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钢材是怎样冶炼出来的?

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钢材是怎样冶炼出来的?

发布日期:2018-09-03 作者:客服 点击:

  中国古代劳动人民的智慧和创造力为后人留下了很多不朽的材料生产技术和方法.就钢铁冶炼而言.我国古代劳动人民就创造了三种方法:一是从矿石中直接炼出自然钢.用这种钢锻造的剑在东方各国享有盛誉.东汉时传入了欧洲;二是西汉时期的冶炼锻打炼钢;三是南北朝时期生产的灌钢.先炼铁后炼钢的炼钢技术我国要比其他国家早1600多年。进入19世纪中叶后.转炉炼钢、平炉炼钢技术广泛应用.19世纪末的电弧炉炼钢和20世纪中叶的氧气顶吹转炉炼钢及炉外精炼技术.使钢铁工业实现了现代化。

  

  钢与生铁都是以铁元素为主.并含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金。钢材根据含碳和其他元素含量的不同而区分为钢和生铁。一般来说,含碳量大于2%的为生铁,含碳量小于2%的为钢。由于含碳量的差别.使钢和生铁其有不同的性能和用途。生铁含碳较高.较硬脆.大部分用作炼钢原料及制造铸件.钢铁冶炼的工艺流程大致可分为两个主要过程:

  

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  l.高炉炼铁

  

  生铁是铁和碳及少量硅、锰、硫、磷等元素组成的合金.钢材主要由高炉生产.将铁矿石中的氧化铁还原成铁。

  

  高炉炼铁用的原料主要有铁矿石、燃料、助熔剂及相应的辅助原料。炼铁用的铁矿石种类较多.常用的铁矿石主要有赤铁矿、磁铁矿、揭铁矿和菱铁矿等。从矿山开采出来的铁矿石.其含铁量和化学成分不稳定.从物理和化学性质来看.大部分矿石都不能满足高炉冶炼的要求,入炉前必须经过破碎、筛分、混匀等一系列的加工处理.以满足高炉炼铁的要求。炼铁所需燃料主要是焦炭.焦炭在高炉内起到发热剂、还原剂等作用。高炉炼铁时加入一定数量的助熔剂.以形成许多低熔点的化合物和共熔体.使渣铁容易分离。高炉最常用的是石灰石和白云石等碱性熔剂。

  

  另外还可以用含铁的废弃物料代替铁矿石。此外。还有高炉车间的沟铁、废铁、铁罐残铁、机械加工厂的铁屑等废钢铁.均可作含铁炉料使用。

  

  2.钢的冶炼

  

  炼钢就是通过冶炼工艺降低生铁中的碳,去除和降低有害杂质含量.再根据对钢性能的要求加入适量的合金元素.使其成为具有高强度、高韧性或其他特殊性能的钢。

  

  铁矿石冶炼得到的生铁除含有较高的碳外.还含有一定量的其他杂质.如磷、硫、氧、氮、氢等,这些杂质都会影响钢的相关性能.降低钢的质量,因此要去除或降低相关杂质的含量。也就是说由生铁炼成钢主要是去杂质、降低碳含量。一是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣来去除原材料中的杂质;二是通过脱碳反应.降低碳的含量。炼钢铁水是铁和碳以及其他一些杂质元素的合金溶液一般炼钢生铁中含碳为4%左右,高磷生铁中含碳量则为3.6%左右.因此采用氧化反应的方法脱碳是炼钢过程的关键环节。

  

  包头钢材在冶炼过程中.各种炼钢方法都要向熔池供入大量的氧以氧化金属中的杂质元素。这样。在炼钢末期,就使金属中溶入了一定量的氧。由于氧以氧化铁的形式从液相中析出.分布于钢材中.降低了钢的机械性能。同时.在钢的凝固过程中.碳和氧由于偏析的原因.当超过碳一氧平衡含量时.再次发生反应.产生大量c()气体.部分气泡滞留在钢锭中形成气孔和疏松.将引起钢锭在加工时开裂。因此.氧是钢中的有害元素.用人为的方法降低钢液中含氧量的过程,称为脱氧。脱氧是炼钢过程的最后步骤.在很大程度上影响着钢的质量。脱氧主要是向钢液中加入适量的硅铁、锰铁、铝等脱氧剂.直接与溶解于钢中的氧反应.生成不溶于钢液的产物.进行脱氧处理。


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