河南溫縣招賢博物館烘范窯發(fā)掘簡(jiǎn)報(bào)

河南溫縣招賢博物館烘范窯發(fā)掘簡(jiǎn)報(bào)

1973年5月，文縣招賢分會(huì)樂(lè)齋第五生產(chǎn)能力的成員在招賢西北部的安吉窯發(fā)現(xiàn)了工具爐。河南省博物館于同年8月和9月對(duì)其進(jìn)行了研究和挖掘。這里是一處面積達(dá)一萬(wàn)平方米、灰層厚一米半至二米的漢代遺址,地面上散布大量的漢代陶片、廢范塊和鐵渣。遺址東部地勢(shì)較高,地表散布很多紅燒土、爐磚、灰渣。這說(shuō)明這里可能是一處漢代鑄造鐵器的遺址。烘范窯位于遺址北部。窯頂已塌陷,但窯道、窯門、火膛、窯室保存基本完整。窯內(nèi)出土五百多套陶范,其中三百多套基本上是完整的。一次出土這樣多的陶范,在我省還是首次。此處還出土陶盆二件、陶甑一件、筒瓦二件,以及鐵渣、鐵塊、木炭等?，F(xiàn)將這次發(fā)掘和初步研究的情況介紹如下:一窯頂土渣土坯烘范窯呈東西方向,建筑在距地表深1.5米的長(zhǎng)方形土坑中。在距地表70厘米深的地方發(fā)現(xiàn)窯口。窯通長(zhǎng)7.4、寬3米。窯道(工作場(chǎng)面)近方形,長(zhǎng)2.7、寬2.34米,內(nèi)部堆積大量燒廢的范塊、燒土塊、鐵渣和陶片。窯道西南角有臺(tái)階。窯道東壁就生土挖成一拱形窯門,高1.44、寬0.84米,清理時(shí)發(fā)現(xiàn)殘高0.36米封堵窯門的土坯。窯內(nèi)分三部分:火膛、窯室、煙囪。窯門內(nèi)為火膛,平面作梯形,比窯室平面低50厘米,是燒火的地方。有磚砌的爐算,爐算下遺留厚約15厘米的白灰和未燃盡的木炭。窯室近方形,長(zhǎng)2.86、寬2.72米,底部為磚鋪地面,四壁用土坯砌成,向上逐漸收攏。從殘存遺跡看,窯頂可能收成券形。窯的后壁有三個(gè)方形煙洞,高30、邊寬26厘米?？梢钥闯?中間的煙囪是垂直的,兩邊兩個(gè)煙囪作弧形向中間靠攏。這種結(jié)構(gòu)大體和漢代一般磚窯相同(圖一、三、六)。二出土遺物一、次鑄四至七件鑄5.7米從已經(jīng)清理的窯址情況分析,這座烘范窯焙烘的陶范是用以澆鑄鐵件的,從范腔可以看出所鑄以車馬器為主,有革帶扣、車軎、馬銜、連接鏈、圓形軸承、方形軸承、六角形軸承、圓環(huán)和權(quán)等十六類,約三十六種器形。陶范用淘洗過(guò)的細(xì)砂和土制作。同類型的若干塊(箱)迭壘起來(lái),上面加一個(gè)澆口杯,下面置一塊平板范,然后在外邊敷一層攙和糠殼的粘土,形成圓柱狀的套范。經(jīng)過(guò)入窯焙烘,陶范表面呈紅色。采用這種一箱多器、多箱迭壘的套范,一次可以鑄造幾個(gè)或幾十個(gè)鑄件。陶范結(jié)構(gòu)合理,造型整齊,反映了我國(guó)漢代勞動(dòng)人民在鑄造技術(shù)上的卓越成就,在金屬鑄造技術(shù)史上有重要的價(jià)值,也有可資今天借鑒的現(xiàn)實(shí)意義。這些陶范是:1.圓形軸承范(編號(hào):窯477、478):二百五十四套,其中完整的一百七十三套。塊范平面作桃形。一范有的鑄一件,有的鑄兩件。由六至七塊范套合成一個(gè)高33—42厘米的套范。圓承按軸徑大小不同,分十種規(guī)格,最小者軸徑3厘米,最大者10米。圓承壁厚0.5、高3.5—4.6厘米。陶范質(zhì)地細(xì)密,表面規(guī)整光滑,有明顯的撥模斜面,似由金屬母模制作而成(圖版捌:4;圖二、一五)。2.六角形軸承范(窯181):完整的三套。塊范平面呈六角形。由五至七塊組成套范,高27—36.5厘米,一次鑄五至七件。鑄件按軸徑大小可分為4.8、6、10.8厘米三種規(guī)格。軸承壁厚0.8—1、高2.6—4厘米。范細(xì)砂紅陶質(zhì),制作規(guī)整,有比較明顯的撥模斜面(圖版捌:1、5)。3.方形軸承范(窯479):僅發(fā)現(xiàn)一塊,內(nèi)外范都完整。內(nèi)范采用泥心座方法安裝,即在外范內(nèi)底作一圓形坑,深0.6厘米,將圓柱狀內(nèi)范插入坑中。范高2.8厘米。鑄件高1.8厘米。一范可鑄二件。若按一般套范高35厘米復(fù)原,每套應(yīng)由十一塊范組成,一套鑄二十二件(圖二〇:1)。4.馬銜范(窯168、175):完整的三套。塊范平面作長(zhǎng)方形,四邊有榫卯,兩端各二,兩側(cè)各一。上下兩塊范扣合為一箱,厚3厘米。十箱組成一套。一箱鑄兩件,一套鑄二十件。馬銜長(zhǎng)度分為8.5、11厘米兩種。三套完整的范都是鑄造11厘米鑄件的,其他為殘片(圖版捌:3;圖八;圖二一:2)。5.繩鏈范(窯174):完整的兩套。塊范平面作長(zhǎng)方形。上下兩塊按馬銜范同樣方式扣合,每合一箱厚3厘米。每套由十箱套合組成。一箱鑄四件,一套鑄四十件。鑄件長(zhǎng)5厘米,扭絲狀,兩端有環(huán)可以穿連繩索或其他環(huán)形器。6.革帶扣范(窯480、494、481):塊范平面呈切角的方形或長(zhǎng)方形,四邊也有榫卯,兩端各一,兩側(cè)各二。上下兩塊范扣合成一箱,厚2厘米。分三式:Ⅰ式:僅發(fā)現(xiàn)兩塊。范長(zhǎng)10、寬8、厚1厘米。一箱鑄2×2.3厘米的鑄件六件(圖二二:2)。Ⅱ式:完整的六套。范長(zhǎng)10.3、寬8.3、厚1厘米。每套高36厘米,由十四箱套合組成。一箱鑄四件,一套鑄3×4.2厘米的鑄件五十六件(圖一一;二二:3)。Ⅲ式:完整的十一套。范長(zhǎng)11、寬6.8、厚1厘米。每套由十二箱套合組成,鑄3.5×4.2厘米的鑄件二十四件(圖一二)。7.車銷范(窯135):完整的五十一套。塊范平面作方形,高5.3厘米,四塊組成一套,高37.5—41厘米。鑄件長(zhǎng)4.6厘米。一范鑄四件,一套鑄十六件(圖九;二三:1、2、3)。8.車軎范(窯203):完整的十八套,另有零散的六十七塊。外范平面作桃形,沒(méi)有合范痕跡和撥模斜面,規(guī)整光滑,弦紋清晰。內(nèi)范大部分出于窯門外附近和火膛內(nèi),共八十多個(gè)。紅砂陶質(zhì),質(zhì)地疏松。呈圓柱狀,大部分中間略鼓,也有平直的。有三個(gè)固定支釘。有明顯的合范印制“彼縫”。套范高7.35—41厘米,由四塊陶范套合組成,一套鑄四件。分四式。I式:口徑6.5厘米,塊范高8厘米,鑄件長(zhǎng)6.8厘米。Ⅱ式:口徑6.7厘米,塊范高8厘米,鑄件長(zhǎng)6.9厘米。Ⅲ式:口徑8厘米,塊范高8.7厘米,鑄件長(zhǎng)7.5厘米。Ⅳ式:口徑8厘米,塊范高10厘米,鑄件長(zhǎng)8厘米(圖一四;二三:4、5)。同時(shí)出土車軎內(nèi)范模即內(nèi)范母范(窯482),數(shù)量為內(nèi)范的一半。紅泥陶質(zhì),質(zhì)地堅(jiān)硬。近方形,長(zhǎng)13、寬11.5、厚4.5厘米。模腔為內(nèi)范的外形,長(zhǎng)7.8厘米,是制作Ⅲ式車軎內(nèi)范用的母范。模周圍有五個(gè)榫卯和六個(gè)乳釘形定位銷,以備合箱之用(圖一O)。9.圓環(huán)范,分兩式:Ⅰ式(窯483):塊范平面呈方形。套范高35厘米,由十五箱套合組成,每箱厚2厘米。一箱鑄四件,一套鑄六十件。圓環(huán)直徑為3.4厘米(圖版捌:2、6)。Ⅱ式(窯169):塊范平面呈長(zhǎng)方形。套范高35厘米,由十五箱套合組成。一箱鑄兩件,一套鑄三十件。圓環(huán)直徑4.6厘米。這類范面有明顯的木質(zhì)紋痕跡,似由木質(zhì)母范翻制而成(圖一三)。10.連環(huán)范(窯484):出土一個(gè)殘片。原塊范呈方形,紅色泥質(zhì)。腔型是由三個(gè)圓環(huán)作品字形彼此相連。從殘片復(fù)原,可知也用合箱套鑄法。一箱鑄四件(圖二二:1)。11.連接鏈范(窯185):一套。在窯道內(nèi)出土,已變形。紅砂陶質(zhì),火候較高,質(zhì)地堅(jiān)硬。塊范平面呈方形。套范高34厘米。鑄件長(zhǎng)6厘米,中間圓鼓作算盤珠狀,兩端有開口環(huán),可以和其他環(huán)形器鉗連在一起(圖一六;二〇:2)。12.車馬器范(窯493):兩套,已殘破。塊范平面扁圓。約十箱組成一套。一箱鑄兩件,一套約鑄二十件。鑄件呈長(zhǎng)條形,長(zhǎng)18、寬0.8厘米。兩端平直,中部有二圓孔,孔徑7厘米;二橫長(zhǎng)孔,長(zhǎng)4、寬2厘米(圖二一:1)。13.鉤形器范(窯178):完整的兩套。套范高36厘米,每套十箱,鑄六十件。鑄件長(zhǎng)4.3厘米,一端平直有環(huán),另一端形成彎鉤(圖版捌:7;圖五)。14.鐵權(quán)范(窯485):六套。套范呈圓柱體,高37厘米,由六塊范組成,一次鑄六件。鑄件高3.5厘米,權(quán)底平圓,直徑6厘米,頂有小鈕可以穿繩。另有一塊權(quán)范(窯486),已經(jīng)殘裂,腔形較上述鐵權(quán)略大,有朱雀、樹枝之類的花紋圖案(圖二四)。二、司法、景土、瓦出土陶器有陶甑、陶盆、澄濾器和筒瓦、板瓦等。1.陶甑(窯487):一件。泥灰陶質(zhì),口沿平折,下腹急收,平底,底有圓形甑孔三十四個(gè)(圖一八)。2.陶盆(窯488、489):兩件。一件寬沿,腹微鼓下收,平底。另一件敞口,圓唇,鼓腹,平底,即稱為的一種。3.澄濾器(窯490):一件。敞口,方唇,斜壁下收,平底。底部中心有直徑3.5厘米的漏孔。內(nèi)壁有凸起的周線(圖一九)。4.瓦(窯492):有筒瓦和板瓦兩種,均為泥灰陶質(zhì)。筒瓦兩件,出土?xí)r兩瓦對(duì)扣作筒形,置于窯室底部陶范前列,長(zhǎng)38、直徑14厘米。前端伸出短小而薄的弧狀舌唇。筒瓦和板瓦的切痕皆由外向內(nèi)。外面飾排列整齊密集的細(xì)繩紋,里面有明顯的布紋(圖一七)。三、窯道內(nèi)土藥塊1.鐵渣和鐵塊:鐵渣呈顆粒狀,約一百公斤。一部分在烘范窯北面一米的地方出土;另一部分出土于窯道的西北角。鐵塊長(zhǎng)約7厘米,在窯道內(nèi)清出不少。2.木炭,約1公斤,出于火膛爐算下。三陶范的生產(chǎn)過(guò)程在鄭州市十幾位鑄工老師傅的幫助、指導(dǎo)下,我們分析了陶范的制作過(guò)程,取得了以下認(rèn)識(shí)。一、砂粒質(zhì)量和讓砂劑比例陶范造型材料包括細(xì)砂、粗砂、粘土、草秸、脫模劑(草木灰)。材料的選擇和砂土比例,對(duì)鑄件質(zhì)量影響很大。我國(guó)古代勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中,在選擇制造陶范的材料方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn),既注意到可塑性,也考慮到透氣性、耐火度和退讓性。母范、外范、內(nèi)范和加固泥的砂土攙和比例各不相同。從上頁(yè)附表所載數(shù)據(jù),可以看出所用砂土比例的差異。詳細(xì)觀察這批陶范,母范和外范所含砂粒細(xì)小,多呈圓形,當(dāng)是經(jīng)過(guò)篩選和過(guò)濾沉淀的。烘范火候約在600℃左右,烘成的范較硬。內(nèi)范(芯)含砂比例較高,質(zhì)地較粗,砂粒分布不均,烘烤溫度稍低,但透氣性強(qiáng),在鑄件收縮過(guò)程中有一定的退讓性。加固泥土質(zhì)更為粗糙疏松,表面有明顯的草秸痕跡,在鑄造過(guò)程中因透氣性較強(qiáng),可起一定的散熱作用。二、質(zhì)母范的應(yīng)用(1)母范(模型)的制作。在陶范的造型過(guò)程中,首先是按照器物的形狀做好母范。從陶范表面情況看,母范有三種:陶質(zhì)母范:制作車軎內(nèi)范用的母范是陶質(zhì)范,分上下兩爿。一次只能翻制一件內(nèi)范,但可以多次使用。母范腔長(zhǎng)7.8厘米,作出的內(nèi)范長(zhǎng)7.5厘米,母范比內(nèi)范大出0.3厘米的收縮量。金屬母范:實(shí)物在這次發(fā)掘中沒(méi)有見到。但從一些陶范表面規(guī)整光滑、尺寸嚴(yán)密的程度,推測(cè)應(yīng)該是由金屬母范制成。例如圓形軸承共有十種規(guī)格,每一種規(guī)格的直徑大小完全一樣;圓承壁厚只有0.5厘米,高則為3.5—4.6厘米。其外范要求相應(yīng)準(zhǔn)確的窄而深的腔形,若用木質(zhì)母范制造是有困難的,只有應(yīng)用金屬母范,才能多次制出合乎規(guī)格的薄體鑄件的外范。金屬母范的制造要比陶質(zhì)或木質(zhì)母范工序復(fù)雜得多,而其優(yōu)點(diǎn)是除了精確之外,還可以多次使用而不易損壞。木質(zhì)母范:限于小型鑄件如圓環(huán)、革帶扣之類外范的制作。實(shí)物雖沒(méi)有發(fā)現(xiàn),但有的外范的范面有明顯的木紋印痕,應(yīng)是木質(zhì)母范所遺留。例如革帶扣外范就是如此。另外,有一批圓筒形的車軎外范,沒(méi)有合范痕跡,范腔內(nèi)也沒(méi)有撥模斜面。這種造型的母范是不易取出的,強(qiáng)行取模就會(huì)破壞車軎表面凸起的弦紋。這批外范究竟用什么樣的模子來(lái)制作,還不很清楚。目前有兩種說(shuō)法,一種說(shuō)法認(rèn)為采用刮板造型法,就是根據(jù)車軎的剖面形狀制成刮板,裝在中心軸上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)刮制,以代替模子的作用。但是仔細(xì)觀察,范腔壁細(xì)膩光滑,毫無(wú)刮制的痕跡。另一種說(shuō)法是采用失臘法造型。失臘法造型在古文獻(xiàn)中有記載,方法是用臘作成模子,然后造型,通過(guò)烘烤把臘熔化掉即得到外范。這種做法比較精致,但這批車軎外范是否就是采用了這種工藝,還有待于進(jìn)一步分析。(2)外范的制作。外范是從母范翻制而成的。它直接影響鑄件質(zhì)量的優(yōu)劣,所以翻制外范是一道細(xì)致的工序。以造型比較簡(jiǎn)單的圓環(huán)、革帶扣等外范的制作為例,母范似是木質(zhì),長(zhǎng)方形或方形,四邊有突出的邊框,邊框厚0.5厘米,澆口和定位銷都直接雕刻在母范上。將一定比例的砂和粘土加水搗勻,放進(jìn)母范打?qū)嵐纹?倒出初步成型的范塊。然后把上下外范合箱迭壓成套,糊上加固泥,放在通風(fēng)陰涼處,待晾干后送入窯內(nèi)焙燒。(3)內(nèi)范的固定。在鑄造過(guò)程中,內(nèi)范必須固定,否則鐵水沖力會(huì)使內(nèi)范傾斜,產(chǎn)生偏肉(厚薄不均)現(xiàn)象,甚至在某些部位堵塞鐵水注入,造成廢品。所以內(nèi)范固定的好壞也直接影響鑄件質(zhì)量。這里所看到的內(nèi)范固定方法大致有三種:第一種是將內(nèi)范直接做在外范上,如圓形軸承和六角形軸承范,無(wú)須另外安裝內(nèi)范。采用這種方法鑄造比較方便。第二種是利用泥心座即內(nèi)范座來(lái)固定內(nèi)范,如方形軸承范。第三種是利用支釘來(lái)固定內(nèi)范。例如車軎范,內(nèi)范作圓柱形,中間略鼓,有三個(gè)鐵質(zhì)固定支釘,一個(gè)位于下端圓心處,長(zhǎng)0.6厘米,插入外范中心;兩個(gè)在上部,與車軎的轄孔在同一部位,外用泥土包裹,作成與轄孔相同的形狀,澆鑄后就是車軎的轄孔。這種安裝方法不僅可以起到固定內(nèi)范的作用,還能鑄制轄孔,方法簡(jiǎn)便,安裝容易,與山西侯馬東周遺址內(nèi)所出土的車軎內(nèi)范固定方法相比,顯然是在鑄造工藝技術(shù)上向前躍進(jìn)了一步。三、軸棒裝套合技術(shù)由母范制成的泥范,堆積起來(lái)成為多箱多層的套范,在這步工序中,同樣要求嚴(yán)格,如果出現(xiàn)錯(cuò)箱,或澆口不正,就會(huì)鑄成廢品。我國(guó)古代勞動(dòng)人民在這方面也創(chuàng)造了可貴經(jīng)驗(yàn)。觀察這批陶范,套合的方法有下列兩種:圓心軸套合法:如圓形軸承范,平面作桃形,桃尖處設(shè)置澆口,中間為直徑4厘米的圓形軸孔(圖二上)。將塊范堆積起來(lái),以金屬軸棒或木質(zhì)軸棒由上而下貫穿軸孔,同時(shí)對(duì)準(zhǔn)澆口,然后糊上加固泥,待加固泥晾干,抽出圓心軸棒,就完成套合。圓心軸孔不僅在套合時(shí)起準(zhǔn)繩的作用,在澆鑄時(shí)還有散熱透氣的效果。定位銷合箱、定向線套合:鑄造小型鑄件的陶范采用這種方法。如革帶扣陶范由十二箱套合而成,高34厘米。每合一箱為2.5厘米,每半箱為1.25厘米。為了保證合箱精確,采用了六個(gè)定位銷。有的除了采用大定位銷外,還在鑄件中間采用乳釘或三角形等小定位銷,如圓環(huán)、馬銜一類陶范。這種細(xì)致的合箱鑄造技術(shù),至今仍然沿用。合箱后還要一箱一箱套合起來(lái)。箱與箱有一定方向,所以又在每箱范的周邊劃上二至三條定向線,按照定向線可以準(zhǔn)確地把多箱陶范套合起來(lái)。四、焦?fàn)t底鑄法烘范窯中的陶范有兩種,一種是初次焙燒的泥范,另一種是二次加熱烘烤的陶范。初次焙燒的泥范排列在最下層(四層)。這類范烘烤溫度低,出土?xí)r已全部變成坯土,留下一層范痕(圖七)。二次加熱烘烤的陶范主要排列在一、二、三層,也有一部分夾雜在第四層中。陶范呈磚紅色,質(zhì)地較硬,火候約在600℃左右。陶范與泥范截然不同,火候差距很大。這種現(xiàn)象,估計(jì)是因?yàn)楦G頂塌陷后突然停止焙燒所造成的。窯室內(nèi)陶范的排列(圖四)均為垂直頂放,澆口一律向下,這是為了保護(hù)澆口不受堵塞和防止灰塵進(jìn)入型腔而采取的措施。由于套范的形狀大都是圓柱或橢圓柱形,即使長(zhǎng)方柱形的也都把四角切去,因此堆放起來(lái)時(shí)范與范之間就自然形成空隙,猶如很多個(gè)上下小火道?；鹛湃紵?火焰撲向窯頂,觸窯頂而反回,分散彌漫全窯,經(jīng)過(guò)套范與套范之間很多個(gè)空隙火道,至窯的底部,然后分三路轉(zhuǎn)向三個(gè)煙囪。這就使套范的四面八方都能均勻受到火的烘烤。但是,這樣結(jié)構(gòu)的烘范窯也有缺點(diǎn),即窯內(nèi)各區(qū)溫度不平均。靠近上部和火膛附近溫度較高,下部溫度較低。在烘烤過(guò)程中,達(dá)到規(guī)定溫度后就要封閉火門,使?fàn)t溫慢慢下降。初燒時(shí)溫度不能劇烈上升,否則陶范外層溫度過(guò)高而內(nèi)層尚末達(dá)到規(guī)定溫度,會(huì)造成缺陷。陶范烘烤的目的有兩個(gè):一是排出范內(nèi)氣體,增加其強(qiáng)度和透氣性,防止?jié)茶T時(shí)沖砂和出現(xiàn)裂紋、氣孔等弊病。另一是為了提高陶范的溫度,幫助鐵水保溫,使之暢流和注滿型腔。從陶范的窄小的內(nèi)澆口看,如果不采用“預(yù)熱”即“熱鑄”法的話,鐵水很容易凝固以致堵塞內(nèi)澆口,造成空箱或澆鑄不足。烘范窯內(nèi)之所以出現(xiàn)二次入窯烘烤的大批陶范,可能就是這個(gè)原因。從火膛里清理出大量白灰以及未燃盡的木炭,表明當(dāng)時(shí)是以木炭為燃料來(lái)烘烤陶范的。五、澆鑄系統(tǒng)的設(shè)置澆鑄系統(tǒng)是引導(dǎo)鐵水入范腔的通路,如果設(shè)置不當(dāng),就會(huì)使鑄件產(chǎn)生砂眼、縮孔、澆鑄不足等缺陷。這批陶范都是澆鑄小型鑄件所用,除澆口杯、直澆口和內(nèi)澆口外,都沒(méi)有另設(shè)冒口。澆口本身和加固泥空隙就代替了冒口的作用。澆口杯呈上寬下窄的漏斗狀,口徑為2—3.5厘米,厚2厘米,與套范糊在一起,與直澆口相連。澆口的位置隨鑄件不同而異。如車軎范、圓形軸承范、權(quán)范和六角形軸承范的澆口設(shè)在范的一側(cè),革帶扣、圓環(huán)等范的澆口設(shè)在范的中心。直澆口窄長(zhǎng)而垂直,長(zhǎng)34—40厘米。套范每層設(shè)有與鑄件數(shù)量相等的內(nèi)澆口。內(nèi)澆口呈扁闊矩形,鐵水出口處僅有2毫米寬的縫隙。澆鑄時(shí)鐵水由直澆口注入,由套范下層向上逐層通過(guò)各個(gè)內(nèi)澆口,流入型腔。這種