煉鐵的方法

【專家解說】：一、 生產(chǎn)工具的鐵器化與冶鐵業(yè)的發(fā)展 戰(zhàn)國(guó)以后，由于冶鐵技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)制度的變革，社會(huì)上對(duì)于鐵器需要量的增加，鐵礦的開采，鐵的冶煉和鑄造成為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要手工業(yè)，因此，冶鐵業(yè)開始發(fā)展起來。在戰(zhàn)國(guó)時(shí)代開發(fā)的鐵礦已經(jīng)不少，戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的著作《山海經(jīng)·五藏山經(jīng)》所載產(chǎn)鐵之山就有37處，記錄屬南陽(yáng)的就有“帝?NF9A5?之山 ‘其陰多鐵’”，約在今河南省泌陽(yáng)縣和南陽(yáng)縣之間；另一處即“兔床之山，‘其陽(yáng)多鐵’”，約在今嵩縣和南陽(yáng)縣之間。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代各國(guó)都有冶鐵手工業(yè)，其中韓、楚兩國(guó)的冶鐵手工業(yè)最為發(fā)達(dá)，著名的冶鐵手工業(yè)地點(diǎn)也最多，當(dāng)時(shí)的南陽(yáng)已經(jīng)成為戰(zhàn)國(guó)時(shí)代聞名的冶鐵中心?！盾髯印ぷh兵篇》記載：“宛鉅鐵（钅也），慘如蜂蠆。”至秦漢時(shí)期，鐵器和冶鐵技術(shù)在廣大地區(qū)已經(jīng)得到了廣泛的傳播和使用。從考古中發(fā)現(xiàn)，西漢初年鐵制農(nóng)具和工具已取代了銅、骨、石、木器，到西漢中期，隨著冶鐵技術(shù)的發(fā)展，鍛鐵工具增多，鐵兵器也逐步占據(jù)了主要地位，直至東漢，主要的兵器全部為鋼鐵所制，從而完成了兵器和生產(chǎn)工具的鐵器化進(jìn)程。?西漢初年，冶鐵業(yè)可聽任商人經(jīng)營(yíng)。魏國(guó)的孔氏原經(jīng)營(yíng)冶鐵業(yè)，秦滅魏后，被強(qiáng)行遷到南陽(yáng)，靠冶鐵成為巨富。西漢武帝時(shí)，武帝任用南陽(yáng)的大冶鐵商孔僅為“大農(nóng)丞，領(lǐng)鹽、鐵事”，管理全國(guó)的鹽鐵業(yè)，南陽(yáng)成為全國(guó)設(shè)立鐵官的手工業(yè)基地之一。在南陽(yáng)瓦房莊發(fā)掘的漢代冶鐵遺址中，就曾發(fā)現(xiàn)西漢時(shí)期的冶鐵遺物(熔爐基、耐火磚、鼓風(fēng)管、鑄造用的模具及鐵器，包括鐵犁鏵、鐵耬鏵、鐵鍤、錛、斧等)。至東漢，南陽(yáng)的冶鐵業(yè)在西漢基礎(chǔ)上，冶鐵作坊數(shù)量增多，規(guī)?？涨皵U(kuò)大，技術(shù)顯著提高。建國(guó)后在南陽(yáng)附近發(fā)現(xiàn)的冶鐵遺址就有：南陽(yáng)市北關(guān)瓦房莊鑄鐵作坊遺址，桐柏張陂村的大張陂冶鐵遺址，桐柏縣鐵爐村遺址，南召縣太山廟、草店冶鐵遺址，方城縣趙河村冶鐵遺址，鎮(zhèn)平縣安國(guó)城鐵范、鐵鑄件遺址，西峽縣白石尖冶鐵石等。1959～1960年南陽(yáng)市北關(guān)瓦房莊發(fā)掘的漢代冶鐵遺址，主要遺址面積達(dá)2800m?2，發(fā)現(xiàn)了大量的冶鐵遺跡和遺物，其中熔爐9座，炒鋼爐8座，鍛爐1座。發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)條件下冶鐵過程中使用了熱鼓風(fēng)爐，這是我國(guó)早期使用的節(jié)約熱能的熔爐。鑄造使用的模和范近40種。由文物考古發(fā)掘的遺物可見，在當(dāng)時(shí)南陽(yáng)已經(jīng)成為全國(guó)的冶鑄中心。 二、 冶鐵技術(shù)、工藝的發(fā)展 冶鐵技術(shù)在秦漢時(shí)期得到進(jìn)一步的發(fā)展。高爐煉鐵已成為一種經(jīng)濟(jì)而有效的煉鐵方法。高爐煉鐵從上邊裝料，下部鼓風(fēng)，形成爐料下降和煤氣上升的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。燃料產(chǎn)生的高溫煤氣穿過料層上升，把熱量傳給爐料，其中所含一氧化碳同時(shí)對(duì)氧化鐵起還原作用。這樣燃料的熱能和化學(xué)能同時(shí)得到比較充分的利用，下層的爐料被逐漸還原以至熔化，上層的爐料便從爐頂徐徐下降，燃料被預(yù)熱而能達(dá)到更高的燃燒溫度。這確是一種比較合理的冶煉方法，因而具有強(qiáng)大的生命力而長(zhǎng)期流傳。其冶煉水平的發(fā)展表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ?第一，高爐煉鐵中的筑爐技術(shù)達(dá)到了較高的水平。有的用含三氧化硅較高的黃色或紅色耐火粘土燒成的長(zhǎng)方形或弧形的耐火磚砌筑。南陽(yáng)瓦房莊遺址出土的耐火磚，在不同部位耐火磚所用的材料、厚度、形狀均不相同。有的用直徑0.3～0.5cm的白色石英砂粒并摻有少量的細(xì)砂。有的用草拌泥、黃粘土及大量的石英砂混合而成，所用石英砂不僅有天然的，而且還有經(jīng)過加工破碎的。這些耐火磚耐火強(qiáng)度達(dá)到1463℃～1469℃之間，這顯然是耐火土中摻入了含有二氧化硅相當(dāng)高的砂石的結(jié)果。這種含二氧化硅相當(dāng)高的酸性耐火材料，從我國(guó)古代高爐所出大都是酸性爐渣來看，是合適的。 ?第二，高爐煉鐵所用原料大部分已進(jìn)行了加工。冶煉工人從長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，爐料的粒度整齊可以減少對(duì)煤氣的阻力。因此，在冶煉之前，就要對(duì)原料進(jìn)行加工，在桐柏縣張畈村遺址中，曾挖出數(shù)以千噸計(jì)的礦石粉末，說明當(dāng)時(shí)已十分注意對(duì)礦石的加工。 ? 除了高爐煉鐵外，在西漢時(shí)期還發(fā)現(xiàn)有坩堝煉鐵技術(shù)。南陽(yáng)市北關(guān)瓦房莊遺址中，就發(fā)現(xiàn)坩堝煉爐17座，其中3座較完整，都近似長(zhǎng)方形。其中一座長(zhǎng)3.6米，寬1.82米，深度殘存0.82米。爐的建筑方法是，就地面挖出長(zhǎng)方坑，留下爐門，周壁經(jīng)過夯打后再涂薄泥一層。爐頂用弧形的耐火磚砌成，磚的大小不同，磚的內(nèi)面敷有一層厚約1厘米的耐火泥，泥的表面還留有很薄的灰白色巖漿，磚的背面涂有較厚(約5厘米)的草拌泥。有一部分是用土坯和草拌泥券成。爐由門、池、窯膛、煙囪四部分組成。門在爐的最前端，當(dāng)是用來裝爐和通風(fēng)的，左右兩壁都經(jīng)火燒，已成磚灰色。池在門內(nèi)，周壁也燒成磚灰色，池底留有厚約1厘米的細(xì)砂，當(dāng)是用作燃燒時(shí)的“風(fēng)窩”的。爐膛為長(zhǎng)方形，周壁糊有草拌泥，火燒較輕，當(dāng)是盛放成行排列的坩堝和木柴、木炭等燃料的，爐的后部設(shè)有3個(gè)煙囪，當(dāng)是排出爐煙用的。有的爐內(nèi)填滿木柴灰，有的爐底堆有很多燒土塊和磚瓦碎片。發(fā)現(xiàn)坩堝3件，都是橢圓形的圜底陶罐，罐外敷有草拌泥厚約3～4厘米，泥的內(nèi)部燒成紅磚色，表面則成光亮的深黑色，并存有一層灰白色光亮巖漿。另在一坩堝的內(nèi)壁還粘有鐵渣的碎塊。從煉爐的結(jié)構(gòu)以及流傳到后世的坩堝煉鐵法，可以推知當(dāng)時(shí)的煉鐵方法是：先用碎塊礦石和木炭以及助溶劑混合配好，裝入坩堝，裝爐前，先在爐底鋪上一層適當(dāng)數(shù)量的磚瓦碎片，使?fàn)t底通風(fēng)；并留出許多“火口”放進(jìn)易燃物，以便點(diǎn)火，接著就鋪上一層木炭，在木炭上安裝成行坩堝；然后在這層坩堝之上再鋪上一層木炭，在木炭上再安裝成行坩堝，待爐裝滿，便可以從“火口”點(diǎn)火，并加以鼓風(fēng)，使坩堝中礦石還原溶化成生鐵。?第三，鼓風(fēng)技術(shù)的發(fā)展。高爐煉鐵和冶鐵技術(shù)的發(fā)展，與鼓風(fēng)技術(shù)的改進(jìn)是分不開的。我國(guó)古代煉鐵高爐是用皮制的“橐”作為鼓風(fēng)器的。隨著時(shí)間的推移以及經(jīng)驗(yàn)的積累，人們逐步改變了鼓風(fēng)的方法。在大型的冶煉爐中不止有一個(gè)鼓風(fēng)器，而是增加鼓風(fēng)器和鼓風(fēng)管，使得爐中燃料充分燃燒，提高爐子的溫度，加速冶煉的進(jìn)程。在瓦房莊的冶鐵遺址中，有大量的鼓風(fēng)管出土，其中有一部分帶有彎頭的陶制鼓風(fēng)管，粗端內(nèi)徑約 100mm，細(xì)端內(nèi)徑為50mm，長(zhǎng)約400mm。由于陶胎鼓風(fēng)管下測(cè)泥層被燒琉，經(jīng)測(cè)定，其燒琉溫度當(dāng)為1250℃～1280℃之間。從此溫度及挖掘出的實(shí)物可判斷，漢代南陽(yáng)冶鐵爐裝有熱鼓風(fēng)裝置(《南陽(yáng)漢代冶鐵》，中州古籍出版社，1995年12月，第23頁(yè)。）。這種裝置利用爐口余熱把風(fēng)管內(nèi)冷風(fēng)變成熱風(fēng)鼓進(jìn)熔爐，既提高了熔爐溫度，又縮短了冶煉時(shí)間，提高了鐵水質(zhì)量。就鼓風(fēng)動(dòng)力而言，出現(xiàn)了“人排”鼓風(fēng)動(dòng)力，畜力鼓風(fēng)，如“馬排”、“牛排”等。東漢建武七年(31)，杜詩(shī)任南陽(yáng)太守，創(chuàng)造了用水力鼓風(fēng)的“水排”，并進(jìn)行了推廣。利用水排鼓風(fēng)，鑄造農(nóng)具，比用人力鼓風(fēng)要“用力少，見功多”，并取得良好的效果。現(xiàn)今發(fā)掘的桐柏縣張畈村的冶鐵遺址距礦山較遠(yuǎn)，而是建在河流旁，很可能就是利用“水排”來鼓風(fēng)的緣故。水排的發(fā)明和應(yīng)用，不僅提高了鼓風(fēng)能力，而且大大降低了成本，因而長(zhǎng)期被冶鐵工業(yè)所沿用。像這樣以水為動(dòng)力的鼓風(fēng)機(jī)械，歐州在1100多年后才出現(xiàn)。? 鼓風(fēng)技術(shù)的改進(jìn)，促進(jìn)了冶鐵技術(shù)的發(fā)展。除了冶鑄生鐵技術(shù)的快速發(fā)展之外，還創(chuàng)造了鑄鐵柔化工藝，出現(xiàn)了灰口鑄鐵及球墨鑄鐵。在南陽(yáng)市北關(guān)瓦房莊漢代冶鐵遺址出土的鐵器中，經(jīng)分析檢驗(yàn)，可以看到漢代的農(nóng)具主要采用可鍛鑄鐵。在其中檢驗(yàn)的12件農(nóng)具中，有9件是可鍛鑄鐵，2件是鑄鐵脫碳鋼，1件是白口鐵。這表明在鑄鐵中已經(jīng)采用了柔化技術(shù)。從質(zhì)量上看，當(dāng)時(shí)的鑄鐵柔化技術(shù)已相當(dāng)穩(wěn)定。在瓦房莊冶鐵遺址的東漢地層中出土的135號(hào)鐵钁，它的石墨組織雖不是出自鑄態(tài)，而是在高溫退火時(shí)形成的，但形狀規(guī)則接近球狀，邊緣也很光滑，從而提高了工件的機(jī)械性能。 三、 炒鋼、鑄鐵脫碳鋼及鑄造技術(shù) 為了適應(yīng)社會(huì)對(duì)鋼鐵制品的需要，到西漢后期已創(chuàng)造了“炒鋼”技術(shù)。這種技術(shù)把生鐵加熱到熔化或基本熔化的狀態(tài)下加以炒煉，使鐵脫碳成鋼或熟鐵。? 在南陽(yáng)市方城縣趙河村漢代冶鐵遺址中也曾發(fā)現(xiàn)與鞏縣鐵生溝漢代冶鐵遺址中相同的爐型6座。這種炒鐵爐容積小，呈缶形，溫度可以集中；挖入地下成為地爐，散熱少，有利于溫度升高；爐下部作“缶底”狀，是為了便于裝料攪拌。此外，在南陽(yáng)市北關(guān)瓦房莊冶鐵遺址中也發(fā)現(xiàn)幾座炒鋼爐，形制和構(gòu)筑方法大同小異，爐底還有鐵塊。從這個(gè)遺址發(fā)掘內(nèi)容看，南陽(yáng)瓦房莊的冶鐵作坊中，不僅鑄造鐵器，而且還用生鐵炒鋼或熟鐵，以此鍛制工具和其他構(gòu)件。在此遺址中還出土有鑿、钁等，當(dāng)是該作坊自制的鑿、钁等。通過考古資料證明，到東漢時(shí)期，炒鋼技術(shù)已很普及。南陽(yáng)東郊曾出土一件東漢鐵刀，形制較特殊，類似炊事用刀，刀身有一道平行于刃部的鍛接痕跡，刀寬11?2厘米，長(zhǎng)約17厘米，刀背厚約0?5厘米，保存較完好，是用炒鋼鍛制而成(河南省博物館等：《河南漢代冶鐵技術(shù)初探》，《考古學(xué)報(bào)》1978年第1期。)。? 西漢后期已經(jīng)創(chuàng)造了簡(jiǎn)便的炒鋼爐，將生鐵炒煉成熟鐵或鋼的技術(shù)發(fā)展，標(biāo)志著煉鋼技術(shù) 發(fā)展到了一個(gè)新的階段，使得鋼材的產(chǎn)量大大提高，這對(duì)于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工具的改進(jìn)，鋼制品的 推廣均具有重要的意義。 ? 古代煉鋼以含碳量低的塊煉鐵或熟鐵為原料，采用滲碳的方法煉制成鋼(現(xiàn)在仍然使用此法) ，一種即以含碳量高的生鐵為原料，在固體狀態(tài)下脫碳制鋼。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代已經(jīng)采用了柔化處理工藝，將生鐵進(jìn)行脫碳退火，得到了脫碳不完全的鑄鐵脫碳鋼件(李眾：《中國(guó)封建社會(huì)前期鋼鐵冶煉技術(shù)發(fā)展的探討》，《考古學(xué)報(bào)》，1975年第2期。)，至漢代仍然使用這一工藝。如，南陽(yáng)瓦房莊冶鐵遺址所出土的鐵斧，中心是白口組織，表層是鋼的成份。類似這樣的鐵器在其他遺址里也有發(fā)現(xiàn)。它們都是用白口鐵坯件，在氧化氣氛下退火，使外層脫碳，由表及里依次成為純鐵素體、亞共析、共析組織，由于脫碳不完全，內(nèi)部仍然是鐵，實(shí)際上是一種由鋼和鐵組成的復(fù)合材料。另一種情況是脫碳比較完全，已全部清除白口組織，但內(nèi)層析出部分石墨。如南陽(yáng)瓦房莊出土的一件鐵鑿，從外形看是鑄件，表面金相分析是鋼的組織，很容易誤認(rèn)為是鋼鑄件。在漢代當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下，沒有高于1500℃的高溫和相應(yīng)的耐火材料，是不可能出現(xiàn)液態(tài)鑄鋼的。南陽(yáng)瓦房莊出土的另一件鐵鑿，經(jīng)檢驗(yàn)，基體為過共析鋼，內(nèi)層殘留石墨，證明它是經(jīng)脫碳而成的鋼質(zhì)工具。另外，在南陽(yáng)瓦房莊冶鐵遺址中還有成形的薄鐵板出土，這些鐵板實(shí)際是經(jīng)過脫碳熱處理的已成為含碳較低的鋼板，可以鍛打成器，實(shí)際上是創(chuàng)造了一種新的制鋼工藝。這樣就擴(kuò)大了生鐵的使用范圍，增加了優(yōu)質(zhì)鋼材的來源，對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)有重大的作用。? 鑄鐵的熱處理技術(shù)在漢代有很大的發(fā)展，并臻于成熟。在南陽(yáng)瓦房莊冶鐵遺址中所發(fā)掘的9件 農(nóng)具，經(jīng)檢驗(yàn)8件為黑心韌性鑄鐵，質(zhì)量良好，有一些與現(xiàn)代黑心韌性鑄鐵已無大的差別。還有一部分白心韌性鑄鐵，白心韌性鑄鐵可制作耐沖擊、性能良好的手工工具，黑心韌性鑄鐵可制作耐磨的農(nóng)具。在鑄制的鐵器中有一部分鐵鍤、鐵耬鏵、鐵钁即為白心韌性鑄鐵。? 從發(fā)現(xiàn)的漢代冶鐵遺址來看，當(dāng)時(shí)的作坊有以煉鐵為主而兼鑄鐵器的，也有專門鑄造鐵器的 。而最初的鐵鑄件，是由煉鐵爐的鐵水直接澆鑄。在漢代，出現(xiàn)了專門的化鐵爐，這對(duì)于提高熔鐵的質(zhì)量，獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，有很大的好處。從南陽(yáng)瓦房莊遺址看，化鐵爐的結(jié)構(gòu)和筑爐材料與煉鐵爐有明顯的區(qū)別，說明當(dāng)時(shí)的煉鐵與化鐵的分工已很明確。? 南陽(yáng)瓦房莊冶鐵遺址出土化鐵爐7座，它的構(gòu)筑方法是：在平整的地面上，鋪筑直徑約2.6m、厚50mm的草拌泥，燒成橙黃色，作為爐基。爐底是空心的，由整體基底、束腰式支柱、周壁與 爐缸底部組成。基底約厚45mm，用羼有大量大顆粒砂的耐火粘土鋪成，砂的粒度在10mm左右。周壁和支柱的筑爐材料與基底稍有不同。羼有大量小顆粒砂。周壁厚40～50mm，支柱直徑70～120mm，高70cm，根據(jù)遺址所出土的長(zhǎng)方形耐火磚的尺寸來估算，支柱可能有15個(gè)左右，基上砌筑爐缸底部。? 爐體全用弧形耐火磚建造，從磚的內(nèi)表面不同的熔融程度看，爐體可分為3個(gè)區(qū)域：爐口及其下三、四層磚(磚長(zhǎng)36cm，寬17cm，厚6～9cm不等)，爐襯略現(xiàn)熔融，有許多龜裂紋道，溫度最低，為預(yù)熱區(qū)。爐體中部的三、四層磚，爐襯均有燒琉，說明溫度較高，應(yīng)是還原區(qū)。再往下三、四層磚，爐襯普遍燒琉，甚至全部流下，露出磚體，這里溫度最高，當(dāng)是靠近風(fēng)口的氧化區(qū)。依照耐火磚的高度及上述爐壁燒琉情況來推算，化鐵爐的爐體高度約為3～4m。 ? 化鐵爐的爐壁分3層，弧形耐火磚是特制的成形磚塊，外敷草拌泥，厚約15～50mm，內(nèi)搪爐襯，厚約40mm。根據(jù)出土?xí)r較完整的14塊耐火磚的弧度來看，化鐵爐最小外徑為1.16m，內(nèi)徑為0.92m，最大外徑為2.3m，內(nèi)徑為2.14m，其平均內(nèi)徑有1.5m左右。經(jīng)鑒定，耐火磚均有砂粒和粘土配制，從石英砂的顆粒組成看，有渾圓狀的和棱角狀的白石英和少量長(zhǎng)石，說明除天然砂外，已使用了人工破碎的砂粒。石英顆粒有裂紋出現(xiàn)，玻璃相中析出針狀莫來石晶體，有流動(dòng)結(jié)構(gòu)，均說明當(dāng)時(shí)化鐵爐能夠達(dá)到相當(dāng)高的溫度。?從遺址中出土的大量鼓風(fēng)管的情況推測(cè)，化鐵時(shí)有可能已試用換熱式熱風(fēng)裝置，有一種陶質(zhì)鼓風(fēng)管，外敷厚約45mm的草拌泥，下層泥料表層燒熔下滴，靠近拐角處的泥料熔融順角流下，據(jù)測(cè)定溫度，燒琉溫度當(dāng)在1250℃～1280℃之間。風(fēng)管的這種燒琉狀態(tài)，有一種解釋認(rèn)為，它可能是架設(shè)在爐頂上，作為預(yù)熱管道使用的。? 此外，在出土的大量碎鐵塊和熔渣中，有不少梯形鐵板和鏵、鍤、錛、钁、鋤、斧等鐵器殘片(厚度約40～70mm)。這些遺物可能是化鐵爐所用原料，方形的鐵砧和鐵錘，既是鍛造工具，又是用來破碎原料的工具。大量的木炭渣表明所用燃料為木炭，爐中殘留木炭凝塊，有的與表面微熔的鐵塊凝結(jié)在一起，某些器形尚能辨認(rèn)。由這種現(xiàn)象推測(cè)可能是分層裝料的結(jié)果。從出土的爐襯看，斷面明顯分成三層，至少已經(jīng)過兩次停爐和補(bǔ)爐，補(bǔ)爐的材料與耐火磚所用材料相同。根據(jù)出土的遺物推測(cè)，對(duì)于這樣大的熔爐，當(dāng)是半連續(xù)操作的，每過一定時(shí)間，出一次鐵水，澆注一批鑄范。當(dāng)熔煉過久或鑄范已畢需適時(shí)停爐。這說明漢代工匠已很好地掌握了熔爐的操作程序。漢代鑄造技術(shù)，在戰(zhàn)國(guó)時(shí)代鑄造鐵器和銅器的技術(shù)上又有所發(fā)展。這時(shí)鑄造所用的范有泥范、陶范和鐵范，特別是鐵范的使用，使鑄造鐵器的質(zhì)量及效率均有不同程度的提高。從南陽(yáng)瓦房莊發(fā)掘出的各種模及范來看，其工藝過程大致如下：制模工人就地選取黃粘土，羼入35%左右的細(xì)砂，加水調(diào)泥，制成模版，然后精工細(xì)雕地挖模面，按照嚴(yán)格的尺寸要求，塑制不同模面上的各個(gè)部位的形體。模面制妥后，涂上涂料涼干，這是首先的必要的制模工序。在澆鑄之前，先合模，糊加固泥，再將鑄模送入窯中烘烤，到一定溫度之后停烘出窯，乘熱澆鑄鐵汁，在澆注時(shí)將澆口、冒口注滿鐵汁，以適應(yīng)模腔收縮的需要。待鐵汁在模腔中凝固到一定程度之后，打開加固泥，脫去泥模，再打掉澆口鐵，即可獲得鐵質(zhì)的鑄范。然后把鑄出的鐵上范、鐵下范進(jìn)行合范，再將鐵范芯插入范腔中，并用某種鐵工具將鐵范捆扎夾固，以免澆注時(shí)鐵汁的熱漲作用而開裂。合范后，也可能入窯烘烤，乘熱澆注鐵汁，待鐵汁凝固到一定程度之后，打開鐵范，并打掉澆口、冒口鐵，便獲得產(chǎn)品。?鑄造技術(shù)方法的發(fā)展還表現(xiàn)在疊鑄技術(shù)方面。疊鑄技術(shù)就是把許多范片或范塊層層疊合起來，用統(tǒng)一的直澆道，一次澆鑄出多個(gè)鑄件。這種方法在戰(zhàn)國(guó)時(shí)已經(jīng)發(fā)明（梓溪：《談幾種古器物的范》，《文物參考資料》1957年8期。)，它主要適用于小型鑄件的大量生產(chǎn)。到漢代疊鑄技術(shù)又有了進(jìn)一步發(fā)展，如河南溫縣發(fā)掘的一處漢代烘范窯，出土有500多套疊鑄范，有16種鑄件，36種規(guī)格，一套范有4～14層不等，每層有1～6個(gè)鑄件，最多的一次可鑄84件，這樣就大大提高了生產(chǎn)效率。南陽(yáng)瓦房莊冶鐵遺址出土有幾件疊堆微熔遺物和三至五個(gè)“V”字形鐵犁鏵套疊遺物等，充分證明南陽(yáng)是最早采用雙堆疊鑄技術(shù)的冶鐵大郡。?鑄范的設(shè)計(jì)也相當(dāng)科學(xué)，范腔之間的泥層很薄，為使范面緊湊盡可能減少吃泥量，有些范的直澆口制成扁圓形，合范用的榫卯定位結(jié)構(gòu)也按此原則予以布置。范的外形與范腔相吻合，不少鑄范削去角部，使邊厚盡可能一致，不但可以減少范的體積和用泥量，而且使散熱更加均勻，提高鑄件質(zhì)量。?范芯的制造，除自帶泥芯外，形狀簡(jiǎn)單的用泥條捺入芯座內(nèi)。復(fù)雜的，如車（車口）泥芯，用泥質(zhì)對(duì)開式芯盒制成。南陽(yáng)瓦房莊發(fā)現(xiàn)的東漢時(shí)期多堆式疊鑄（車口）范，范塊采用對(duì)開式垂直分型面，兩堆鑄范共用一個(gè)直澆道，使金屬實(shí)收率更高，澆注時(shí)間更少，說明疊鑄技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展。