钢是怎么发明的

1. 钢是在什么年代被发明的

中国古代的炼钢技术分几个阶段

炒 钢

炒钢因在冶炼过程中要不断地搅拌好像炒菜一样而得名。

炒钢的原料是生铁，操作要点是把生铁加热到液态或半液态，利用鼓风或撒入精矿粉等方法，令硅、锰、碳氧化，把含碳量降低到钢和熟铁的成分范围。炒钢的产品多是低碳钢和熟铁，但是如果控制得好，也可以得到中碳钢和高碳钢。

【炒钢工艺大约发明于西汉】。近年在河南巩义市铁生沟、南阳瓦房庄等处都发现过汉代炒钢炉遗址。巩义市遗址断代是西汉中期到新莽，瓦房庄遗址使用时间比较长，由西汉中期到东汉晚期。另外，铁生沟还出土了一些炒炼产品，经分析，有的含碳量是百分之一·二八，有的是百分之○·○四八。文献上关于炒钢的记载最早见于东汉《太平经》卷七十二，书中说：“使工师击治石，求其铁，烧冶之，使成水，乃后使良工万锻之，乃成莫邪耶。”这“水”应指生铁水。“万锻”应指生铁脱碳成钢后的反覆锻打。

炒钢的优点是成分可适当控制，生产率比较高，质量也比较好。在现代，人们常把由矿石直接制钢的工艺叫一步冶炼或直接冶炼，而把先由矿石冶炼成生铁、然后再由生铁炼钢的工艺叫两步

冶炼或间接冶炼。炒钢的生产过程也分两步：先炼生铁，后炼钢。因而在某种意义上说，炒钢的出现便是两步炼钢的开始，是具有划时代意义的重大事件。它进一步促进了我国古代铁器的广泛使用和社会生产力的发展。十八世纪中叶，英国发明了炒钢法，在产业革命中起了很大的作用。马克思怀着极大的热情给予了很高的评价，说不管怎样赞许也不会夸大了这一革新的重要意义。

百炼钢

“百炼钢”以一种含碳量比较高的炒炼产品作为原料，操作要点是反覆加热锻打，千锤百炼。现在见到的最早百炼钢实物是东汉晚期的制件。1961 年日本大和栎本东大寺古墓出土一把东汉灵帝中平年间（公元184年到189年）的纪年钢刀，上有错金铭文“百练清刚”字样。“练”就是“炼”，“刚”就是 “钢”。在文献中，“百炼钢”一词最早也见于东汉晚期。曹操作宝刀五枚，称誉是“百炼利器”；陈琳（？—217）《武军赋》说：“铠则东胡阙巩，百炼精钢。”这些实物和文献都说明了百炼钢工艺已经兴起。除百炼钢外，我国古代还有“卅炼钢”、“五十炼钢”等说。1974年，山东苍山出土过一把东汉安帝永初六年（公元112年）大钢刀，上有错金铭文“卅湅大刀”字样；1978年徐州铜山出土一把东汉章帝建初二年（公元77年）大钢剑，上有“五十湅”字样；在文献注录中还有东汉和帝永元十六年（公元104年）“卅湅”金马书刀等物。看来，标以“炼数”的制钢工艺至迟在东汉早期就已产生。

宋代沈括《梦溪笔谈》卷三曾对百炼钢的工艺操作作了比较详细的记载，说把“精铁”锻炼一百多火，一锻一称一轻，待到斤两不减，就成“纯钢”了；“凡铁之有钢者，如面中有筋，濯尽柔面，则面筋乃见。”沈括所说的“精铁”，不应是生铁，也不是现代意义的熟铁，由建初“五十湅”长剑、永初“卅湅大刀”等器物的科学考察，以及有关文献来看，应是含碳量稍高的一种炒炼产品。这种炒炼产品所含非金属夹杂是比较多的。一锻一称一轻，是因为逐渐排除这些夹杂，氧化铁皮不断产生并脱落了。说最后“斤两不减”，这是相对来说的，实际上，不断地加热锻打，氧化铁皮不断地产生又脱落，重量总要不断减轻的。渗碳和脱碳都不是百炼过程的主要环节。百炼铜工艺的主要操作是反覆加热锻打。锻打可以去除夹杂，减小残留夹杂的尺寸，使成分均匀，组织致密，有时也可以细化晶粒，从而使材料强度大大提高。曹植（192—232）在他的《宝刀赋》中称赞百炼钢刀能“陆斩犀革，水断龙舟”，沈括在《梦溪笔谈》卷三中说百炼钢“其色清明，磨莹之，则黯黯然青且黑，与常铁迥异。”这都说明了百炼钢性能的优良。

百炼钢是在块铁渗碳钢反覆锻打的基础上，伴随着炒钢技术、刀剑工艺的发展而兴起的。“十炼”，“三十炼”的说法在公元前一世纪的西汉后期就已出现，最初是用在炼铜上的。魏晋时期百炼钢发展到了鼎盛的阶段，之后，虽因一些技术和社会的原因而有所减弱，但一直沿用到了明清时期。百炼钢制作比较艰难，成本比较高，主要用来制造宝刀、宝剑等一类贵重器物，它凝聚着我国古代劳动人民的勤劳和智慧，一定程度上反映了当时金属冶炼和加工技术的先进水平。

铸铁脱碳钢

铸铁脱碳钢是用热处理方法制作出来的。它的操作要点是先生产出白口铁铸件，然后在氧化性气氛中脱碳退火，使含碳量降低到钢的成分范围以下，不析出或很少析出石墨。它的金相组织同近代的钢和熟铁相似。

铸铁脱碳技术大约可以追溯到战国早期。洛阳水泥制品厂战国早期灰坑遗址出土过两件铁锛，对其中一件的銎部作了金相分析，知道它的表层已经脱碳，稍里是珠光体，中心是白口铁组织。这表明铁锛进行过不完全的脱碳退火处理，应属铸铁脱碳钢的前身或早期阶段。经秦、汉、魏、晋到南北朝时期，这项技术发展到相当成熟的阶段，主要表现在：第一，进行这种处理的器物更多了。近年在北京大葆台、河北武安和河南渑池、南阳瓦房庄、郑州古荥镇、鲁山望城岗等处都有发现，种类有铁斧、铁剪、铁铲、铁小刀、铁凿、铁笄、铁犁、铁铧等成形件，以及梯形和长方形的小铁板等半成品件。第二，多数器件的整个断面都已经脱碳成钢或熟铁，中心再没有白口铁组织残余，没有或只有微量石墨在晶粒间界析出。第三，部分器件在整体脱碳成钢或熟铁后，经过局部锻打、刃部渗碳或其他加工，获得了更加良好的使用性能。第四，铸铁脱碳钢主要用作手工业工具的斧、剪以及农具的镰一类锋刃器，而一般可锻铸铁主要用作农具的锄、钁、铲一类，至于铁釜、铁范、轴承一类生活用器、生产工具和交通用具，多用白口铁和灰口铁制作，说明当时人们对这些材质的性能已经有了相当认识，也说明铸铁脱碳钢技术、可锻化处理技术已经达到比较高的水平。南北朝时期以后，由于炒钢等冶炼工艺和加工工艺的发展等，铸铁脱碳钢技术、可锻铸铁技术逐渐失去了它们在生产中的重要地位，唐代以后就很少看到了。

铸铁脱碳钢的发明具有十分重要的意义。古代一般是没有铸钢的，而锻钢生产率很低，加工成形比较难，所含杂质比较多。我国古代利用生铁生产率比较高、容易成型、夹杂比较少的优点，通过脱碳退火的办法，得到一种组织和性能同近代铸钢相近的铸件，这是我国古代冶金技术上的一项重大发明。

灌 钢

所谓“灌钢”，用宋代苏颂的话来说，就是“以生柔相杂和，用以 作刀剑锋刃者”。“生”就是生铁，“柔”应是一种可锻铁，只从含碳量看，应包括现代意义的钢和熟铁。所以依苏颂所说，灌钢是由生铁和可锻铁在一起冶炼得到的、用来制作刀剑锋刃的一种含碳比较高、质量比较好的钢。

灌钢发明时间似可追溯到汉魏晋时期。东汉末年王粲（177-217）的《刀铭》中说：“灌襞已数、质象已呈。”西晋张协《七命》中说：“乃炼乃烁，万辟千灌。”“辟”同“襞”，意思就是“叠”，指钢铁材料的多层积叠，多次折叠。“灌”应指“灌炼”，就是“灌钢”。

南北朝时期，灌钢工艺有了一定的发展，南朝梁代陶弘景说灌钢是“杂炼生鍒作刀镰者”。既然灌钢已用作刀、镰一类普通生产工具和生活用器，可见它的生产已经比较普遍。北朝东魏北齐间的綦毋怀文用灌钢制造了一把大钢刀，叫“宿铁刀”，“斩甲过三十札”，非常锋利。

在历史上，灌钢有过好几种不同的操作工艺。一种是把生铁和柔铁片捆在一起，用泥封住，入炉冶炼，如沈括《梦溪笔谈》卷三所说：“用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之‘团钢’，亦谓之‘灌钢 ’。”一种是把生铁放在熟铁（可锻铁）片的上面，生铁先化，渗淋到熟铁中，如宋应星《天工开物》卷十四所说：“用熟铁打成薄片如指头阔，长寸半许，以铁片束包尖紧，生铁安置其上，又用破草履盖其上，泥涂其底下，洪炉鼓鞲，火力到时，生钢先化，渗淋熟铁之中，两情投合。取出加锤，再炼再锤，不一而足。俗名团钢，亦曰灌钢者是也。”一种是“苏钢”，它是灌钢发展的高级阶段，灌钢的优点在这里得到了最充分的表现。

苏钢操作的要点是：先把熟铁料放到炉里鼓风加热，后把生铁的一端斜放到炉口里加热。当炉温达到一千三百摄氏度左右时，炉里生铁不断熔滴，熟铁料已经软化，便用钳子钳住生铁块，使铁水均匀地浇淋到熟铁料上。浇淋完毕后，停止鼓风，夹出钢团，砧上锤击，去除夹杂。一般要渗淋两次。苏钢冶炼高明的地方有两点：一是熟铁组织比较疏松，所含氧化夹杂比较多，硅、锰、碳含量比较高，灌炼时氧化反应比较剧烈，有利于渣、铁分离。二是熟铁 所含铁氧化物和生铁中的碳作用后，部分铁可被还原出来，提高了 金属收得率。

灌钢以生铁和可锻铁作为原料，灌炼操作在生铁熔点以上进行，因此生产率比较高，渣、铁分离比较好；人们可以通过控制原料配比和鼓风等操作来控制产品成分，因此产品质量也比较好。在公元1740年坩埚液态炼钢法发明以前，世界上制钢工艺基本上属于固态冶炼和半液态冶炼，渣、铁分离比较难。像灌钢这样，成分比较容易控制，渣、铁分离也比较好，在古代制钢技术中是十分罕见的。

2. 钢和铁是什么时候发明的

战国
1964年，江苏六合程桥镇出土一件春秋晚期的铁块，经鉴定是白口生铁。这是到现版在为止我国出土并且经过权科学分析的最早生铁实物。战国中晚期，铁器在我国农业、手工业生产中占据了主导地位。据不完全统计，目前出土的战国铁质生产工具大约十六种左右，其中多数是生铁和它的柔化处理件，块炼铁处于辅助地位。这表明这时我国生铁生产已经有了比较大的发展。铁农具的广泛使用成为社会生产发展的标志。春秋后期，农业生产已开始使用铁制农具。铁农具的使用，使生产力有了显著的提高。恩格斯就曾指出：“铁使更大面积的农田耕作，开垦广阔的森林地区成为可能，它给手工业工人提供了一种极其坚固锐利非石头或当时所知道的其他金属所能抵挡的工具。”铜在古代就有了，商朝吧

3. 现代炼钢技术如何发明的

直到19世纪中期，欧洲炼钢仍然采用搅拌法，即是把生铁加热到熔化或半熔后，放进熔池中进行搅拌。它借助搅拌时空气中的氧气将生铁中的碳氧化掉，这正是1 600多年前我国汉朝时代出现的炒钢法。1860年在英国大约有3 400多座搅拌炼钢池，每12小时一般搅炼一池，每池250千克。

在搅拌池中炼钢很难控制钢中碳的含量，而且要耗费很大的人力。到1856年，英国人贝塞麦（H.Bessemer，1813～1898）创造了一种转炉炼钢法，解决了这个难题。

贝塞麦是一位法国大革命时逃亡到英国的机械工程师的儿子，少年在离开乡村学校后当上铅字浇铸工，17岁开始经营生产金属合金和青铜粉，在参加英、法与俄罗斯对抗的克里米亚（Crimea）战争（1853～1856）中，亲眼目睹用生铁或熟铁制造的炮身经受不住火药的爆炸力，常常产生爆裂，遂促使他寻找一种生产钢的方便方法。

贝塞麦曾经注意到一些固态的铸铁块在熔化前由于暴露在空气中而脱碳了，当然这种氧化作用就是搅拌法炼钢的原理，他没有学过化学，不了解这个原理，但却使他考虑到把空气鼓入铁水中炼钢。于是在1856年的一天，他在伦敦圣潘克拉斯（St.Pancras）建成一座炼钢炉。

这是一座固定式容器。可盛放350千克铸铁，把空气加压鼓入容器中后，反应的猛烈程度使贝塞麦大吃一惊，因为他没有估计到铸铁中碳与空气中氧气的反应以及其他杂质与氧气的反应会放热。幸好，10分钟后，当杂质已除去后，火焰平息了，可以走近容器，切断加压的空气流。金属被注入锭模中，经测定是低碳钢。1856年8月11日，贝塞麦在切尔特南（Cheltenham）不列颠协会的会议上公布了这一创造发明。很快，贝塞麦制成一种可转动的可倾倒式转炉，每炉可容纳5吨生铁，熔炼时间为1小时，包括补炉和铸锭的时间在内，大大缩短了搅拌炼钢的时间，更减少了搅拌熔炼操作所费的力气。于是，国内外炼钢厂纷纷购买此法的生产许可证。

贝塞麦在宣布他的创造发明后受到各界人士的热情赞扬，但是很快就遭受到批评和嘲讽，原因是用他创造的转炉炼出的钢锭由于氧化过度，生成的氧化铁存在钢中，同时生铁中的磷未能除去，使钢的质量很差，不是疏松，就是硬脆，在锻打时发生断裂。

关于钢中存在过量氧化铁的问题，后来由英国一位富有炼钢实践经验的马希特（R.F.Mushet）解决了，他在熔化了的金属中添加称为镜铁的铁、锰和碳的合金，因为锰能将生成的氧化铁还原。

除去铁矿石中的磷是炼钢中长期未解决的问题。贝塞麦和其他所有炼钢炉的建造者一样，用含硅的材料作为炉的衬里。这种炉衬不会和磷被氧化生成的氧化物结合，不能把这种稳定的化合物从钢中除去。贝塞麦只能选用含磷低于0.05%（质量分数）的矿石炼成铁后再炼钢。

除磷的问题后来却由英国一位法院的书记员托马斯（S.G.Thomas，1850~1885）经试验后解决了，在1878年获得成功。

托马斯虽然是一位法庭书记员，却热爱化学。他利用业余时间进伦敦大学伯克培克（Birkbeck）学院进修化学课程，并通过英国皇家矿业学院冶金学和化学的考试。他在得知贝塞麦炼钢中需要解决除磷的问题后，用各种化学物质，包括氧化镁和石灰等进行试验，在他的表弟吉尔克里斯特（P.C.Gilchrist）协助下，在布莱纳封（Blaenavon）的炼钢厂用一个转炉进行试验，他的表弟正是这个炼钢厂的化学师。他们两人在1877～1878年进行了9个月的试验，证明经焙烧过的白云石用石灰黏结作为转炉衬里能满意地除去磷，而且还同时生产出宝贵的磷肥，后人为纪念他，至今把这种磷肥称为托马斯磷肥。

白云石是含有碳酸镁、碳酸钙的岩石，焙烧后生成氧化镁、氧化钙等，能与磷的氧化物化合生成镁和钙的磷酸盐，是很好的磷肥。

1883年托马斯获得贝塞麦奖章，可惜因患肺结核病，35岁即逝世。贝塞麦发明创造的转炉炼钢法在得到托马斯等人的改进后一直沿用至今。现今使用的转炉可以绕水平轴旋转，便于加料和卸料。炉底有气孔，从气孔鼓入空气。用它炼一炉钢约需十几分钟，容量从一吨到数十吨不等。

随着工业的发展，在生产建设和日常生活中出现了大量的废钢、废铁。这些废料在转炉中不能利用，于是在出现转炉炼钢的同时，出现了平炉炼钢。

在转炉炼钢中，使金属保持液态所需的热量是由化学反应所产生的热提供的，但在平炉炼钢中，化学反应产生的热量不足以使金属保持熔融状态，所以必须由外部热源供应热量。

1856年，德国人西门子·弗雷德里克（Frederick Siemens）利用热再生原理创建一种交流换热炉。这是在燃烧炉两侧各建一蓄热格子砖室，从燃烧炉中出来的炽热的燃烧废气通过一边的格子砖室，将热量传给格子砖，随后将燃烧用的空气通过被加热的砖室，提高温度后进入燃烧室燃烧，从而提高了炉温。每隔一定时间，交换空气和废气的流动方向，使两边的蓄热室交替使用。这种炉子最初被用来烧制玻璃，后来被用来炼钢，这就是平炉。

最初，在平炉中燃烧固体燃料。1861年西门子·弗雷德里克的兄弟西门子·威廉（William Siemens，1823～1883）创造一种煤气发生炉，生产发生炉煤气。这是将定量的空气和少量水蒸气通过燃烧的煤或赤热的焦炭，使之生成的二氧化碳尽可能转变成可燃的一氧化碳。水蒸气与碳反应后生成可燃的一氧化碳和氢气。

西门子·威廉是一位工程师，在德国接受正规的技术教育后来到英国；西门子·弗雷德里克在德国得累斯顿（Dresden）经营电气公司，也曾到英国。他们兄弟二人认为英国鼓励工程技术人员和发明创造者，在英国申请专利比较方便。他们于1866年在英国伯明翰（Birmingham）共同建立西门子钢厂，利用平炉进行炼钢。

西门子兄弟共四人，都是出色的发明家。威廉是老二，弗雷德里克是老三。老大西门子·维勒（Werner Siemens，1816～1892）是一位电化学家，发明发电机原理，创建德国西门子公司。最小的弟弟西门子·卡尔（Carl Siemens）在俄罗斯创办企业。这样，维勒被称为“柏林的西门子”；威廉被称为“伦敦的西门子”；弗里德里克被称为“德累斯顿的西门子”；卡尔被称为“俄罗斯的西门子”。

差不多在同一个时期，法国冶金学家马丁（P.Martin，1824～1915）和他的兄弟（B.Martin）同样利用热再生原理，建立平炉，在法国锡雷（Sireuil）建厂生产。他们生产的钢在1867年巴黎博览会上展出获金质奖章。马丁在1915年获英国钢铁学会授予的贝塞麦奖章。

4. 钢铁是谁发明的

魏晋南北朝时期
《重修政和证类本草·玉石部》“铁精”条引南齐陶弘景的话：“专钢铁是杂炼生属（生铁）鍒（熟铁）作刀镰者”。近年从河南渑池、洛阳，四川昭化，湖北均县，江苏南京等地出土的大量农具犁、铲、、锄、镰等，也都为白口铁柔化制成的。说明魏晋南北朝时期制造农具的原料质量有较大提高。

5. 中国最早的钢是什么时候产生的

春秋时期。

中国是世界上最早生产钢的国家之一。考古工作者曾经在湖南长沙杨家山专春秋晚属期的墓葬中发掘出一把铜格“铁剑”，通过金相检验，结果证明是钢制的。这是迄今为止我们见到的中国最早的钢制实物。它说明从春秋晚期起中国就有炼钢生产了，炼钢生产在中国已有2500多年的历史。

春秋战国时期，楚国制造的兵器闻名天下。《史记·礼书》和《苟子·议兵篇》中都谈到楚国的宛（今河南省南阳）出产的兵器刃锋象蜂刺三样厉害，这肯定是钢制的。因为铁制的刀剑过于柔软，不可能达到象蜂刺一样的锐利程度。

(5)钢是怎么发明的扩展阅读：

在人类发明炼铁之后不久，就学会了炼钢。由于钢较之最初的生铁有更好的物理、化学、机械性能，所以很快就得到大量的应用。但是由于技术条件的限制，人们对钢的应用一直受到钢的产量的限制，直到十八世纪工业革命之后，钢的应用才得到了突飞猛进的发展。

钢可以铸成不锈钢去味皂来出售。不锈钢去味皂是一种用不锈钢打造的特殊钢块，永远不会变小，使用时如同一般香皂的用法，这种不锈钢去味皂来自于德国 ，它不能去污，但能除臭，沾满腥味的手，用不锈钢去味皂洗过30至40秒，能使腥味消失。

6. 不锈钢是如何发明的

所有金属都和大气中的氧气进行反应，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保护碳钢表面，但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏，下面的钢便开始锈蚀 铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到12％左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（ 自钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外，常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。 不锈钢通常按基体组织分为： 1、铁素体不锈钢。含铬12％～30％。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高 ， 耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。 2、奥氏体不锈钢。含铬大于18％，还含有 8％左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。 3、奥氏体 - 铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。 4、马氏体不锈钢。强度高，但塑性和可焊性较差。

7. 钢起源于什么时候

西周时期
我国冶铁术大约发明于西周时期，比欧洲晚，可是它一经发明，不久就出现了生铁，后来者居上，使我国成为世界上最早发明并使用生铁的国家。

1964年，江苏六合程桥镇出土一件春秋晚期的铁块，经鉴定是白口生铁。这是到现在为止我国出土并且经过科学分析的最早生铁实物。战国中晚期，铁器在我国农业、手工业生产中占据了主导地位。据不完全统计，目前出土的战国铁质生产工具大约十六种左右，其中多数是生铁和它的柔化处理件，块炼铁处于辅助地位。这表明这时我国生铁生产已经有了比较大的发展。

我国生铁技术发明比较早的原因是多方面的，我们以为在技术上至少应包括以下几点：一是我国冶铜术中很早就使用了比较强的鼓风装置。二是很早就对冶炼用的原料进行了比较好的选择和处理。三是很早就发明了比较高大的冶炼竖炉。一般认为，我国生铁技术的发明和发展同青铜技术有密切的关系。

说起冶金，学过化学的人可以说无人不知无人不晓。冶金就是冶炼金属，古代的冶金是用焙烧、熔炼的方法，把矿石中的金属提取出来。例如，炼铁就是将含铁的矿石（铁矿石）和木炭或焦炭混合，在高温下使氧化铁还原成铁。很明显，冶金实质上是一种化学反应。古人虽然不太了解这种变化的实质，但他们在实践中已经初步掌握了这种方法，他们在冶金过程中实际上是在进行化学反应的操作。从这个意义上说，古代从事冶金的人是化学工艺家，或者说是化学手艺人，而冶金本身则是原始的化学工艺。

冶金人的武器是什么呢？我们已经知道，冶金需要高温，这就需要有能够达到很高温度的冶金炉，而要获得高温，非有鼓风设备不可。这就是说，冶金人的主要武器是冶金鼓风炉。

以我国来说，在公元前6世纪，就有了冶铁术的记载，到汉代冶铁术已有很大发展。熔化铁需要高温，由此推测，当时可能已经有了冶铁鼓风炉。鼓风炉，重要的是鼓风设备。最初的鼓风设备是个特制的大皮橐，用力压皮橐，空气从中压出，通过竹管吹到炼铁炉中。

由于炼铁炉需要不断吹进大量空气，而人力鼓风太费力了。大约在公元初年，南阳太守杜诗，实地总结了炼铁工人的经验，发明了“水排”，也就是水力鼓风设备。后世的许多总结农业生产经验的农书，都讲到“水排”。水排的原理，简单地说，就是利用水流推动一个装有叶板的大轮子，把水力转变为机械转动，这个大轮子转动通过一系列机械装置带动上面的轮子转动，进而推动鼓风设备鼓风。我国著名农学家徐光启的《农政全书》一书中，有“水排”的图形，见下图所示：

皮橐是一种很原始的鼓风设备。随着实践的发展，鼓风设备不断进步，从皮橐发展为“木扇”，这种“木扇”已经是简单的风箱了，它通过木制的箱盖板的开闭鼓风（见上图）。用木制设备比用皮，材料比较容易得到。进一步发展，便是风箱了。风箱发明的年代已不能确切知道。1637年，在宋应星的名著《天工开物》一书中，已经画出了风箱图，从图中所见，这种风箱已经和现代手工业工人用的手风箱的形式一样了。详见下图。

图中表示：风箱与冶金炉相接，风箱向炉内鼓风，提高温度，熔化的金属流入土槽中。

风箱的制造原理很简单（见下图）：做一个长方形木箱，箱内装一个可以推拉的大活塞，拉手露在箱外便于推拉；箱的两端有通风口，各装上一个只能向内开闭的活门，（图中2、3），在箱的下部或侧部装一个通气管，通气管的侧面有一个吹风口，通气管两端各有只能向下或向上开闭的活门（图中4、5）。活塞向前推，活塞后面空气变得稀薄，箱外空气推开活门2进入箱内，与此同时，活塞前的空气被压缩，推开活门4进入通气管由吹风口吹出。活塞向后拉，空气压开活门3进入箱内，箱内空气推开活门5进入通气管由吹风口吹出。总之，活塞一推一拉，箱内空气均能压送出去。用风箱鼓风，使冶金炉内空气量加大，也就是送氧气量加大，可以使火越烧越旺。

单有炉子还不行，有了炉子还得有燃料。炉子只是一种能量转化装置，例如，烧煤的炉子，是通过煤的燃烧提供热能的，炉子本身仅仅是供作煤燃烧的设备。这就是说，煤炉的能量来源是煤，而不是炉子，如果没有煤只有炉子，是不能取暖也不能烧水做饭的。居家过日子的人都知道，买了炉子还要买煤，就是这个道理。煤是燃料，也叫能源，能源（或说燃料）是能够产生能量的资源，它是人类生存和发展的物质基础，也是炼铁的重要手段。中国古代炼铁，起初使用木炭，后来发现了煤（称为石炭），逐步用煤炭代替了木炭。西汉时，有的书中已有了开采煤炭和利用煤炭炼铁的正式记载。这说明，煤炭也是冶金人的重要武器之一。

8. 钢是什么时候出现的

我国古代炼钢技术至迟发明于春秋晚期。

生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上，含碳量超过2％的铁，叫生铁；含碳量低于0.05％的铁，叫熟铁；含碳量在0．05％－2％当中的铁，称为钢。中国古代最早的炼钢工艺流程是：先采用木炭作燃料，在炉中将铁矿石冶炼成呈海绵状的固体块，待炉子冷后取出，叫块炼铁。块炼铁含碳量低，质地软，杂质多，是人类早期炼得的熟铁。再用块炼铁作原料，在碳火中加热吸碳，提高含碳量，然后经过锻打，除掉杂质又渗进碳，从而得到钢。这种钢，叫块炼铁渗碳钢。

9. 钢铁是谁发明的

尼古拉·奥斯特洛夫斯基

10. 钢和铁是什么时候发明的

问题应该是制钢和制铁（技术）是什么事发明的吧？
制铁术的出现至少是在公元前1900年，而在我国的正式广泛的使用大概是在公元前500年（西周）；
制钢术大概见于我国的时期是在制铁后600年左右的东汉。制钢只是比制铁需要更高的温度（去碳），