随着高炉高度的不断增加，容积也不断提高。为了给高炉提供充足的风力，人们在高炉上开了4个风口，每个风口使用一个大皮囊，以此来提高鼓风量。但是风口的增加也需要更多的人力，如在荥阳出土的44立方米高炉需要十二个人同时操作。如果考虑到轮换，就需要三十六名工人。因此，解决风力的问题是十分关键的。

东汉时期，南阳太守发明了一种水利鼓风设备——水排。水排是应用水力激动机械轮轴打动鼓风囊，使皮囊不断伸缩，给冶金高炉加氧。水排的使用，为高炉提供了充分的氧气，因而可以进一步提高高炉的温度，提高冶炼的效率。而西方国家直到12世纪才出现了水利鼓风设备。

这里就要说一下生铁、熟铁和钢。生铁，三者都是铁的冶炼品，但是三者的特征却有很大的不同。生铁坚硬、耐磨、铸造性好，但脆，不能锻压；熟铁相对柔软，塑性好，可以拉成丝，但是硬度不够；而钢则具有两者共同的优点，不仅硬度强，且韧性好，是古代铸造兵器的最佳材料。之所以有这些不同的特征，在于其含碳量不同。生铁的含碳量较高，超过了2%，熟铁的含碳量低于0.05%，而钢的含碳量则介于两者之间。

汉代铁器

在西周时期，中国就拥有冶炼生铁的技术。而在春秋战国时代，又出现了冶炼熟铁的方法。冶炼熟铁需要将温度提到了1500多度，达到铁的熔点，使得铁矿融化，然后流入方塘。人们使用工具搅拌，使得碳氧化而排出。但是如何炼出钢却需要更高的技术。在汉朝时期，人们已经掌握了两种炼钢的方法。第一种是将生铁中的碳排出，叫做脱碳炼钢法；第二种是在熟铁中加入热渗碳，以提高熟铁的含碳量，使之成为钢。

《梦溪笔谈》中的炼铁

在这两种方法中，第二种方便工艺复杂，难以操作，限制了钢铁的冶炼规模。因此，在汉代多使用脱碳炼钢法。在脱碳技术中，汉代发明了一种炒钢技术。炒钢主要是将生铁加热到1200度，使之成为半溶的状态。然后通过不断的搅拌，增加碳和氧气的接触面积，使得碳氧化。随着温度的不断提高，生铁中的碳含量不断减少，逐渐演变成为了钢。当然，如果继续提高温度和继续搅拌，就可以成为熟铁。这些刚经过锤炼，也就可以成为优质的钢材。