15世纪前半叶，明朝民间冶铁业生铁生产表格


可以看出，明朝从永乐元年——正统十四年的46年间，永乐十二年以前的民营生铁产量均在120万——130万斤左右。并在以后出现持续上升，从1415年——1434年之间，民营生铁产量一般都在500万斤以上，特别是1434年，产量最高，达到了8329005斤。比永乐元年增长了7倍，正统时期有所下降，但是到了成化时代，民营生铁产量又大为提高了。另外，天顺时代的，由于民间冶铁冶课的史料缺失，无法算出民营冶铁在天顺时代的具体数字，但是可以从一些省份的铁课数量看，依旧是上升的，

1461年，陕西总部，保定侯梁瑶奏报

1473年，十一月份巡抚陕西的左副都御史马文升奏报



可以从地方的产铁数量状况，可以得知其他省份的生产规模也不会太低。

到了16世纪的嘉靖超，全国无铁课数字可征询，很难统计全国的冶铁数量。但从1522年——1534年期间的广东铁课，以1531年最高铁课银数八千二百九十两一钱四分来计算，按照铁税的规定是万斤纳银3分计，则此间，广东年生产生铁的数量是27633333斤，比永乐初年的全国生铁产量还要多915万斤。这仅仅是广东一省的民营生铁产量，我们可以想象，如果算上全国的生铁产量，这个数字是空前庞大的。
数字来源为《嘉靖广东通志》卷30。税率见《嘉靖广州府志》卷7。
而放眼到全世界钢铁生产发展史上，明代的生铁产量，自明初到嘉靖时代不仅仅在中国属于历史发展最高水平，而且也是同期世界第一位。

另外提一嘴
根据世界历史资料记录，在17世纪70年代以前，欧洲各国没有生铁产量的记录，1670年以后，欧洲生铁产量最高的俄罗斯有2400吨。然而我国在永乐初年，仅仅官营的生铁产量就达到了9231吨。而宣德九年，仅仅民营生产的生铁达到了13831吨。到了嘉靖以后，则达到了45000吨。而英国几遍到1720年才达到17000吨，1740年以后达到20000吨。而美国则在1800年，法国到1870年，日本到1874才拥有生铁产量的记载和统计。至于钢的产量，明朝虽然没有明确的全国统计数字，但是地方数字比较明确，从正德四年，遵化冶铁厂产出钢12000斤，而芜湖已有数百人从事生产的数十家钢坊则练出苏钢，广西广东练出合金钢的情况来看，可以想象，明代钢铁的生产数量是非常庞大的，这充分说明，中国从15世纪——17世纪前半叶，钢铁生产量已经超越了17——18世纪前半叶世界各国的钢铁生产，这是欧洲学者普遍承认的。如李约瑟在1956年在自己的著作中指出

资料来源
《中国古代冶金》 《我国冶炼钢铁的历史》 保尔 芒图的《18世纪产业革命》 《大明会典》卷194

说完民营冶铁手工业对钢铁产量的影响再来说说明朝时期，钢铁技术的进步。
先是冶炼炉的进步，
明代冶炼炉的体积是很大的，明代一种大型冶炼炉名称是大鉴炉
正德四年，遵化冶铁厂开大鉴炉十座，第六年又开五座，到了1529年以后，每年开大鉴炉三座。这种高炉是当时最大的高炉。
明朝人朱国桢对于这种高炉的描述为

而清朝人孙承泽的看法是

从这两段描述来看，第一，大鉴炉的高度为4米，炉子全身是石头砌成，并以牛头石为内壁，用简千石作为炉门
用黑沙（铁砂）做原料
除此之外，

宋应星在天工开物里还详细描述

也就是说，这种炉子体积非常大，每炉可装2000多斤铁砂，一个小时可以出铁一炉，按照每矿砂十斤可煎生铁三斤来计算，明代这种炉子一小时可产出600斤生铁，一天炼八小时，则可做到日产4800斤，一年一个炉子可以产出175.2万斤的生铁。
总之，高炉的进步，也大为强化了铁的生产效率。

明末高炉的体积也不小，以广东罗定县的炼铁炉遗址为例

另外，还有一种白作炉，是用来专门炒铁和钢的
根据大明会典记载。

可见，一座白作炉的产量也非常可观，这种炉子一直用到近代，甚至现代不少地区依然还在应用
根据近代冶金专家郭绍仪的介绍

此外，明朝还有一种小型炉子被
图中所示，



这种炉子很像宋朝的行炉，但比宋朝的行炉大一些，这种炉子一直沿用到清朝。
屈大均介绍


值得一提的是，这种炉型还沿用到道光时代
根据当时的人的描述

同样，这种小型炉子在近代依旧沿用，
近代冶金专家郭绍仪和刘基盘的介绍


而且这种炉子一直到上个世纪50年代，不少地区还在使用这种炉子炼铁。可见明代时期这种小型炉子还算比较先进。

然后是炼钢法的进步
相比以往不同，明朝冶炼技术的特色为——双联法
何为双联法——即把炼铁炉和炒铁炉串联起来，将原本需要花两道工序完成的冶炼，归纳整合成一道工序完成，将两道完全不同的工序结合起来。
宋应星介绍了这种冶炼方式

双联法工序图

同时方以智也描述过这种冶炼方式

这种一步完成的冶炼发在当时是相当进步的，中国冶金专家李德恒认为，明朝的双联法至少有四项特色符合现代科学炼钢的标准
一、为炼铁炉和炒铁炉串联起来，从炼铁炉里流出的铁水直接流入炒铁炉中进行加工，以往是在铸铁铁水流出后，一般是先做成铁锭，然后在送到炒铁炉进行热处理。而双联法则减少了进一步溶解铁锭的工序，而是直接让生铁水在炒铁炉中直接加工，提高了出铁的效率。
二、是进一步强化了冶铁炉操作的半持续性，能够最大程度保证冶铁炉的持续加工。
三、形成了一套中国独特的钢铁生产系统，即从铁矿——生铁——热处理后的可锻铸铁或直接炒成熟铁——生铁和熟铁结合进一步生产成钢。
四、特色的熔制使用，即向生铁撒上泥灰，然后进行搅拌，泥灰此时的作用属于熔剂，通过搅动来实现进一步的氧化处理。
结合列举的是个特点，可见，双联法为明代工匠们的指挥结晶，这种方法将两种时间，空间不连续的两道工序联合起来，从而既能节省工时，还能够有效减少金属原料的损耗。现代的转炉炼钢直接用炼铁高炉的铁水装炉技术，就是基于这种技术的基础上的。

注意：岁采，岁输，岁课都是指政府每年在这方面的收入，其中包括官营冶铁的全部产量。

紧接着是冶炼燃料的变化
燃料，是人类历史发展中不可或缺的东西，远古时代懂得钻木取火后，告别了茹毛饮血的时代。竹木原料是人类最早接触的燃料，经历了石器时代，青铜时代和钢铁时代。
木炭原料可以追溯到新石器时代，当时的人们已经掌握了用木炭烧制陶器的技术，而陶器的普及，中国很早普及了熟食和开水引用。后来木炭也参与了冶炼金属，既当燃料，也充当还原剂，而从冶炼青铜需要的温度来看，过去烧制陶器需要1050°C左右，与青铜的熔点相近，而中国炼铜一般是加锡，这就就可降低熔点，降到950°C，早期的木炭燃料完全符合要求。
而周朝晚期，早期的冶铁也会使用木炭燃料，不过最初，冶铁规模较小，因此，在森林地带较多的地区，木炭发挥了一定的优势，而早期冶铁技术则是最原始的固态加工还原的块炼铁。即燃烧时，产生的一氧化碳从氧化铁中夺走氧元素，以二氧化碳的形式排除，把矿石还原成金属铁，而早期由于炉温不够，在低温加工形成的成品则是——海绵铁（块炼铁的别称，中国又称之为“恶金”）这种成品杂质较多，需要反复捶打排除杂质，最终得到的是十分软的熟铁，加工非常费时，原料损耗大，生产效率极低，质量是不如同期的铜锡合金，很难用于社会生产用品生产。（兵器要求和工具要求的铁是完全不同的，兵器需要坚韧兼硬度，而农具和工具用铁需要耐磨性，如生铁耐磨性很高，而熟铁韧性好，但是硬度不高，故而早期熟铁并不能满足社会生产需求）
后来，到了春秋战国时期，生铁冶炼开始，并现普及，燃料和还原剂依旧是木炭，铸铁的生产出城了铁质农具的广泛普及，从而开垦地的效率更高，农业生产也进一步提高，促成社会的变革，而中国古代的铁器，根据金相学分析，几乎都是铁碳二元合金。到了战国时代，甚至有些地区已经能够生产钢了。
不过木炭冶铁的缺陷也非常明显，首先消耗量极大，因为制造的温度有限，故而必须加大使用量才能够达到温度要求，因此，古代炼一吨的生铁，就得需要消耗4——5吨的木炭，在汉朝以后，钢铁生产量不断增高，对木材的消耗也越来越多，导致一些森林无法支撑炼钢的消耗需求，因此，古代人们需要寻求新的冶炼燃料。

于是，煤炭成为炼钢燃料开始了，煤炭的发现和利用何时开始已经很难考证，但是战国时期的一些记载来看，各地对焦煤的叫法都不一样：
比如山海经的记载：
而后来的汉朝以及魏晋南北朝对煤炭的叫法也不一样。
入汉代的《汉书 地理志》中，把煤称作“燃石”张衡在《东京赋》中又称黑丹。到了南北朝时期，煤炭开始被称为石炭。或者叫画眉石和黑石脂。到了宋朝，南方地区开始把煤炭称为煤。到了明代，当时的人把煤分为三种，1，明煤
2，碎煤，3，末煤。天工开物中又称乌金石。可见中国很早就开始使用煤来作燃料了。
至于中国何时开始用煤炼铁，依据目前的资料很难说明具体时间，不过在河南地区的汉代冶铁遗址中，发现了不少残留的煤块。不仅有白块煤（无烟煤）还有加工过的煤饼。而挖掘出来的煤块，其可燃基都达到了百分之七十以上。可以证明，汉代是用煤炼铁的。除此之外，还有其他的旁证证明汉代——魏晋时期用煤炼铁的历史


到了唐宋时期，由于生活和生产都大量用煤炭，同时为了避免北煤南运，从而节省成本，当时对南方的煤矿开采和寻找都十分重视

值得一提的是，中国煤炭开采和使用的记录比欧洲要早很多，而马可波罗来到中国后，对中国在14世纪使用煤的情况都很惊讶。而他的《马可波罗游记》也在欧洲引起不小的轰动。要知道，欧洲到了16世纪才开始有煤炭使用的记录。
而煤的优点是，产生热量很高，拥有满足冶铁的需求，可以降低燃料的消耗，同时相比木炭，煤更便宜，降低了燃料的成本问题。
但也有缺陷，如原煤受热后容易爆裂成碎末，使用时拥有堵塞炉膛，导致通风不畅，同时，煤中，灰的成分很多，需要更多的熔剂。
到了16世纪以后，中国发明了焦煤炼钢


物理小识中也介绍了这种方式

而欧洲直到18世纪才开始使用焦煤炼钢。
而法国则到了19世纪提出的分类法，和宋应星的分类法提出大抵相同。
而根据外国的记载，德国最初使用焦煤炼钢的时间在1771年。美国大约在1840年以后，而日本则在1878年开始使用焦煤炼钢。

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在提一提鼓风机的技术和改进
马克思指出：“在工业中，为了各种途径，需要有各种流动的气流，如铸造业，钢铁研磨，花边的烧烤，经纱的烘干等，所有这些过程都需要绝对的空气流。”
早期的鼓风机一般都是以简单的兽皮为原料，用人手简单的压力去鼓风。这种类型的鼓风机在欧洲一直沿用到15世纪。
中国文献记载中，早期也用过这种原始的鼓风机。

不仅如此，过去冶炼炉上参加鼓风工作的多达300人，也可以说明，在古代中国在冶铁业上已经较多的使用鼓风机了。
17世纪前的欧洲，入风管上大多只有一个人工人负责。到了18世纪，冶炼炉上入风管的负责工人才扩展到10个人以上。增加了鼓风机，就可以保证把更多的空气挤压进炉子中。使空气可以均匀的到达炉内的每个角落里，这样可以使燃料燃烧更为充分，炉温升温速度也会提高，从而增加炼铁效率。而欧洲在冶炼炉上增加多个风炉和入风管时，已经是水力鼓风的时代了。
不过根据上述资料的描述，中国在春秋战国时代，就已经做到在冶炼炉周围增加个多的人力，以及入风管和鼓风机来提高炉温了。虽然这个时期中国正处于人力鼓风时代。

我国的鼓风机最初的发展符合了马克思对于鼓风机发展的论述，最初的皮囊鼓风机的发展和欧洲古代是趋同的。相比欧洲最初的那种需要手拉的大皮囊鼓风机在同期的中国就已经开始采用畜力或水流回旋运动来改变以往的往复运动机构的动力。欧洲则要迟至14世纪。