中国钢铁冶炼的历史-新沂市第一中学.doc

2006校本课程教案 执教: 胡传生中国钢铁冶炼的历史教 学目 标1、了解我国钢铁的冶炼历史2、了解不同时期炼铁的不同方法3、了解生熟铁的区别及不同的冶炼方法4、了解近代我国炼铁的工艺落后的原因5、树立民族信心，为我国的工业腾飞做出应有的贡献学习内容学生活动东西方的冶铁技术是循着不同的途径发展的如果说西方早期的铁器文化是一种锻铁的文化，那么中国早期的铁器文化是一种以铸铁为主的文化已知中国最早的铁器是河北出土的商代铁刃后确认为是用含镍较高的陨铁锻成另外有同时代的北京平谷的陨铁刃，河南商末的铜兵铁刃这些说明，原始民族早期使用天然铁是具普遍性我国许多地区都有丰富的铁矿藏特别是在中原地区，源远流长的古代青铜技术的故乡，也是中国古代冶铁工艺的摇篮在公元前6世纪前后，中国就发明了生铁冶炼技术尤其是在春秋战国时期，块炼铁和生铁冶炼两种工艺，几乎是同时产生，这两种方法在我国历史上曾长期平行发展，在不同情况下发挥各自的作用块炼铁的方法即“固体还原法”从江苏六合县程桥东周墓出土的铁条，就是块炼铁的产物。

在春秋末期和战国初期，以块炼铁为材料，在反复锻打块炼铁的实践中，人们又总结出块炼铁渗碳成钢的经验因块炼铁质柔不坚，渗碳块炼钢又太坚硬，人们又发明了炼钢的淬火工艺，进一步提高了块炼钢的机械性能在河北易县武阳台村的燕下都遗址出土的79件铁器，大部分就是经过淬火处理的块炼铁的炉温大约1000℃左右，离纯铁的熔点（1534℃）相差甚远生铁的冶铸工艺与块炼法的差异在于，它的炉温达到1100－1200℃在这种炉温下，通过被还原生成的固态铁吸收碳，降低其熔点，从而得到液态的生铁，液态生铁可以直接浇铸成器江苏东周墓出土的铁丸，洛阳出土的铁锛、铁铲等，都是那个时期的生铁器物生铁的早期发明，是中国对世界冶金技术的杰出贡献欧洲一些国家，虽很早出现块炼铁，但出现生铁则是公元十三世纪末到十四世纪初铁器的较多使用，标志着新一代社会生产力的形成，春秋战国之交中国已进入铁器时代人们日常用语“陶治”“就范”“范围”“模范”等也是由冶铸技术转变而来的，取得普遍意义，在中国文学中表现铁匠形象也甚多从战国到西汉，生熟铁并用平行发展早期的铸铁都是白口铁，铸造性能较好但碳是以化合碳的形式存在于铁中，导致生铁脆硬，不耐碰击那么中国早期冶铁匠师就面临双重难题，一是如欧洲古代铁匠那样使柔软的块铁变硬，另外是设法使脆硬的白口铁变软。

因此，在战国早期，人们就创造了白口铁柔化术即通过长时间加热，将白口铁中的碳化铁分解为铁和石墨，消除大块的渗碳体，这对提高铁的柔性起了良好作用，而欧洲的铸铁柔化术是在1７世纪下期才出现的战国中期以后，铁器已取代铜器成为主要的生产工具《管子·海王篇》说：“一女必有一针、一刀”“耕者必有一耒、一（耒＋吕）、一铫”不尔而成者者，天下无有正是铁器的普遍应用，才极大推动社会生产发展，使奴隶制向封建制转变，造就了战国时期经济繁荣，百家争鸣的昌盛局面邯郸等地以冶铁致富，并设有专门管理炼铁的“铁官”，专门经营炼铁的“铁商”西汉，在块炼渗碳的基础上兴起了“百炼钢”技术它的特点是增加了反复加热锻打的次数，这样既可加工成型，又使夹杂物减少、细化和均匀化，大大提高了钢的质量如河北满城一号西汉墓土的刘胜佩剑、钢剑和错金宝刀，就是“百炼钢”的产物百炼成钢”“千锤百炼”成语由此而来西汉中期，又出现了炒钢，即将生铁炒到成为半液体半固体状态，并进行搅拌，利用铁矿物或空气中的氧进行脱碳，借以达到需要的含碳量，再反复热锻，打成钢制品这省去了烦难的渗碳工序，又使钢的组织更加均匀山东苍山县东汉墓出土的炼环首钢刀，就是用炒钢锻打而成的。

炒钢的发明，也打破了先前生铁不能转为熟铁的界限，使原先各行其是的两个工艺系统得以沟通，成为统一的钢铁冶炼技术体系这是继生铁冶铸之后，中国古代钢铁技术史上又一重大事件从古铁器分析中，中国科学工作者，陆续发现了汉魏时期的球状石墨的铸铁工具多件，引起了国内外学术界的重视，而球墨铸铁是现代科技的产物，是1949年由英美学者发明的经测定，西汉时期的石墨性状铸铁不逊于现代球墨铸铁的同类材料，这是冶铸史上一件很有意义的事西晋南北朝时，新的灌钢技术出现它是将生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，由于生铁的熔点低，易于熔化，待生铁熔化后，它便“灌”入熟铁中，使熟铁增碳而得到钢这种方法比生产炒钢容易掌握，也使钢铁技术较为完备，成为南北朝以后的主要方法在汉代，钢铁业的发展通过多方面展现如炉型有了扩大，用石灰石作熔剂，风口也从一个发展到了多个，鼓风设备从以前的人力鼓风，畜力鼓风到创造了水力鼓风的“水排”这项发明比欧洲早一千二百多年从唐代到明代，是古代钢铁技术全面发展和定型的时期唐宋时期实现了农具从铸制改为锻制这一具有重大意义的历史性转变以生铁冶炼──生铁炒炼熟铁──生、熟铁合炼成钢为主干的钢铁工业体系趋于定型到了明代，采用了“生铁淋口”法锻制生产工具。

这种方法的原理是和灌相同的这在宋应星的《天工开物》中有记载另外，《天工开物》还描述了冶炼史上的半连续性系统，即把炼铁炉流出的铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程这时，人们不仅懂得了炼焦，还用焦炭进行了冶炼明代中叶到清末，传统钢铁技术继续缓慢发展，生铁年产量达数十万吨炼铁竖炉高9米，佛山炼铁厂还采用装料机械（机车）代人力加料总之，在18世纪中叶工业革命之前，中国冶铁工业的生产规模和技术水平与当时的英法等国相比并不逊色，各领风骚中国的封建制度发展到明代已进入衰亡阶段，极端腐败的专制主义政治，庞大的官僚机构和腐朽的上层建筑，严重束缚了生产的发展明末矿税之害迫使各阶层人民群起反抗，阶级矛盾异常尖锐继起的清政府是镇压了农民起义和抗清斗争之后建立起来的，满汉地主阶级联合专政的专制政府康熙、雍正和乾隆三朝号称盛世历时134年（公元1661－1795年）但正在此时，西方爆发了工业革命，其工业、科技、军事实力却以封建制度无法想象的速度发展起来，在很短时期就把中国抛在后面而清政府恰从雍正时代起顽固地实行闭关自守政策，自封天朝大国，对世界范围的重大变化茫然无知，更谈不上采取措迎头赶上在随后的帝国主义侵略和清廷卖国行径的内外夹攻下，旧有的手工业和传统技术随之衰落，濒于破产和失传，曾经独树一帜的中国冶炼工业也黯然失色，失去了建立独立的金属工业，使传统工艺发展为现代金属技术的可能性。

纵观五千年的中国冶金技术，它的发生和发展，进退和起落都是和中华民族的发生和发展、兴衰和荣辱息息相关的交流讨论：1、我国钢铁冶炼历史过程如何2、从我国炼铁的历史演变中，你能得到哪些启示？·查阅资料并介绍、交流：1、生铁和熟铁的冶炼方法2、《天工天物》中有关炼铁的具体方法活动与总结1、你能写出炼铁时有关反应的化学方程式吗？2、查阅资料比较铁和钢在成分和性能上的区别3、由我国悠久的炼铁历史，你能想到什么？4、近代我国冶炼工业滞后的主要原因是什么？5、你打算如何为发展我国的冶炼事业做出贡献？铝的故事教学目标1、了解铝的贵族历史2、了解金属铝的发现过程学习内容学生活动⑴曾经当过金属中的贵族有这么一个故事，传说在古罗马，一天，一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯，献上一只金属杯子，杯子象银子一样闪闪发光，但是分量很轻它是这个人从粘土中提炼出的新金属但这个皇帝表面上表示感谢，心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值，就下令把这位发明家斩首从此，再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头，这种新金属就是现在大家非常熟悉的铝在19世纪以前，铝被认为是一种希罕的贵金属，价格比黄金还要贵当一个欧洲君主买了一件有铝钮扣的衣服时，他就瞧不起那些买不起这种奢侈品的其它君主。

而没有铝钮扣衣服的君主，又是多么渴望有朝一日自己也能穿上这种带铝钮扣的衣服在法国拿破仑三世统治时期，就曾经发生过现在看来很好笑的一件事情在一个国王举办的盛宴上，只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉用餐当然，被伤了脸面的客人们是无论如何吃不好这顿盛餐的了此外，为了让其他国王对自己产生羡慕和妨忌，他花了大量资金让他的警卫部队的卫士穿上铝胸甲，因备有铝铠甲的确太昂贵了，其他国王无能为力俄罗斯作家车尔尼雪夫斯基（Chernyshevsky）曾在他的小说《怎么办》（1863年）中写到：终有一天，铝将代替木材，甚至可能代替石头看，这一切是多么奢侈，到处都是铝1889年，当门捷列夫在伦敦时，为了表彰他的伟大勋业，他被赠予一件贵重奖品──用金和铝制作的天平其实，这些都不足为奇，因为铝的价值贵贱，完全取决于炼铝工业的水平随着铝产量的增加，铝价也就下降1854年，1公斤铝需1200卢布，而到了十九世纪末就降到1卢布显然，珠宝商人已经对铝完全失去了兴趣，但是，铝却立即吸引了整个工业界1919年，用铝合金造出了第一架飞机，从此以后，铝的命运就牢固地与飞机制造业联系在一起了铝被誉为“带翼的金属”⑵铝的发现古代，人们曾用一种称为明矾（意思是结合）的矿物作染色固定剂。

俄罗斯第一次生产明矾的年代可追溯到八至九世纪明矾用于染色业和用山羊皮鞣制皮革中世纪，在欧洲有好几家生产明矾的作坊16世纪，德国医生兼自然科学历史学家帕拉塞斯（Parace/sus P.A.T.1949-1541）在铝的历史上写下了新的一页他研究了许多物质和金属，其中也包括明矾（硫酸铝），证实它们是“某种矾土盐”这种矾土盐的一种成分是当时还不知道的一种金属氧化物，后来叫做氧化铝1754年，德国化学家马格拉夫（Marggraf.A.S.1709-1937）终于能够分离“矾土”了这正是帕拉塞提到过的那种物质但是，直到1807年，英国的戴维才把隐藏在明矾中的金属分离出来，用电解法发现了钾和钠，却没能够分解氧化铝瑞典化学家贝采尼乌斯进行了类似的实验，但是失败了不过，科学家还是给这种含糊不清的金属取了一个名字开始贝采尼乌斯称它为“铝土”后来，戴维又改称它为铝这是一个奇怪的现象，在没提炼出纯铝时，铝就有了自己的名字1825年，丹麦科学家奥斯特发表文章说，他提炼出一块金属，颜色和光泽有点象锡他是将氯气通过红热的木炭和铝土（氧化铝）的混合物，制得了氯化铝，然后让钾汞齐与氯化铝作用，得到了铝汞齐将铝汞齐中的汞在隔绝空气的情况下蒸掉，就得到了一种金属。

现在看来，他所得到的是一种不纯的金属铝因刊登文章的杂志不出名，奥斯特又忙于自己的电磁现象研究，这个实验就被忽视了二年后，提炼铝的荣誉就归于德国年青的化学家维勒（Wohler.F.1800-1882）奥斯特与维勒是朋友，他把制备金属铝的实验过程和结果告诉维勒，并说打算不再继续做提炼铝的实验而维勒却很感兴趣他开始重复奥斯特的实验，发现钾汞齐与氯化铝反应以后，能形成一种灰色的熔渣当将熔渣中所含的汞蒸去后，得到了一种与铁的颜色一样的金属块把这种金属块加热时，它还能产生钾燃烧时的烟雾维勒把这一切写信给了贝采里乌斯，告知重复了奥斯特的实验，但制不出金属铝，这不是一种制备金属铝的好方法于是，维勒从头做起，设计自己提炼铝的方法他将热的碳酸钾与沸腾的明矾溶液作用，将所得到的氢氧。