日本吹踏韝冶鐵煉鐵技術的變化

  • 吹踏韝冶鐵

「吹踏韝冶鐵」──這是日本傳承千年的傳統冶鐵工藝。

古人採收山川河海的鐵砂為原料,點燃木炭來燃燒鐵砂,藉此冶鐵。在先人屢屢改良冶鐵技術,最後終於成就日本獨特的冶煉工藝,也就是傳統的「吹踏韝冶鐵」。

箱型爐

除了日本中央的中國地區,東北、關東、北陸、近畿與九州等地也曾有人冶鐵。中國地區冶鐵的原料原本是鐵礦石,改用鐵砂後,熔爐也隨之變更為箱型爐。另一方面,關東與東北等地原本以鐵砂為原料,除了箱型爐之外,也發現大量豎型爐。冶鐵工業在中國與東北地區從古代、中世流傳至近代,綿延不絕;其他地區卻在鐮倉時代(西元1185–1333)失去蹤影。

熔爐與地下設施(地下結構)的改良與發展

  • 冶鐵始於古墳時代後期(6世紀後半期),當時的熔爐多為圓筒或圓角方形的小型自立爐,尺寸不過50公分左右。

    奈良時代(710~794)出現爐身變長的箱型爐。爐身變長代表從鼓風機到熔爐之間出現排列成扇形的送風管,箱型爐的基礎結構於此時定型。

    中世紀(12~16世紀)以古代的熔爐為基礎進一步發展,爐身逐漸延伸,形成細長的長方形。到了近代甚至擴大為長250~300公分,寬70~90公分,高約110公分的大型爐。

  • Recreation of a late 6th century solitary furnace (Wakō Museum)
    6世紀後半的自立爐 今佐屋山遺址重現模型[和鋼博物館 館藏]

熔爐的尺寸與地下結構的大小密不可分。爲了保證大型爐的穩定高溫操作,必須避免濕氣自地下沁入,以及爐內溫度下降,爲此,地下結構也隨之大型化。近代早期的作法是在熔爐下方設置稱為「本床」的設施來鋪滿木炭,以及於熔爐兩側設置稱為「小舟」的隧道(兩者合稱「床釣」)。

經過多次改良地下結構以建立穩定的冶鐵工程,以及改善送風裝置來確保風量,熔爐因而得以擴大發展。

  • Modern furnace (Sugaya Tatara Sannai)
    近代早期的熔爐[菅谷吹踏韝山內]
  • Underground structure full-scale model (Okuizumo Tatara and Sword Museum)
    地下結構的一比一模型[奧出雲吹踏韝與刀劍館 館藏]

天秤風箱登場

天秤風箱帶動「吹踏韝」技術大幅突破。中國地區的山區之所以在近代早期吹踏韝興盛,天秤風箱功不可沒。

隨著鐵的需求增加,需要擴大爐身來增產;因應爐身擴張,需要送進更多空氣以提升爐內溫度。過去吹踏韝使用的是踩踏式風箱,進一步改良的成果便是天秤風箱。天秤風箱是以雙腳交互踏踩兩邊的風箱:踩下一邊,另一邊便升起,結構類似翹翹板。咸信引進天秤風箱後,生產效率突飛猛進。

負責踩踏風箱的人員稱為「番子」,必須持續送風到熔爐約七十小時,片刻不得休息,工作內容十分辛苦。番子1組3人,踩踏1小時後休息2小時。日文稱「交替」為「代番」便是源自番子。

鼓風機(風箱)除了天秤風箱之外,還有許多種類。

皮風箱《日本書記》記載一種皮袋做的風箱,名為「天羽風箱」。採踏風箱 如同字面所示,是「踩踏風箱」,雙腿一上一下來送風。吹差風箱 手壓式的箱型風箱,氣密性高,推或拉手把都能送風。始於鐮倉時代初期~中期,普及於15世紀之後。奧羽地區(今東北地區)又稱大型吹差風箱為「大傳馬」。天秤風箱 始於元祿時代(西元1688–1704),於中國地區發展與普及。水車風箱 由於踩踏風箱的工作過於辛苦,番子人手不足。為了解決這個問題,將風箱改由水車推動。這種風箱始於奧羽地區,之後廣泛普及。

「吹踏韝冶鐵」的結束與復活

日本的吹踏韝冶鐵是古人發明的獨特冶鐵工藝,在幕府時代(西元1603–1867)末期~明治時代(西元1868–1912)初期需鐵孔急的時期邁向巔峰。然而在此同時,西方先進的冶鐵與煉鋼技術也傳入日本。吹踏韝冶鐵的「手工藝」色彩強烈,仰賴從業人員的技術與傳統知識,趕不上產量大的西式冶鐵與煉鐵「工業」,因而衰退。隨著大正時代(西元1912–1926)末期最後一處吹踏韝冶鐵場停工,日本的吹踏韝冶鐵也隨之畫下句點。

吹踏韝冶鐵長年消失蹤影,僅在太平洋戰爭期間曾經因為製造軍刀等需求而短暫復活。但是1977年隨著日本刀的原料「和鋼」完全耗盡,日本美術刀劍保存協會在文化廳的援助之下建設「日刀保吹踏韝」,成為日本至今唯一的吹踏韝冶鐵場,持續提供玉鋼以製造日本刀。

日本的吹踏韝因而復活。

  • The Kamaishi Mining Tanaka Ironworks thrived using western technology such as blast furnaces and coke
    釜石采礦田中鐵工廠利用了高爐和焦炭等西方技術蓬勃發展
  • Yahata Ironworks introduced German technology
    八幡鐵工廠引入了德國技術
  • Adding charcoal at the Nittoho Tatara
    在日刀保吹踏韝冶鐵添加木炭
  • Removing finished iron
    取出成品鐵