1975年，郑州市文物部门在古荥镇对古荥冶铁遗址冶炼区进行了首次考古发掘，发现两座大型炼铁炉残迹，东西并列。其中位居东部的一号炼铁炉结构复杂，规模最为宏大。在一号冶炼炉南面不远处，填埋有大小不等的10余个积铁块。积铁块是由于冻炉事故造成的炉内铁液结块，其中3块属“巨无霸”型，重量超过20吨。2号炉建在早期炉基之上，呈南宽北窄的“凸”字形状，面积稍逊于1号炉基，但建筑风格和方法与1号炉基相同。在炼铁炉周围还有水井、水池、四角柱坑、船形坑等冶铁配套设施以及矿石场、32座陶窑、两处炉渣坑。这次发掘还出土很多陶范、陶器、铁器与熔炉的耐火砖、鼓风管残块。在陶模和铁器上刻铸有“河一”铭文，证明这处冶铁作坊应为西汉中晩期河南郡第一冶铸作坊。冶铁高炉是目前我国发现的西汉中晚期容积最大的炼铁炉，标志着我国冶铁铸造技术居于当时世界领先水平。
    2015年8月至2016年6月，为配合荥阳故城遗址公园建设，在市文物局的支持下，郑州市文物考古研究院与郑州市古荥汉代冶铁遗址博物馆对冶铁区南部进行考古发掘，揭露面积1250平方米，清理出东西并列的长廊型房基两座以及水井一眼、窑址一座、水池一个，对船形坑进行复挖和解剖，为深入了解冶铁遗址功能区分布及冶铸工艺流程提供了珍贵的实物资料。古荥冶铁遗址面积12万平方米，至今发掘面积只有2950平方米，根据发掘情况及其相关研究成果，大致谈谈其功能区的布局、工艺流程和一些重要的学术意义。
    冶铁遗址功能区布局情况
    从古荥冶铁遗址发掘出的遗迹现象及其布局位置看，有冶炼高炉、矿石料场、道路、四角柱坑、水井、水池、船形坑、窑址、房基和灰坑等，分属冶铁、铸造、服务保障等三大功能设施。冶铁区的中心是两座冶铁高炉，并以此布局相关设施：四角柱坑是为冶炼炉上料的高架设备，处于两炉与矿石料场之间，这样就组成一个便利完整的上料系统;1号高炉南有水井，北有砖砌的水池，便于冶铁用水之需，这种供水系统也是比较合理的;1号炉北部、2号炉西南是巨大的炉渣堆积区，1号炉南部是积铁块填埋坑。窑址分布于冶炼场周边附近，具有烘范、铁器加热处理或烧制陶器、陶范等作用，应与铸造铁器有关。从整体情况看，冶铁和铸造应是一条龙式的，如此盛大规模和复杂的工艺流程只是遗址发掘部分所展现的粗略概况。这样的熔炉应是冶炼铸造相间操作的，即冶铁一段时间，出一次铁水，浇注一批铸范，然后再继续冶铸。当熔炼过久或铸范浇毕，需适时停炉，冶铸工匠必须精确地掌握熔炉的操作程序。

2015年至2016年发掘的区域主要有两座长方形房基、窑址、水井、水池和灰坑等，都属北部冶铸场服务性的工作区，其中两座房基、窑址开口地表之下，应是与1号2号炼铁炉同时期建筑，中间的水井、水池包括H1、H5灰坑(水池的可能性较大)则为较早的设施。
    生铁冶炼的历史地位和学术价值
    根据考古发现，我国最早的冶铁高炉产生于汉代。汉代的冶铁高炉遗址在河南、江苏、北京、新疆等地都多次被发现，而郑州古荥镇一号高炉是容积最大、结构最先进的一座。经过复原，椭圆形炉体高6米，长径两侧各设置二个鼓风口，这种炉体结构能克服风力吹不到中心的难题。夯土技术是我国传统的建筑手法，在古荥冶铁高炉建造中不论是盘筑炉基还是夯筑炉壁，都智慧地运用了这项技术，故能把冶铁炉建造得既高大结实又十分保温。这种结构的高炉，是当时最先进的炼铁设备。改进后的炼铁炉能够容纳50立方米的铁矿石料，每天生产生铁达1吨之多，可见炼铁效率之高。古荥冶铁遗址发现2座炼铁炉基，如果同时生产，年产量可达720吨。在2000年前，这个产量不仅在中国，就是在整个世界也都是第一位的，绝对是惊人的伟大成就。
    冶铁技术最早出现在小亚细亚的赫梯帝国，赫梯人掌握冶铁技术是在公元前1400年左右(我国商代中期)，包括后来的西方国家直到公元14世纪，一直处在冶铁技术早期的块炼铁阶段。块炼铁是含杂物较多的海绵状固体铁块，质地柔软，能锻不能铸，难以制作形状较复杂的器物。这主要是炼铁炉构造、鼓风、燃料等技术决定了炉温不能使铁质熔成液体所致。因此，冶铁技术的原始使得产量不大，品质不高，铁器在生产生活和军事方面的应用十分有限，并不能完全替代铜器在社会发展中的地位。
    冶铁技术传入中原后，在发达的青铜冶炼技术的基础上，运用炼铜炉结构方面的技术成就，改用炼铁高炉，提高鼓风能力，很快发明了冶铸生铁、炒钢等技术，秦汉以后我国的冶铁技术就长期领先于世界。生铁(也叫铸铁)则是在摄氏1150到1300度的高温下冶炼出来的。生铁出炉时呈液态，可以连续生产，浇铸成型，非金属杂质少，质地比较坚硬，生铁的冶炼工艺和技术均比块炼铁要求更高。这种把铁熔化成液体的技术是需要炼炉科学、矿石拣选、矿料装炉、鼓风、燃料等一系列技术综合达标才能完成。重达20余吨的积铁块就是炼成的铁液停滞在炉腔而不能完全流入熔池形成的事故，严重的冻炉事故往往会造成停炉生产。这样“巨无霸”型的积铁块在古荥是深埋地下的废料，这种情况也只能出现在汉代高炉炼铁，从侧面反映出当时巨大的冶铁生产能力。中国的生铁冶炼显然是最先进的冶金技术，是世界冶金发展史上的一次大革命，推动了生产力巨大发展。

在古荥冶铁遗址发现梯形铁块30多公斤。这些铁块经化验含碳量仅有0.1%，是退火脱碳处理的铸铁钢坯。梯形铁块就是古荥冶铁作坊生产的优质钢铁产品，分销各地铁铺后由铁匠煅制具体的铁器用具。这项制造钢铁的方法就是炒钢技术，即将生铁炒到成为半液体半固体状态，利用铁矿物或空气中的氧进行脱碳，借以达到需要的含碳量。炒钢技术的发明，也打破了生铁不能转变熟铁的界限，使块炼铁、生铁原先各行其是的两个工艺系统进一步结合，成为统一的钢铁冶炼体系。
    从块炼铁到铸铁发展到钢铁，应有很长的循序渐进的发展过程。由于有成熟的青铜冶炼技术作基础，我国古代冶铁技术一开始就是高起点、大发展阶段，三项技术几乎是并列出现的，西方国家开始炼铁的时间比我国要早，但直到公元14世纪才出现铸铁，反而比我国落后了近2000年。
    《盐铁论·水旱篇》云：“农，天下之大业也;铁器，民之大用也。器用使得，则用力少而得作多，农夫乐事劝功。”从古荥遗址出土大量农具产品看，由于采用高炉炼铁和钢铁产量提高，铁器已推广普及到社会各领域中及日常生产生活，促进了经济文化的极大发展。汉代雄厚强大的国力，就是在发达的冶铁业基础上昂扬崛起的。
    冶铁盛名的“天下名都”
    荥阳故城始建于战国时期，秦汉时期盛兴，北魏孝文帝太和十七年(公元493年)城废。荥阳故城北依邙山黄河为险固，南以嵩岳作屏障，西据虎牢伊阙之关隘，东达齐鲁有河淮水利，自古华夏繁荣腹地，历来兵家必争之枢纽。由于水土自然条件优越，水陆交通便利，农商手工业发达，秦汉时期荥阳城号称“天下名都”。
    古荥汉代冶铁遗址就位于荥阳故城西门外200米处。蔚为壮观的两个炼铁高炉，众多与之配套的水池、水井、船形坑、烘范窑、长廊形作坊、铁矿石料场等建筑设施以及陶范、铁器、陶器等器具，生产十几种铁器品牌，说明这个遗址不仅规模庞大，而且拥有巨大的生产能力。一些铁器和陶范上铸刻有“河一”铭文，证实这就是闻名遐迩的河南郡第一冶铸作坊。
    在汉代，由于铁器的广泛使用，冶铁业事关国计民生，成为国家经济发展的支柱行业，元狩四年(公元前119年)汉武帝将冶铁业收归国营，由中央统一管理。据《汉书·地理志》记载，全国设置铁官49处，各辖若干冶铁作坊。地处中原的河南省，发现汉代冶铁遗址最多，是西汉时期最重要的冶铁基地。河南境内汉代铁官设有6处，而且规模都比较大。根据考古资料，郑州古荥冶铁遗址出土铁器上有“河一”铭文，应为河南郡第一冶铁作坊;巩义市铁生沟遗址出土铁器上有“河三”铭文，应为河南郡第三冶铁作坊;南阳瓦房庄遗址出土铁器上有“阳一”铭文，应为南阳郡第一冶铁作坊。目前发现的冶铁遗址有30余处，面积达到1万平方米的已属大型作坊，面积12万平方米的古荥冶铁遗址是当之无愧的西汉冶铁方面的龙头作坊，为汉代经济文化发展做出了重要贡献。
    古荥冶铁遗址出土铁器318件，其中有犁、犁铧、铲、锛、钁、臿等农具206件，还有圆铁夯、釜、灯盘、钉、钩等生活用器，另有少量的凿、矛、齿轮等其他器具和兵器。铁铲、犁铧、钁等10余件铁器或陶范上刻铸有“河一”铭文，表明这些铁器是作坊生产的品牌产品。古荥冶铁遗址仅出土4件铁矛兵器，采用熟铁锻打，质地坚硬、刃部锋利，延展性能比铜器更加优越，扩大了士兵的攻防范围。梯形铁块的脱碳钢坯，可能更适于销往各地的铁铺以便锻造所需的铁器。如此看来，由于汉代的冶铁业发展，我国成为最早进入钢铁时代的古代国家，为汉武帝时代铸就了雄霸天下的“铁骨汉风”。罗马学者普利尼在《自然史》中就曾特别提到，中国汉代的铸铁制品品质最优，享有盛名，在当时的罗马帝国备受青睐。