古人是如何煉鐵的？
木炭火焰溫度最高1200度，鐵的熔點超過1500度。如何冶煉？還是有其他燃料？ 風箱是用來幹嘛的？古人煉鐵一般經過哪些步驟？
現代煉鐵通常使用高爐練鐵，爐溫之高可以將鐵熔化成鐵水。古人使用傳統熔爐則無法達到可以熔化鐵的溫度，但能工巧匠們在這種艱難的情況下依然能生產出大量精美的鐵器，本文將向您講述古代的「鋼鐵是怎樣煉成的」。
古代的冶煉過程大致可分為四個階段：一、造爐，二、選礦，三、熔練，四、鍛造。由於人類在不同的歷史時期所掌握的技術有巨大差異，不同地理位置能夠獲得的原材料也千差萬別，熔煉規模也有小有大，此外，對於製品的性能要求也不盡相同，因此這四個階段的工藝無法一概而論。下文主要描述一種最原始的小規模冶煉工藝，這種工藝在許多不同的人類文明遺址的考古中均有發現。正是這種工藝的出現，使人類進入了鐵器時代。
一、造爐
熔爐就是粘土製成的中空圓柱，根據熔煉的規模和地方習慣決定其大小的形狀。通常底部有側門，並附有鼓風裝置。燃料則是木碳，那我們先說從木碳說起。
煉鐵所需的溫度很高，所以要選用熱量較高的木料來制炭。首先在地上挖一個很大的淺坑，將收集來的大量木塊堆入沙坑，點火，等所有的木塊都被引燃後蓋上鬆土，讓木塊在缺少氧氣的環境中悶燒，以去除水分並分解有機質。當碳堆自然熄滅，把土扒開，就得到了一批高品質的木炭。悶燒的時間由木料多少決定，往往需要幾天時間。
熔爐使用粘土條堆砌：選擇純凈的粘土，用篩去除小石，再用水長時間浸泡，打漿成泥，混入碎草，反覆捶打揉搓直至均勻，然後搓成細條備用。粘土的純凈度和浸水是否完全保證熔煉過程中爐壁各處受熱均勻，而揉入碎草則使得爐壁在燒制過程中形成微孔（碳被燒盡），具有抗縮脹的性能。這些都是為了避免爐壁開裂和崩塌，所以篩選、浸泡、揉打的過程非常關鍵。
接下來制爐坯：選一塊塊平整的地面，規劃好各種原材料的堆放位置，然後在熔爐位置處挖一個圓形淺坑，並打實基礎。然後用之前製造的泥條一圈一圈的圍出爐壁外形，並將內外壁都仔細抹光，不留縫隙。底部側面開一個口，用於鼓風和出渣，這樣就製成了爐坯。將爐坯在陽光下晾乾後，在裡面填充木碳，點燃燒結，就像制陶的過程一樣，可以燒成堅硬的爐壁。在燒結過程中如果發現有裂開要及時修補。燒結後，將碳灰取出，這樣熔爐就製成了。
然後要製備鼓風設備，這套器具則可以說是五花八門各式各樣了。當然煉鐵所用的風箱和農家的灶具還是有些區別，但原理都是一樣的：有一個進氣活門和一個出氣口，通過往複運動使空間加壓後從出氣口排出，多用獸皮、木料和繩索製成，這裡就不展開細說了。
二、選礦
鐵在大自然中不以單質存在，主要是赤鐵礦或磁鐵礦。赤鐵礦的主要成分是Fe2O3，含鐵40% ~ 60%，磁鐵礦主要成分是Fe3O4，含鐵50% ~ 70%。顯然，含鐵量越高的礦石越容易練出高質量的鐵，所以精選礦石的過程直接決定了煉鐵的成敗。古代經驗豐富的熔鍊師可以用肉眼區分礦的品位（含鐵量），他們有時也會利用一些工具，比如磁石。熔煉主要的任務，就是把鐵從鐵的氧化物和其它雜質中提取出來。
古人沒有什麼大型機械可用，所以要破碎大量的整塊礦石是一件比較麻煩的事，因此他們更願意去尋找含鐵量高的沙礫。不管怎樣，在最終進爐之前，一直要破碎研磨成很細小的顆粒，並進行多遍篩選，這樣可以保證熔煉的效率和成品的質量。
除了礦石，還有一個非常重要的輔料，就是作為助熔劑的灰石（注意，是灰石而不是石灰）。灰石是一種常見的礦物，其主要成分是碳酸鈣（CaCO3），在高溫下會分解為石灰和二氧化碳。石灰即氧化鈣（CaO），可以和礦石中的碳、硅、磷等雜質反應生成鈣鹽，並形成爐渣。
在進爐熔煉之前，礦石粉和灰石粉要按照一個經驗比例（比如2:1）進行混合，成為原料粉。
三、熔煉
將鼓風設備通過耐熱的陶管連接到熔爐側門的上部，然後用粘土將整個側門封死，僅使得鼓風的氣流可以進入。接下來用木炭從熔爐的頂部開始裝填，直到填滿。然後點火併開始鼓風，等爐溫達到一定程度就可以開始熔煉了。
熔練的過程可能會長達數小時乃至數天，而鼓風的工作是一刻不能停歇，所以需要一組工人輪流進行。另一組工人則往爐頂添加原料粉和木碳，每當爐內的木炭燒盡，上層木炭下落，工人就在頂部添加一層新炭，並鋪一層原料粉。這個過程一直重複到熔煉完成。
此時，在爐內正發生複雜的化學反應：
CaCO3-&>CaO+CO2，灰石受熱分解為石灰和二氧化碳；
CaO+3C-&>CaC2+CO，石灰和碳反應生成電石和一氧化碳；Fe2O3+3CO-&>2Fe+3CO2，氧化鐵在高溫下被一氧化碳還原為鐵，放出二氧化碳；2Fe2O3+3C-&>4Fe+3CO2，氧化鐵在高溫下被碳還原為鐵，放出二氧化碳；CaO+SiO2-&>CaSiO3，石灰和雜質二氧化硅反應生成偏硅酸鈣；3CaO+P2O5-&>Ca3(PO4)2，石灰和雜質磷的氧化物反應生成磷酸鈣；……看，助熔劑多麼重要，它和碳共同作用，不僅將氧化鐵還原成了鐵，並與雜質形成可分離的鈣鹽。熔煉一段時間後，熔點較低的一些金屬和雜質就會以礦渣的形式（像熔岩一樣）從流至爐底，在底部打開一個小口可讓礦渣流出。而熔點較高無法熔化的鐵則被軟化，凝結成塊狀，留在了熔爐中下部。
逐漸的，當鐵塊和炭灰越積越多，這個熔爐的熔煉過程就要結束了。人們迅速打破熔爐，扒開不能熔化的礦渣和炭灰，就取得了白熱的海棉狀粗煉鐵塊。
四、鍛造
白熱的海棉鐵塊剛取出時還比較軟，可以用鑿和錘切分成塊，塊的大小依據準備打制的器具大小決定 。接下來一小塊鐵就被移入打鐵間進行鍛造了。
鍛台旁邊是由風箱驅動，燃燒木碳的火爐。鐵塊在爐內被燒至白熱（這一過程稱為「煉」），然後趁熱打鐵，放於鍛台上錘打成條或著片，然後在中間鑿出凹痕，對摺後再燒至白熱，錘打成條或片。如此反覆，就像揉面一樣，在這個過程中，鐵塊的里里外外都被充分暴露在空氣中，不能被燒軟的雜質就在每一次錘打時和鐵塊的氧化物一起凝固在表面並剝落，碳等能被氧化為氣體的雜質也在高溫中逸散。
經過千錘百鍊，大量雜質和碳就被從粗鐵塊中去除了，成為了比較純凈的鐵塊，並且因為反覆拉伸和摺疊，使得鐵塊具有了更好的性能。隨著技術進度，煉出來的鐵塊純度越來越高，含碳量也逐漸降低，這又導致鐵器比較軟也不耐磨。為了進一步增強鐵的機械性能，在更晚些發展出來的「滲碳」工藝就是在高溫條件下增加鐵器表面的含碳量，從而增加硬度。這已經超出了本文所討論的內容範圍。
將鋼材再次加熱，打製成器具形狀後，還要進行淬火硬化。簡單來說就是將燒至白熱的鋼料，用水或其它淬火液迅速降溫，使得鋼表面的晶體在快速冷確的過程中以發生形態的變化，以獲得更高的硬度。有時因為淬火後器具變得過脆，還要再進行回火。為了防鏽還會進行一些表面處理，這些工藝這裡就不再贅述了。
想罷您看到這，一定會覺得這個過程的繁複程度遠超乎你的想像。的確，在缺少工具和技術的遠古時期，要練出一些鐵用以製備器具是非常困難的，這也是「鍛煉」一詞能夠成為強健體魄的代名詞的原因吧。但是鐵器對於人類文明而言，則意味著一個新時代的到來。
本文內容如有錯漏，敬請領域專家予斧正。感謝閱讀，謝絕轉載。
我所在的城市，有一個地方叫漢冶村，曾經是漢代冶鐵遺址，所以在這裡談談漢代的冶鐵工藝。
戰國以後，由於冶鐵技術的進步，經濟的發展，對於鐵器需要量的增加，冶鐵業開始發展起來。戰國時代各國都有冶鐵手工業，其中韓、楚兩國的冶鐵手工業最為發達，著名的冶鐵手工業地點也最多，當時的南陽已經成為戰國時代聞名的冶鐵中心。
荀子·議兵篇里就有記載。
魏國的孔氏原經營冶鐵業，秦滅魏後，被強行遷到南陽，靠冶鐵成為巨富。
西漢武帝時，武帝任用南陽的大冶鐵商孔僅為「大農丞，領鹽、鐵事」，管理全國的鹽鐵業，南陽成為全國設立鐵官的手工業基地之一。
在南陽瓦房庄發掘的漢代冶鐵遺址中，就曾發現西漢時期的冶鐵遺物熔爐基、耐火磚、鼓風管、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，南陽的冶鐵業在西漢基礎上，冶鐵作坊數量增多，規模空前擴大，技術顯著提高。
1959～1960年南陽市北關瓦房庄發掘的漢代冶鐵遺址，主要遺址面積達2800平方米，發現了大量的冶鐵遺迹和遺物，其中熔爐9座，炒鋼爐8座，鍛爐1座。發現在當時的生產條件下冶鐵過程中使用了熱鼓風爐，這是我國早期使用的節約熱能的熔爐。鑄造使用的模和范近40種。
由文物考古發掘的遺物可見，在當時南陽已經成為全國的冶鑄中心。
在秦漢時期，高爐煉鐵已成為一種經濟而有效的煉鐵方法。
高爐煉鐵從上邊裝料，下部鼓風，形成爐料下降和煤氣上升的相對運動。燃料產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對氧化鐵起還原作用。
這樣燃料的熱能和化學能同時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，燃料被預熱而能達到更高的燃燒溫度。
這確是一種比較合理的冶煉方法，因而具有強大的生命力而長期流傳。其冶煉水平的發展表現在以下幾個方面：
第一，高爐煉鐵中的築爐技術達到了較高的水平。
有的用含三氧化硅較高的黃色或紅色耐火粘土燒成的長方形或弧形的耐火磚砌築。
南陽瓦房庄遺址出土的耐火磚，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的白色石英砂粒並摻有少量的細砂。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，而且還有經過加工破碎的。
這些耐火磚耐火強度達到1463c～1469c之間，這顯然是耐火土中摻入了含有二氧化硅相當高的砂石的結果。這種含二氧化硅相當高的酸性耐火材料，從我國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行了加工。
冶煉工人從長期的實踐經驗中發現，爐料的粒度整齊可以減少對煤氣的阻力。因此，在冶煉之前，就要對原料進行加工，在桐柏縣張畈村遺址中，曾挖出數以千噸計的礦石粉末，說明當時已十分注意對礦石的加工。
除了高爐煉鐵外，在西漢時期還發現有坩堝煉鐵技術。
南陽市北關瓦房庄遺址中，就發現坩堝煉爐17座，其中3座較完整，都近似長方形。其中一座長3.6米，寬1.82米，深度殘存0.82米。
爐的建築方法是，就地面挖出長方坑，留下爐門，周壁經過夯打後再塗薄泥一層。爐頂用弧形的耐火磚砌成，磚的大小不同，磚的內面敷有一層厚約1厘米的耐火泥，泥的表面還留有很薄的灰白色岩漿，磚的背面塗有較厚約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，當是用來裝爐和通風的，左右兩壁都經火燒，已成磚灰色。池在門內，周壁也燒成磚灰色，池底留有厚約1厘米的細砂，當是用作燃燒時的「風窩」的。
爐膛為長方形，周壁糊有草拌泥，火燒較輕，當是盛放成行排列的坩堝和木柴、木炭等燃料的，爐的後部設有3個煙囪，當是排出爐煙用的。
有的爐內填滿木柴灰，有的爐底堆有很多燒土塊和磚瓦碎片。發現坩堝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，泥的內部燒成紅磚色，表面則成光亮的深黑色，並存有一層灰白色光亮岩漿。
另在一坩堝的內壁還粘有鐵渣的碎塊。
從煉爐的結構以及流傳到後世的坩堝煉鐵法，可以推知當時的煉鐵方法是：
- 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數量的磚瓦碎片，使爐底通風；
- 並留出許多「火口」放進易燃物，以便點火，接著就鋪上一層木炭，在木炭上安裝成行坩堝；
- 然後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」點火，並加以鼓風，使坩堝中礦石還原溶化成生鐵。
第三，鼓風技術的發展。
高爐煉鐵和冶鐵技術的發展，與鼓風技術的改進是分不開的。我國古代煉鐵高爐是用皮的「橐」作為鼓風器的。
隨著時間的推移以及經驗的積累，人們逐步改變了鼓風的方法。在大型的冶煉爐中不止有一個鼓風器，而是增加鼓風器和鼓風管，使得爐中燃料充分燃燒，提高爐子的溫度，加速冶煉的進程。在瓦房庄的冶鐵遺址中，有大量的鼓風管出土，其中有一部分帶有彎頭的陶制鼓風管，粗端內徑約100mm，細端內徑為50mm，長約400mm。由於陶胎鼓風管下測泥層被燒琉，經測定，其燒琉溫度當為12c之間。
從此溫度及挖掘出的實物可判斷，漢代南陽冶鐵爐裝有熱鼓風裝置。
這種裝置利用爐口餘熱把風管內冷風變成熱風鼓進熔爐，既提高了熔爐溫度，又縮短了冶煉時間，提高了鐵水質量。
就鼓風動力而言，出現了「人排」鼓風動力，畜力鼓風，如「馬排」、「牛排」等。
東漢建武七年，杜詩任南陽太守，創造了用水力鼓風的「水排」，並進行了推廣。利用水排鼓風，鑄造農具，比用人力鼓風要「用力少，見功多」，並取得良好的效果。
現今發掘的桐柏縣張畈村的冶鐵遺址距礦山較遠，而是建在河流旁，很可能就是利用「水排」來鼓風的緣故。水排的發明和應用，不僅提高了鼓風能力，而且大大降低了成本，因而長期被冶鐵工業所沿用。像這樣以水為動力的鼓風機械，歐州在1100多年後才出現。
鼓風技術的改進，促進了冶鐵技術的發展。除了冶鑄生鐵技術的快速發展之外，還創造了鑄鐵柔化工藝，出現了灰口鑄鐵及球墨鑄鐵。
在南陽市北關瓦房庄漢代冶鐵遺址出土的鐵器中，經分析檢驗，可以看到漢代的農具主要採用可鍛鑄鐵。在其中檢驗的12件農具中，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採用了柔化技術。從質量上看，當時的鑄鐵柔化技術已相當穩定。在瓦房庄冶鐵遺址的東漢地層中出土的135號鐵钁，它的石墨組織雖不是出自鑄態，而是在高溫退火時形成的，但形狀規則接近球狀，邊緣也很光滑，從而提高了工件的機械性能。
三、炒鋼、鑄鐵脫碳鋼及鑄造技術
為了適應社會對鋼鐵製品的需要，到西漢後期已創造了「炒鋼」技術。這種技術把生鐵加熱到熔化或基本熔化的狀態下加以炒煉，使鐵脫碳成鋼或熟鐵。
在南陽市方城縣趙河村漢代冶鐵遺址中也曾發現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，有利於溫度升高；爐下部作「缶底」狀，是為了便於裝料攪拌。
此外，在南陽市北關瓦房庄冶鐵遺址中也發現幾座炒鋼爐，形制和構築方法大同小異，爐底還有鐵塊。
從這個遺址發掘內容看，南陽瓦房庄的冶鐵作坊中，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件。在此遺址中還出土有鑿、钁等，當是該作坊自製的鑿、钁等。
通過考古資料證明，到東漢時期，炒鋼技術已很普及。南陽東郊曾出土一件東漢鐵刀，形制較特殊，類似炊事用刀，刀身有一道平行於刃部的鍛接痕迹，刀寬11厘米，長約17厘米，刀背厚約0.5厘米，保存較完好，是用炒鋼鍛制而成。
西漢後期已經創造了簡便的炒鋼爐，將生鐵炒煉成熟鐵或鋼的技術發展，標誌著鍊鋼技術發展到了一個新的階段，使得鋼材的產量大大提高，這對於當時生產工具的改進，鋼製品的推廣均具有重要的意義。
古代鍊鋼以含碳量低的塊煉鐵或熟鐵為原料，採用滲碳的方法煉製成鋼現在仍然使用此法 ，一種即以含碳量高的生鐵為原料，在固體狀態下脫碳制鋼。
戰國時代已經採用了柔化處理工藝，將生鐵進行脫碳退火，得到了脫碳不完全的鑄鐵脫碳鋼件，至漢代仍然使用這一工藝。
如南陽瓦房庄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現。
它們都是用白口鐵坯件，在氧化氣氛下退火，使外層脫碳，由表及裡依次成為純鐵素體、亞共析、共析組織，由於脫碳不完全，內部仍然是鐵，實際上是一種由鋼和鐵組成的複合材料。另一種情況是脫碳比較完全，已全部清除白口組織，但內層析出部分石墨。
如南陽瓦房庄出土的一件鐵鑿，從外形看是鑄件，表面金相分析是鋼的組織，很容易誤認為是鋼鑄件。在漢代當時的技術條件下，沒有高於1500c的高溫和相應的耐火材料，是不可能出現液態鑄鋼的。
南陽瓦房庄出土的另一件鐵鑿，經檢驗，基體為過共析鋼，內層殘留石墨，證明它是經脫碳而成的鋼質工具。
另外，在南陽瓦房庄冶鐵遺址中還有成形的薄鐵板出土，這些鐵板實際是經過脫碳熱處理的已成為含碳較低的鋼板，可以鍛打成器，實際上是創造了一種新的制鋼工藝。這樣就擴大了生鐵的使用範圍，增加了優質鋼材的來源，對於鋼鐵生產有重大的作用。
鑄鐵的熱處理技術在漢代有很大的發展，並臻於成熟。在南陽瓦房庄冶鐵遺址中所發掘的9件農具，經檢驗8件為黑心韌性鑄鐵，質量良好，有一些與現代黑心韌性鑄鐵已無大的差別。還有一部分白心韌性鑄鐵，白心韌性鑄鐵可製作耐衝擊、性能良好的手工工具，黑心韌性鑄鐵可製作耐磨的農具。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。
從發現的漢代冶鐵遺址來看，當時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，出現了專門的化鐵爐，這對於提高熔鐵的質量，獲得優質鑄件，有很大的好處。從南陽瓦房庄遺址看，化鐵爐的結構和築爐材料與煉鐵爐有明顯的區別，說明當時的煉鐵與化鐵的分工已很明確。
南陽瓦房庄冶鐵遺址出土化鐵爐7座，它的構築方法是：在平整的地面上，鋪築直徑約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。周壁和支柱的築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，根據遺址所出土的長方形耐火磚的尺寸來估算，支柱可能有15個左右，基上砌築爐缸底部。
爐體全用弧形耐火磚建造，從磚的內表面不同的熔融程度看，爐體可分為3個區域：爐口及其下三、四層磚磚長36cm，寬17cm，厚6～9cm不等，爐襯略現熔融，有許多龜裂紋道，溫度最低，為預熱區。爐體中部的三、四層磚，爐襯均有燒琉，說明溫度較高，應是還原區。再往下三、四層磚，爐襯普遍燒琉，甚至全部流下，露出磚體，這裡溫度最高，當是靠近風口的氧化區。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，弧形耐火磚是特製的成形磚塊，外敷草拌泥，厚約15～50mm，內搪爐襯，厚約40mm。根據出土時較完整的14塊耐火磚的弧度來看，化鐵爐最小外徑為1.16m，內徑為0.92m，最大外徑為2.3m，內徑為2.14m，其平均內徑有1.5m左右。
經鑒定，耐火磚均有砂粒和粘土配製，從石英砂的顆粒組成看，有渾圓狀的和稜角狀的白石英和少量長石，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，玻璃相中析出針狀莫來石晶體，有流動結構，均說明當時化鐵爐能夠達到相當高的溫度。
從遺址中出土的大量鼓風管的情況推測，化鐵時有可能已試用換熱式熱風裝置，有一種陶質鼓風管，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，據測定溫度，燒琉溫度當在12c之間。風管的這種燒琉狀態，有一種解釋認為，它可能是架設在爐頂上，作為預熱管道使用的。
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，方形的鐵砧和鐵鎚，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在一起，某些器形尚能辨認。由這種現象推測可能是分層裝料的結果。
從出土的爐襯看，斷面明顯分成三層，至少已經過兩次停爐和補爐，補爐的材料與耐火磚所用材料相同。根據出土的遺物推測，對於這樣大的熔爐，當是半連續操作的，每過一定時間，出一次鐵水，澆注一批鑄范。當熔煉過久或鑄范已畢需適時停爐。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，在戰國時代鑄造鐵器和銅器的技術上又有所發展。這時鑄造所用的范有泥范、陶范和鐵范，特別是鐵范的使用，使鑄造鐵器的質量及效率均有不同程度的提高。
從南陽瓦房庄發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%左右的細砂，加水調泥，製成模版，然後精工細雕地挖模面，按照嚴格的尺寸要求，塑制不同模面上的各個部位的形體。模面制妥後，塗上塗料涼干，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，到一定溫度之後停烘出窯，乘熱澆鑄鐵汁，在澆注時將澆口、冒口注滿鐵汁，以適應模腔收縮的需要。待鐵汁在模腔中凝固到一定程度之後，打開加固泥，脫去泥模，再打掉澆口鐵，即可獲得鐵質的鑄范。然後把鑄出的鐵上范、鐵下范進行合范，再將鐵范芯插入范腔中，並用某種鐵工具將鐵范捆紮夾固，以免澆注時鐵汁的熱漲作用而開裂。合范後，也可能入窯烘烤，乘熱澆注鐵汁，待鐵汁凝固到一定程度之後，打開鐵范，並打掉澆口、冒口鐵，便獲得產品。
鑄造技術方法的發展還表現在疊鑄技術方面。疊鑄技術就是把許多范片或范塊層層疊合起來，用統一的直澆道，一次澆鑄出多個鑄件。
這種方法在戰國時已經發明，它主要適用於小型鑄件的大量生產。到漢代疊鑄技術又有了進一步發展，如河南溫縣發掘的一處漢代烘范窯，出土有500多套疊鑄范，有16種鑄件，36種規格，一套范有4～14層不等，每層有1～6個鑄件，最多的一次可鑄84件，這樣就大大提高了生產效率。
南陽瓦房庄冶鐵遺址出土有幾件疊堆微熔遺物和三至五個「v」字形鐵犁鏵套疊遺物等，充分證明南陽是最早採用雙堆疊鑄技術的冶鐵大郡。
鑄范的設計也相當科學，范腔之間的泥層很薄，為使范面緊湊儘可能減少吃泥量，有些范的直澆口製成扁圓形，合范用的榫卯定位結構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，使邊厚儘可能一致，不但可以減少范的體積和用泥量，而且使散熱更加均勻，提高鑄件質量。
范芯的製造，除自帶泥芯外，形狀簡單的用泥條捺入芯座內。複雜的，如車（車口）泥芯，用泥質對開式芯盒製成。
南陽瓦房庄發現的東漢時期多堆式疊鑄（車口）范，范塊採用對開式垂直分型面，兩堆鑄范共用一個直澆道，使金屬實收率更高，澆注時間更少，說明疊鑄技術有了進一步的發展。
原文鏈接：
文章- 南陽郡古代的冶鐵技術?www.worlduc.com河南省南陽市 瓦房庄冶鐵遺址.漢（國六）?blog.sina.com.cn南陽北關瓦房庄漢代冶鐵遺址發掘報告_愛學術?www.ixueshu.com
最高贊答主已將煉鐵過程講的十分詳細了，但我認為還沒有完全回答題主的問題，在此稍做補充。
其實，古代煉鐵也是一個不斷發展的過程。
至遲在春秋晚期，古代勞動人民已經創造了在較低溫度（800℃－1000℃）下用木炭還原鐵礦石的方法煉出比較純凈但是質地疏鬆的「塊煉鐵」（也稱「海綿鐵」）。
這是一個氧化還原反應，發生條件為高溫，即不需鐵完全熔化也能發生。
此後，青銅鼓鑄技術不斷發展，鼓風進一步強化已經可使溫度達到1100－1200℃（銅的熔點為1083℃，鐵為1538℃）。
此溫度下，塊煉法中被木炭還原生成的鐵迅速吸收碳，使鐵開始熔化和全部熔化的溫度逐漸下降：含碳量為2.0％時，開始熔化的溫度1146℃，全熔溫度從純鐵的1538℃降低到1380℃；含碳量超過2.0％時，開始熔化溫度仍為1146℃，而全熔溫度繼續下降；當含碳量≥4.3％時，鐵全部在1146℃熔化。
當溫度在1146℃以上時，含2％碳的鐵碳合金已經局部熔化，出現液體，因此吸收碳的速度迅速提高，逐步熔化成為生鐵。於是，鐵就煉成了，如上文，這種方法煉出來的鐵一般碳含量都＞2％，熔點比純鐵大大降低，很容易被熔化，因此稱之為「生鐵」。
更新：下午匆忙間寫的回答，疏漏很多，專業所限，暫且講一下早期冶鐵技術的發展。
冶鐵工業所冶煉出的「鐵」，並不是純鐵，而是廣義的鐵，主要有三大類：熟鐵、鋼和生鐵，含碳量依次增加。
前文所講的「塊煉法」氧化還原所得到的鐵純度很高，即為熟鐵。
戰國晚期，冶鐵工匠掌握了把上述塊煉鐵滲碳制鋼的方法：與木炭中在900℃以上長期加熱或鍛造時在木炭中反覆加熱，碳滲入鐵內，成為鋼。
此後，「百鍊鋼」工藝形成，多次的反覆鍛打使鋼中碳的均勻性逐漸改善，鋼的質量有了較大提高。
西漢中葉以前，鍛件與鑄件分別用塊煉鐵和生鐵作為原料。（原因是塊煉鐵熔點較高，不易熔化澆鑄；而生鐵孔隙率高，機械性能差，不適用反覆的鍛壓。）
西漢至東漢早期，出現了炒鋼技術：將生鐵加熱成為半液體半固體狀態，並進行攪拌，利用鐵礦石或空氣中的氧進行脫碳，以獲得不同含碳量的鋼和熟鐵。
東漢末年或至遲在魏晉時期，為了便宜地生產器形複雜的鋼件，人民開始用生鐵鑄成器形，然後通過處理控制脫碳，使其不產生石墨，這就是「以鑄代鍛」，獲得了性能與鍛鋼相近的鑄件，大大節約了人力物力。
但炒鋼法中碳的含量不好控制，於是，在南北朝時期或者更早一些，人們開始把生鐵先炒成熟鐵，然後用液體生鐵進行增碳，以獲得鋼料，稱為「灌鋼法」。
至此，我國古代勞動人民已把各種煉鐵方法發展到基本成熟階段。
ps:我國創造生鐵並用以鑄成工具比世界各國早了1800年。
「白口鐵」、「麻口鐵」、「灰口鐵」等由於冶煉溫度和冷卻速度的不同，導致碳在鐵內的存在形式不同以致性質有所差別的鐵由於篇幅原因在此不多加介紹。
如有謬誤，敬請指正。
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澳洲小哥的視頻了解一下，徒手沒有任何工具，自己製造工具到煉鐵
製作鼓風機 製作木炭 製作高爐
他有多次煉鐵的視頻
最後澳洲小哥是真厲害
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古人非常聰明的，你造他們怎麼提煉水銀么？？因為副產物對人體有害，他們還專門用一個設計消除這種副產物的。我查文獻時候都給古人下跪了好吧推薦閱讀：