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1894年，由于詹天佑在铁路工程中的出色成就，英国工程师学会选举他为该会会员。在中国当时科学技术都十分落后的情况下，詹天佑确实为中国人，为我国工程技术界争了一口气。
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但是，更使中国人民和工程技术界引为光荣的，乃是詹天佑主持并胜利建成了连结北京和张家口的京张铁路。这是一条完全由中国自己筹资，不用一个洋工匠，完全由中国自己的工程技术力量，自行勘测、设计和施工建造的铁路。中国自办京张铁路的消息传出之后，一些外国人都把它当为笑谈，有的还讽刺说建造这条铁路的中国工程师恐怕还未出世。詹天佑担当了京张铁路的总工程师，他勉励参加勘测选线的工程人员说：“全世界的眼睛都在望着我们，必须成功”，“不论成功或失败，绝不是我们自己的成功和失败，而是我们的国家！”
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京张铁路全长两百多千米，“中隔高山峻岭，石工最多，桥梁又有七千余尺，路险工艰为他处所未有”，特别是“居庸关、八达岭，层峦叠嶂，石峭湾多，遍考各行省已修之路，以此为最难，即泰西诸书，亦视此等工程至为艰巨”，“由南口至八达岭，高低相距一百八十丈，每四十尺即须垫高一尺”【77】。
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在勘测路线过程中，詹天佑不辞劳苦带领他的学生和其他工程人员，往返数次，勘测三条路线。最后选定了经过南口、居庸关、八达岭的现行路线。
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在设计最艰难的关沟路段时，詹天佑经过仔细测量，使隧道长度比原来英国工程师金达设计的方案减少了2千米。为了减少线路的坡度和山洞长度，他在青龙桥东沟采取了“人”字形爬坡路线，并且用两台大马力机车调头互相推的方法，解决了坡度大机车牵引力不足的问题。这些都是他在设计过程中的一些独创性的成果。关沟路段包括有居庸关、八达岭、五挂头、石佛寺等四个隧道工程，总长度1645米。最长的是八达岭隧道，长1091米，居庸关第二，长367米。
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在隧道的施工过程中，曾遇到渗水、塌方、通风等困难，外国人常常在报刊上进行讽刺和干扰。他们认为“中国不能担负开凿山洞工程，因为中国没有通风机和抽水机，势必雇用外国包商”【78】。但詹天佑以身作则地带头挑桶排水，和工人吃住在一起，并且采取了各种土洋结合的措施，解决了定向、出水、塌方、通风等问题。两条隧道分别于1908年4月和5月接连凿通。
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在施工中詹天佑还因地制宜，就地取材，用自造的水泥和当地的石料建成了一些石桥以代替铁桥，使线路的成本大为降低。
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京张铁路1905年9月动工，1909年8月建成，比预计工程提前了2年，经费结余了白银28万余两，总费用只有外国承包商人过去索取价银的五分之一。詹天佑当初提出的“花钱少，质量好，完工快”三个要求都做到了。外国人在事实面前也不能不折服，正如当时验收官员在正式报告中所说的：“鸠工之初，外人每疑华员勿克胜利。迩来欧美士夫远来看视，啧啧称道，佥谓青龙桥，鹞儿梁，九里寨三处省去洞工，实为绝技。”
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京张铁路建成后，詹天佑还在汉粤川铁路上，为京广线的建设，为中原地区和四川地区的铁路建设贡献了自己的力量，直到逝世为止。
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詹天佑对我国技术力量的培养工作十分重视，在他的培养教育下，我国最早的火车司机张美后来成为工程师。他还教育出不少学生。对青年工程技术人员，他寄予了殷切的希望，他说：“勿屈己以循人，勿沽名而钓誉，以诚接物，毋挟褊私，圭璧束身，以为范则，不因权势而操同室之戈，不因小忿而萌倾轧之念，视公事如家事，以己心谅人心，皆我青年工学家所必守之道德也”，“行远自迩，登高自卑，一蹴而就，非可永久，工程事业，必学术经验相辅而行，徒恃空谈，断难任事。”【79】詹天佑为我们留下了宝贵的经验和教训。
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近代冶金技术的传入
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在冶金工业中开始采用西方近代的新技术，其情况和上述铁路工程技术在中国的传播情况极相类似。西方冶金技术的传入，最早也是由洋务派所提倡，并且是在他们所兴办的各种工厂中引进的。
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江南机器制造总局在1890年开始设立炼钢厂，建立了15吨酸性平炉一座，每日可出钢3吨。这可能是我国最早的一座炼钢平炉。
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1893年湖北建成汉阳铁厂，厂中建有100吨高炉两座，8吨平炉（酸性）一座，我国第一座近代化高炉于1894年5月在汉阳铁厂开炉生产。
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1908年2月，汉阳铁厂、大冶铁矿（1890年建厂，是我国第一座用机器开采的露天铁矿），萍乡煤矿合并为“汉冶萍煤铁厂矿公司”。各厂、矿分别进行了改建扩建，设备有100吨高炉二座，250吨高炉一座，50吨平炉六座，各种轧机四套以及机械化矿山等等，初步形成了一个钢铁联合企业。
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就技术水平而言，在冶铁技术方面，汉阳铁厂在20世纪初有高炉四座，第一、二号老炉为容积248立方米，第三、四号新炉容积为477.5立方米。这都是从国外引进的设备，其技术指标如下。
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这种技术水平，在当时世界上是相当先进的。
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在炼钢技术方面，据1913年的调查，汉冶萍公司的钢厂有煤气发生炉18座，平炉配有50吨吊车两台，30吨吊车一台，平炉每炉装铁水20吨，废铁10吨，每八小时出钢一炉。上述设备大都从西方名厂引进，技术水平在当时也是比较先进的。
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但是，这种先进的技术水平并没能充分发挥，引进的设备非但不能推广，这些设备本身也发挥不了它们的经济效益。其原因并不在于这些设备和技术，而在于当时中国的封建统治和帝国主义列强的侵略。以汉阳铁厂为例，这个厂当初本拟建于广州，在煤、铁矿均无着落时便订购了进口的各种设备。后因张之洞调来两湖，又移来湖北。厂址不放在大冶铁矿而设在武汉，也仅仅是出于张之洞个人的所谓方便，“大冶照料不便，若建厂武汉，则吾犹及见铁厂之烟突”，无形中增加了运矿石的成本。更有甚者，开炉之后才发现已装好的酸性炉不适于大冶铁矿，又拆建为碱性炉。此外，开炉之时，也未找到合适的煤矿，不得已从德国购入焦炭数千吨。厂里有外国工程人员40名，中国的管理官员一直由张之洞节制调配，而且贪官污吏挥霍浪费，层层盘剥，致使产品成本高得惊人。自1890年开办到1896年改为官督商办之前已用去白银1120余万两（当时清政府每年的总收入也不过7000万两左右）。于是，开始借大量的外债（主要是日本），条件十分苛刻，规定40年内，一共必须向日本提供头等铁矿1500万吨，生铁800万吨；并且，没有日本的同意，厂矿均不得收归国有。实际上，控制大权已落入外人手中。因此，在当时就有人评论说，“其所以陷于困难或甚至失败之原因，实不由于自然不可抗之阻力，而多由于人谋之不臧”，“汉冶萍创立之初，计划即未尽善，例如未知煤铁矿之所在而先建厂。虽以幸运，竟得冶萍二矿，而原料运集为费已钜”，“创建以后，更受官场及社会办事习惯之影响……其最困难者，厥为因对日本债务所生之结果”。像这样工厂的产品，就是在中国之内，和外商倾销的“洋铁”也没有任何的竞争能力。
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除汉冶萍之外，在1919年之前我国近代冶铁炼钢厂矿的设置还有：1915年本溪湖铁厂开始出铁，1916年开办石景山钢铁厂，1919年鞍山新建高炉出铁。本溪和鞍山的铁厂都有日本资本插手其中，这两个厂即是今日鞍钢的前身。
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在第一次世界大战期间，由于帝国主义列强无暇多顾，中国的钢铁业一度发展，战后再度萧条，致有多数高炉停产。自1899年到1919年20年间，我国钢铁产量概貌大致如下。
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也有人估计1919年前后，中国国内销用钢铁总数约为55万到60万吨，以当时人口为4亿计，每人每年平均用铁量约为1.4千克。当时其他国家人均年用铁量为美国250千克，英、德130千克，瑞典85千克，俄国30千克，世界平均40千克。这种情况表明，虽然引进了先进的技术，但是中国的生产能力依然十分落后。