定的装置,才能应用。从图像来看,这种鼓风皮囊是用人力推动的,而且还要有人躺在皮囊底下操作,把皮囊推回原位。在高温的炉旁这样操作,劳动条件是很坏的,劳动强度是很高的。还必须指出,这是锻铁炉上使用的鼓风设备,是比较小的,并不是大型的。炼铁高炉使用的鼓风设备,肯定要大得多。

图3-6 滕县宏道院汉画像石鼓风机复原图
(采自《文物》1959年第5期王振铎《汉代冶铁鼓风机的复原》)

到东汉时,这种鼓风设备称为“排囊”,也或简称为“排”。据说东汉灵帝时,杨琁做零陵(郡治泉陵,今湖南零陵)太守,当时苍梧、桂阳正发生农民起义,农民群众正聚集起来,围攻郡县。杨琁特别制造马车几十辆,把排囊连同石灰安放在车上,并且把布挂在马尾上。等到作战时,先把这几十辆马车安排在兵车的前面,使用排囊“顺风鼓灰”,使得进攻的农民军看不见;接着就用火烧布,使马惊奔,突入农民军阵地,然后“弓弩乱发”,把农民军打败 [1]

李恒德先生在《中国历史上钢铁冶金技术》一文 中,曾经对“排”作出解释:“顾名思义,所谓‘排’可能是好几个风箱并在一起的,或是一个炉中有一排入风管。这种方式是在欧洲找不到的,狼炉最多不过两个风箱、两个入风口,因此燃烧的速度比较慢。”李先生因鼓风设备称“排”而推断当时炼铁炉有一排鼓风囊或一排入风管,是很合情理的。在日本,就有一种鼓风炼铁炉,炉身并不高大,也没有利用水力来鼓风,由于它有一排入风管,送进去的空气比较充分,也能冶炼出生铁来。原来鼓风的风囊叫做“橐”,所以会有“排橐”、“排囊”等名称,该就是由于使用一排的橐或囊而来的,后来简称为“排”,人们不知道“排”字的原意,见“排”是一种皮囊,又别造新字作“ ”、“ ”、“ ”,又或称它为“鼓 ”、“鼓 [2]

根据日本下原重仲在1784年写成的《铁山必要记事》(日本《科学古典全书》第10卷),日本在中世纪所应用的多管输风的鼓风机,都是在鼓风机旁有个半圆形的储风器,在储风器上再装置出一排鼓风管的,他们把这种半圆形的储风器,叫做“头”。我们推测东汉以后鼓风设备所以称为“排”或“排囊”、“排橐”,是由于装置有一排鼓风皮囊的缘故。一排鼓风皮囊怎样装置,是否和日本在中世纪应用的多管输风的鼓风设备相似,因为古代的鼓风设备不可能在冶铁遗址中保存下来,就很难根据考古资料加以证实。汉代冶铁遗址出土有内径大小不同的陶风管,南阳瓦房庄遗址出土的一段带弯头的陶风管,粗端内径为100毫米,细端内径为50毫米,长约400毫米。郑州古荥镇遗址出土的一段较完整的风管,粗端内径320毫米,细端内径约100毫米。内径320毫米的陶风管,使用的决不止一两个鼓风皮囊,很可能装置有一排鼓风皮囊。


[1] 见《后汉书》卷38《杨琁传》。李贤注:“排囊,即今囊袋也。”李贤这个解释是错误的。从文中使用“排囊”“顺风鼓灰”来看,“排囊”当是鼓风设备。“排囊”这个名称,后世还沿用。例如《广韵》说:“ ,排囊柄也”。

[2] “排囊”的名称见于《后汉书·杨琁传》。“鼓 ”的名称见玄应《一切经音义》卷12。“ ”、“ ”、“ ”三字,都是后来新造的形声字,它们所从的“ ”、“韦”、“皮”等偏旁,就是因为这种东西是一种皮囊,是用皮革制的。它们所从的“ ”、“ ”、“鼻”等偏旁,取其和“排”的声音相同。 9HivtSSJGukMzX+fp7pBiUY3mbe+dOXXsL+kf/7atM3dLgp8RJOpG68qbLWId5Oz

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