萧梁钱币铸造工艺模拟实验报告

萧梁钱币铸造工艺模拟实验报告

董亚巍¹ 施继龙²周卫荣²戴志强³王昌燧^2,4

（1.鄂州市博物馆，湖北鄂州 436000；

2. 中国科学技术大学科技考古研究室，安徽合肥 230026 ；

3.中国钱币博物馆，北京 100031；4.中国科学院研究生院，北京 100039）

摘要：

中国古代的铸钱工艺从先秦至六朝皆系范铸工艺，隋唐以后采用砂型铸钱并一直沿用至清代末年。在这两种工艺之中应当有一个技术过渡期，从目前田野考古发现的铸钱遗址看，这个过渡期应在六朝。

对于批量铸钱而言，范铸法铸钱技术最高形式即为叠式浇铸，而叠铸技术水平最高者，莫过于萧梁时期的双面纹叠铸范，它不仅以省工省料见长，并且一套范一次浇铸的钱数可达到500枚左右，这是汉代叠铸钱工艺无法实现的。本文通过模拟实验验证了萧梁时期的无榫卯双面纹叠铸钱工艺的可操作性，力图阐明六朝萧梁时期铸钱工艺中制模制范技术的先进性，以及与汉代传统叠铸钱工艺的技术比较。

关键词：六朝；萧梁；叠铸；双面纹叠铸范

序言

六朝萧梁时期的铸钱工艺，虽然也采用了传统的叠铸技术，但与两汉包括王莽时期的叠铸工艺有着较大的区别。两汉的叠铸范片是用泥料在金属模盒（泉界称之为母范）中夯制出的，所以，其叠铸范片都是一面为钱腔面，另一面则为无钱腔的夯型面，范片的厚度一般为8-10mm左右。这种钱范片合范时两片范钱腔面与钱腔面对合后成为一套范，然后一套套的叠压起来，叠够一定的高度后外糊草拌泥成为叠铸范包；经阴干及焙烧后，熔铜浇铸成钱。本文要论述的萧梁时期制作的叠铸范，却是两个面都具有钱腔而没有夯型面的范，其范的厚度较薄，一般为2.4-2.8mm左右。

为了对萧梁时期的钱范有更多的了解，中国钱币博物馆、中国科学技术大学及鄂州市博物馆的科研人员组成专题研究课题组，联合对萧梁时期双面叠铸范进行系统研究。2003年7月，课题组一行到南京大学考古与艺术博物馆及镇江博物馆考察了这种萧梁时期的双面叠铸范。从叠铸范的横断面看，每两片范合起来的钱腔厚度约0.8mm，每片范钱腔的深度约0.4mm，范片的厚度为2.4-2.8mm，其颜色有红色，有中间黑色四周红，有些甚至通体黑色^【1】，如同在墨汁里蘸过一般。从叠铸范的横断面可以清楚地看到，每一单片范都是两面有钱腔，每个钱腔的深度都为铸出钱厚度的一半，每片范两面各设8枚钱。按从南京大学考古与艺术博物馆的陈列柜中看到较为完整的叠铸范包长度约为300mm计算，加上每层的积累误差，镇江的萧梁双面叠铸范最少可以叠100层。若照此计算，每套叠铸范包理论上可铸出800枚钱币。

为了进一步研究萧梁钱的制模制范工艺，课题组于当年10月至11月在鄂州市博物馆对萧梁时期双面叠铸范进行了模拟实验。

制范首先要制模。考虑到两个面都有钱腔的范不可能在一般常见的模上夯制出来，只能在上下都有钱模的前提下才能压印出双面范。又考虑到出土的萧梁时期双面叠铸范的范料非常细，不属散土夯打出的，是属于磨细的泥料经湅制、陈腐后在双面模中压印出的。因此，我们制定了一套制作双面范的工艺流程如下：

a、设计制作双面压范模；b、磨细泥料并湅制、陈腐；c、压印双面范；d、阴干及外糊草拌泥；e、焙烧泥范；f、浇铸；g、清理。

下面将我们进行模拟试验的工序及步骤分别讲述如下。

1、设计制作双面压印模及制范浇铸

在设计模具时，我们首先考虑不能脱离时代背景，只能按照当时人们完全可以做得到的办法去考虑、去设计模具，须设计出一套可以同时对泥料两面进行一次性压印出钱腔及横浇道、又容易压出双面钱纹的模具。古代的模可能为金属质亦可能为木质，为刻制方便，我们暂且用有机玻璃替代，主要是为了模拟工艺过程。因课题组在两地考察时看到的萧梁时期双面叠铸范的为正方形，其规格大多为78×78×2.7mm，模拟实验也按照这个规格进行了设计。考虑到泥范在阴干过程中会有所收缩，所以将设计尺寸放大了0.2mm。如图1所示，将这套模具分成4块，图中1为正方形底板，其边长为180mm，其厚度为20mm。在底板上开挖一个78.3mm×78.3mm×5mm的方槽。图中2为方形框,其框边长为150mm，其厚度为20mm，中间方孔为78.2mm×78.2mm。图中3为下压模，外形尺寸为78mm×78 mm×20mm，以中心均布8枚钱型，钱型厚0.4mm。图中4为上压模，外形尺寸为78mm×78 mm×20mm, 以中心均布8枚钱型，钱型厚0.4mm，中心有一个10mm圆孔用以开挖直浇道。开挖出直浇道后，再设置横浇道通向中心的四枚钱。如图2^【2】所示，此范为边长78mm的正方形，中心设直浇道,在范的四个边中每个边3枚钱的中心线都与范的边缘等距离；范面共8枚钱，四个角的四枚钱未开设横浇道，其边缘分别与中间两枚钱的边缘相通，浇铸时铜液是通过中间的钱腔流入四角的四枚钱的。从图中可以看出，此范的每个面都不存在方向性，只要面向不错，可实现任意方向叠压。

1.1配制、湅制、陈腐泥料

我们将焙干的生土经电磨磨细至80目左右，按比例加入草木灰及南京红砂并拌均后散水陈腐24小时后，将闷湿的泥料反复摔打揉搓、陈腐。反复数天后，泥料的含水量日趋均匀，陈腐一周后可用塑料布盖好待用。如果掌握不当，泥范在阴干过程中由于水份向外迁移会产生应力而变形，课题组认为：掺砂后砂粒在范料中起到了阻断应力的作用，使阴干过程中的变形倾向得以缓解；草木灰是耐高温的物质，如果不加入草木灰，浇铸时由于泥料表面承受不了金属液充型造成的快速升温，会出现范面猛然受热而崩块造成废品；范料中加入草木灰后，会大大提高陶范表面的热稳定性。因此，我们在配制泥料时加入了25％的草木灰。考虑到萧梁朝在南京、镇江等地铸钱，南京地区多产红色的型砂，这种型砂粒度非常细，透气性能好，含泥量5％，几乎全国各省的铸造厂都采用此砂作为小型工件的造型用砂。萧梁时期的双面叠铸范是经双面模压印出的，泥料的粒度很细，必须加入粒度较细的砂，如果加入一般河砂，其粒度太大必须磨制。所以，我们在配制泥料时加入了20％的南京红砂。

1.2压印双面范

在压模前需将泥料擀压成3mm厚的泥片。我们做了个3mm厚的长形木框，木框中的空宽为78mm,如图3所示，将木框放在石板上，将泥条放入木框中擀压成3mm厚、78mm宽的泥片。泥片的厚度擀压均匀后切成78mm×78mm的正方形泥片，就可用于压制双面范了。我们组织了三位工人，一人擀压泥片并将泥片切成78mm×78mm的正方形，两个人进行压印泥范，由于第一次进行这种工艺的操作，4天时间压印了2000多片双面范。制作双面范片操作时，将下压模放入底板的方槽中，使下压模被固定在方槽中不能活动，将框子套在下压模外，将擀压成3mm厚并切成78mm×78mm方形的泥料放置在下压模面上，将上压模放入框子中心的方孔中，使上下压模隔着泥料形成上下钱模的对称,用一个小木垫子垫在上压模上，用铁锤敲打木垫2至3次，由于泥料片的质地十分揉软,经锤敲打木垫2至3次后取出的泥范片成型率都很好。压成型后，用一个管状竹棍从上压模中心孔向下挖出泥料为浇道，卸下外框，卸掉上、下压模，一片双面都具有8个钱腔，钱腔的深度为0.4mm，横浇道连着钱腔的泥范就这样制成了。

1.3外糊草拌泥及阴干

当一片片的泥质双面范被压印好后，叠起来进行阴干3天后，在泥范外糊上了草拌泥。草拌泥的组成是浠泥料中加入20％的稻谷壳，在经数天阴干的叠铸范外用草拌泥糊起来形成叠铸范包，将每层之间的缝糊严。当糊到最上面一层时，在中心的直浇道口中插上一根锥形小木棍，以防止草拌泥将直浇道口堵塞。在最上面多糊一层草拌泥，拔小木棍时先向外一周运动，使草拌泥形成一个漏斗形的浇口杯，然后再拔出小木棍。当糊草拌泥结束以后，放置在室内继续进行阴干。糊上草拌泥后的叠铸范包又阴干了15天，我们观察到在阴干过程中叠铸范包的四个角先干，四个面的中心部位保持了长时间缓慢的干燥过程，直至15天后整个叠铸范包才显得干燥。

1.4焙烧叠铸范包

经阴干后叠铸范包的外形感观上是干的，这只是说明范料中的自由水（游离状态水）基本挥发的与空气湿度保持了一个相对平衡状态，范料中的结晶状态水却丝毫未得到分解。结晶水的分解需要在高温下进行，浇铸时范腔内会因受近千度的热能分解结晶水，使范腔释放出气体而造成浇铸废品，所以范必须在窑内进行焙烧，其作用是为了最大限度的脱水。装入倒焰窑之前，用小软泥团将每个叠铸范包的浇口杯堵住，以防止在焙烧过程中燃料灰进入双面叠铸范的浇口杯。开始烧制时先低温焙烘，经6小时预热过渡后逐渐以每小时100℃升温约至1000℃保温10小时。经过约30个小时的烧制后，叠铸范包中的结晶水才被分解完。停止送风，打开窑盖降温。降温后将烧成陶质的叠铸范包从窑中取出，放置在干燥的地面待冷却。当叠铸范包的温度与室温完全相同时，可进行浇铸。

1.5熔炼合金及浇铸

我们采用了六朝萧梁钱币中常用的合金化学成分，按Cu65％、Sn5%、Pb30%的比例进行配料熔炼。我们采用了焦碳坩锅炉，采用15号坩锅一次熔炼12Kg合金，熔炼温度约1100℃。当合金熔炼好后在炉内静置5分钟待铸。用潮湿的散砂在地上铺一砂床，将彻底冷却的叠铸范包放置在砂床上，将叠铸范包的底部埋好，以防止浇注时铜液从范包的底部溢出。当范包的底部都埋好后就可以浇铸了。

1.6清理铸件

因我们采用了冷范浇铸工艺，当浇注完成约10分钟后手拿浇注过的叠铸范包时并未感觉到烫手。将浇注过的范包最底层的一片范揭开，便露出了一层8枚钱。用螺丝刀撬钱，较容易将钱从钱树上撬下来。每撬一层钱，需损毁掉一层陶范片。这样一层层很快可将一个钱树上的钱全部撬下来。

2、实铸情况

我们共试铸3次。前两次都因存在工艺上的问题而使浇铸没有成功。经过两次的失败，分析原因总结教训，逐个解决问题后才使第三次浇铸得以成功。

2.1第一次浇铸存在的问题是铜液浇不足

图4为第一次试铸后揭开最下面一片范时的情况，可以看到，8个钱腔全都没浇足。同时还可看到，在未浇足的钱腔中其颜色还是红的，这说明铜液不曾充到位。如果接触过铜液，钱腔就会成为黑灰色。经过分析，我们认为是横浇口的深度不够，铜液的横截面积小，充型时的流量达不到充型要求所致。

2.2第二次浇铸存在陶范发气现象

接受上一次失败的教训，我们在原来的横浇口的基础上又挖深了所有范片的横浇道，使其增大横浇道的截面积，糊上草拌泥进行阴干、焙烧及浇铸。图5为挖深了横浇道的双面叠铸范的上下两个面。图6为第二次浇铸后揭开最下面一片范时的情况。可以看到，所有的钱腔都有黑灰层，尽管在一些钱腔中钱形不全，但可说明铜液曾经充型到位，证明挖深横浇道起了作用。经分析，这次没浇铸成功的原因较为明确，是陶范未烧到所需温度，范片中的结晶水没有彻底被分解完，当铜液充满钱腔以后，因受千度的热能影响，范腔中未被彻底分解完的结晶水马上分解并被释放出来，造成范腔产生出一定量的气体所致。

2.3第三次试铸成功

吸取范腔发气的教训后，我们考虑到在镇江博物馆里看到出土的双面叠铸钱范几乎全部为黑色。当时因没有实验失败的教训，看到这些黑色的范以为是偶然烧过了头。经过这次失败后我们才意识到那是有目的的烧制而成。所以，在烧制第三窑双面叠铸钱范包的过程中，不但加大火力提高了炉温，而且延长了烧造时间，共烧了30个小时。当停风后打开倒焰窑窑盖时，在几分钟内基本看不见范而只见一片白光。当打开窑盖数分钟后，才逐渐能看清窑中的范包。图7为打开窑盖数分钟后的情景。因这次焙烧的范包达到了浇铸的要求，使浇铸得以顺利进行。图8为将范彻底放凉以后正在浇铸的情况。图9为这次浇铸出的双面叠铸钱树，可以看到，未浇成的钱很少。从铸出的钱树看完全可以认定，这次的浇铸实验是成功的。

3、问题的讨论

3.1萧梁时期超薄型双面叠铸范与传统范铸技术及汉代叠铸范的工艺技术比较

历史总是在不停地向前发展，落后的技术总是会被先进的技术所取代。先秦时期的铸钱技术不规范，是由于各国币形不统一，导致各种钱币的制模制范技术不尽相同。石范、铜范及陶范都在不同程度地使用。西汉文景时期的叠铸钱工艺彻底结束了这一纷乱的局面，开创了中国铸钱史上的无榫卯单面叠铸技术，此技术经王莽时期发展成有榫卯单面左右对称叠铸范一直沿用至六朝。

若使用传统的范铸技术铸钱时，一枚钱的两个面需要分别在两个模上夯范，对合后才能铸出两面不同的钱。使用这种工艺铸钱，必须采用较为复杂的分型制模技术及分模制范技术才能夯成整套泥范。这种技术的应用，明显是继承了战国时期铸制青铜器的范铸技术设计思想。对于铸造钱币这么简单的几何形状的铸件而言，其制模工艺显得太复杂。由于这种泥范体积较大，在阴干及焙烧过程中变形倾向较大，因此废品率相对高。叠铸范的先进性结束了过去这种较为繁杂的分型制模及分模制范工艺，改进为在同一个金属模盒（泉界称之为母范）中设置左右对称的榫卯结构，钱纹也在同一金属模盒中设置左右对称，实现了在同一个金属模盒中夯出的无数个范片都可以任意两片范对合。将过去那种体积大、容易变形的泥范缩小，大大降低了阴干过程中的变形倾向，提高了成品率，使其相对省工省料易于操作，并使过去必须要在两个模上分别夯制出的正背两片范对合，改为在一个小小的金属模盒中得以完成左右对称的可以对合并带有榫卯的单面范，这是汉代叠铸钱范的先进性，亦是汉代叠铸钱范不可缺少的重要标志。

3.2六朝双面叠铸范的技术进步

与汉代叠铸钱范相比，六朝萧梁时期的双面叠铸钱范去掉了榫卯结构、去掉了左右对称，将范设计成正方形，以直浇道为中心将8枚钱分别环绕对称设置在两个模上；其中一个模的8枚钱全设有“五铢”钱纹，另一模的8枚钱则全无字。制出泥范后在叠压范片时，只需注意同一方向叠压，即任意方向全部将有字的一面向上叠压，或任意方向全部将无字的一面向上叠压。当叠压数十层后，只需用直木板将叠铸钱范的外部夹整齐，就完成了每个钱纹两面的对合。这一项改革又省去了一道工序，即汉代单面范子母扣对合范的工时。这种钱模显然已摆脱了汉代数百年以来制作金属模盒必设计榫卯结构的设计思想，才使得范片叠压时再不需要考虑方向及对称，工序工时都得到了大解放。

汉代叠铸钱范每一个单面范厚度约为8mm左右，每两片范对合后为一层，按每个叠铸范包高300mm算，约可叠压37层，每层8枚钱，一次可铸出296枚钱。而萧梁时期的双面叠铸范包，一次铸钱约800枚，明显提高了工效。双面叠铸范片厚度不足3mm，从用料而言比单面叠铸范片8mm厚的用料省去了八分之五。

3.3遗址出土的双面叠铸范的颜色为外红内黑

萧梁时期的双面叠铸钱范的泥料是经过湅制的，其含水量稍大且颗粒细，如果按东汉叠铸范包的烧造规范进行焙烧，就不能彻底分解双面叠铸钱范中的结晶水，其结果必然会造成上述第二次浇铸实验过程中范腔产生气体，从而铸不出完整的钱。我们在考察遗址出土的萧梁双面叠铸钱范中，看到有许多范片为黑色，应为先民进行高温焙烧所致。推测先民在制作此范的初期，不乏有按常规焙烧此范而出现浇铸时范腔发气的情况，总结经验教训后提高了窑温延长了焙烧时间才使范片烧黑。范片之所以能被烧成黑色，是因叠铸范外糊有一层草拌泥，在正常烧造时随着不停地进风，氧气也必然随风进入窑内，在

1000℃以下时窑内尚处于氧化性气氛，在这种氛围下烧出的范，外观及内部都为红色。当超过1000℃以后，随风进入窑内的氧已不够用，被草拌泥糊实了的范体内部处于一个相对封闭的状态。在高温缺氧的环境中，叠铸范包的中心部位处在还原性气氛中。如果长时间处在这种气氛中，会逐渐形成外面红中间黑的结果。我们在考察镇江出土的双面叠铸钱范时，看到大多也是呈现这种现象。从我们进行的模拟实验来看，这种双面叠铸范包在烧造过程中要比散土夯制的泥范烧制温度高、烧制时间长，前两次的失败就说明了这一问题。由于我们在进行烧制泥范时无测温设备,仅凭经验估算窑温最高时约为1000度左右。关于古代萧梁钱范样品和现代模拟实验中钱范的烧成温度问题，课题组将另文探讨^【3】。

结语

综上所述我们认为，萧梁时期双面叠铸范铸钱工艺达到了历史上叠铸钱工艺的顶峰, 亦是中国古代范铸法铸钱技术的顶峰。这种技术的先进性在于它的模具设计实现了上下模对称使用，解决了数千年来范铸技术中的分型问题，实现了分模制范集中于一套模上由一人操作成型；其模、范设计的思想，明显是在汉代传统叠铸的基础上围绕节省原材料节省工时提高工郊而改进的。对于古代范铸法铸钱工艺而言，再没有比萧梁时期双面叠铸范工艺更为省工省料省时的铸钱工艺技术了。与此同时，萧梁时期双面叠范铸的焙烧温度亦是古代陶范烧造温度最高的。在没有新的考古资料被发现之前，可以把萧梁时期的双面叠铸范工艺看作是从古代范铸法铸钱工艺向砂型铸钱工艺过渡前的最后一种范铸法铸钱工艺。

参考文献：

【1】施继龙王昌燧戴志强董亚巍周卫荣《萧梁钱范原料的矿物组成及其处理技术初探》，《中国钱币》2004年3期第11页表1中钱范样品基本描述NJ4条。

【2】此叠铸范包图摘自杨明生2003年11月19-20日在南京召开的“六朝货币与铸钱工艺学术研讨会”上公布的南京出土萧梁公式女钱范，与此范浇铸系统设置完全相同的，还见于范卫红《南京出土萧梁钱范、铁钱初识》《中国钱币》2000年2期及镇江古城考古所《镇江市萧梁铸钱遗迹发掘简报》，《中国钱币》1999年3期。

【3】施继龙等，萧梁钱范烧成温度的测试分析，待刊。

The simulation experiment of the coin-casting techniques of the

Liang Dynasty in the Six Dynasties

Dong Ya-wei¹Dai Zhi-qiang²Zhou Wei-rong² Shi Ji-long³ Wang Chang-sui^3,4

(1. Ezhou Museum, Ezhou 436000; 2.China Numismatics Museum, Beijing 100031;

3. Archaeometry Laboratory, USTC, Heifei 230026; 4.Graduate School, CAS, Beijing 100039)

Abstract

The ancient coins were casting with clay moulds from Qin Dynasty to the Six Dynasties and sand casting with master coins after Sui Dynasties to Qing Dynasty; the transitional period between these two technologies was the Six Dynasties. For the large-scale of coin casting, the stack casting technique with double-faced-pattern mould of the Liang Dynasty in the Six Dynasties was the most advanced coin-casting technique, which could obtain very high efficiency. This paper introduces the simulation experiment of the stack casting techniques with double-faced-pattern moulds of the Liang Dynasty in the Six Dynasties, and discusses it’s function in the transitional between casting with clay moulds to sand casting with master coins.

Key words: the Liang Dynasty in the Six Dynasties; stack casting; double-faced-pattern coin mould