生鐵怎麼變為鋼材

A. 鐵是怎麼煉成鋼的

把煉鋼用生鐵放入煉鋼爐內熔煉，再把鋼液澆鑄成型，冷卻後即得到鋼錠或連鑄或直接鑄成各種鑄鋼件等。

從鐵礦石（就是赤鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦等）提煉出來的是含碳2%～4.3%的生鐵，爾後要在高溫下用氧化劑將過多的碳和其他雜質氧化成氣體或爐渣除去，一般是用氧氣頂吹轉爐煉鋼（吹氧法），使其轉變為含碳0.03%～2%的鋼。

且在煉鋼過程中添加硅、錳、鋁等合金作為脫氧劑，以調整鋼水的成分製成符合規格的鋼材。同時可添加一些必要的元素使其成為各種優良性能的合金。

鋼，是對含碳量質量百分比介於0.02%至2.11%之間的鐵碳合金的統稱。鋼的化學成分可以有很大變化，只含碳元素的鋼稱為碳素鋼（碳鋼）或普通鋼；在實際生產中，鋼往往根據用途的不同含有不同的合金元素，比如：錳、鎳、釩等等。

煉鋼過程成分控制：

保證成品鋼成分全部符合標准要求的操作。成分控制貫穿於從配料到出鋼的各個環節，但重點是合金化時對合金元素成分的控制。對優質鋼往往要求把成分精確地控制在一個狹窄的范圍內；一般在不影響鋼性能的前提下，按中、下限控制。

吹煉終點時，鋼液中含硅量極低。為達到各鋼號對硅含量的要求，必須以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脫氧劑消耗部分外，還使鋼液中的硅增加。增硅量要經過准確計算，不可超過吹煉鋼種所允許的范圍。

B. 鋼鐵是怎樣做成的

根據所煉鋼種的要求把生鐵中的含碳量去除到規定范圍，並使其它元素的含量減少或增加到規定范圍的過程。簡單地說，是對生鐵降碳、去硫磷、調硅錳含量的過程。這一過程基本上是一個氧化過程，是用不同來源的氧(如空氣中的氧、純氧氣、鐵礦石中的氧)來氧化鐵水中的碳、硅、錳等元素。化學反應主要是：2FeO+Si
2Fe+SiO2FeO+Mn
Fe+MnO反應生成的一氧化碳很容易從鐵水排至爐氣中而被除掉。生成的二氧化硅、氧化錳、氧化亞鐵互相作用成為爐渣浮在鋼水面上。生鐵中硫、磷這兩種元素在一般情況下對鋼是有害的，在煉鋼過程中必須盡可能除去。在煉鋼爐中加入石灰(CaO)，可以去除硫、磷：2P+5FeO+3CaO
5Fe+Ca2(PO4)2(入渣)在使碳等元素降到規定范圍後，鋼水中仍含有大量的氧，是有害的雜質，使鋼塑性變壞，軋制時易產生裂紋。故煉鋼的最後階段必須加入脫氧劑(例如錳鐵、硅鐵和鋁等)，以除去鋼液中多餘的氧：Mn＋FeO
MnO＋FeSi＋2FeO
SiO2＋2FeAl＋3FeO
Al2O3＋3Fe同時調整好鋼液的成分和溫度，達到要求可出鋼，把鋼水鑄成鋼錠。煉鋼的方法主要有轉爐、電爐和平爐三種。平爐煉鋼的主要特點是可搭用較多的廢鋼(可搭用鋼鐵料的20～50％的廢鋼)，原料適應性強，但冶煉時間多。我國目前主要採用平爐煉鋼。轉爐煉鋼廣泛採用氧氣頂吹轉爐(見圖)，生產速度快(1座300噸的轉爐吹煉時間不到20分鍾，包括輔助時間不超過1小時，而300噸平爐煉1爐鋼要7個小時)，品種多、質量好，可煉普通鋼，也可煉合金鋼。電爐煉鋼是用電能作熱源進行冶煉。可以煉制化學工業需要的不銹耐酸鋼，電子工業需要的高牌號硅鋼、純鐵，航空工業需要的滾珠鋼、耐熱鋼，機械工業用軸承鋼、高速切削工具鋼，儀表工業需要的精密合金等。

C. 生鐵炒煉成鋼的技術原理是什麼

塊煉鐵質地較差，產量低，而且需毀爐取鐵，作為鋼制工具和兵器的鐵料來源，顯然難以適應日益增長的要求｡於是，以生鐵為原料的固體脫碳制鋼技術便應運而生｡

在鑄鐵脫碳熱處理的長期實踐中，我國古代冶鐵匠逐漸懂得了生鐵經過適當的處理可以變性甚至變得和塊煉鐵一樣柔軟，由此導致最遲西漢後期，我國又發明了用生鐵炒煉成鋼或熟鐵的新技術｡

生鐵炒煉成鋼就是用生鐵加熱到熔化或基本熔化的狀態下加以炒煉，使之脫碳而成鋼或熟鐵｡這種技術，不妨稱為「炒鋼技術」或「炒鐵技術」｡用生鐵炒煉而得的鋼材即稱為「炒鋼」｡

考古工作者在河南省鞏縣鐵生溝漢代冶鐵遺址發現有西漢後期炒鋼爐一座｡其上部已毀損，爐體很小，建造也很簡單，從地面向下挖成「缶底」狀坑作為爐膛，然後在爐膛內邊塗一層耐火泥｡

D. 從鐵礦到鋼材需要多少種工序

一、煉鐵

煉鐵實質：是將鐵從礦石中還原的過程

煉鐵方法：高爐煉鐵

煉鐵原料：鐵礦石、焦炭、溶劑等

原料

鐵礦石：是主要的煉鐵原料，有磁鐵礦「Fe3O4」、赤鐵礦「Fe2O3」、褐鐵礦「2Fe2O3．3H2O」、菱鐵礦「FeCO3」。鐵礦石中除鐵的化合物外，還含有硅、錳、磷、硫等的化合物，這些統稱為脈石

焦炭：燃燒熱為煉鐵提供熱源；不完全燃燒產生的CO氣體作為還原劑，將鐵從礦石中還原出來

熔劑：石灰石（CaCO3）、熒石（CaF2）。其作用是與鐵礦石中的脈石結合形成低熔點、密度小、流動性好的熔渣，使之與鐵液分離，以便獲得較純凈的生鐵液

高爐

主要產品是生鐵，副產品有爐渣和爐氣（冶煉過程和原理見圖）

生鐵

煉鋼生鐵：硅的質量分數較低（wSi<1.25%），斷口呈銀白色，主要用於煉鋼

鑄造生鐵：硅的質量分數較高（wSi>1.25%~3.2%），斷口呈灰黑色，用作鑄造的原料

二、煉鋼

煉鋼實質：是通過氧化降低生鐵中的碳與雜質元素的含量，使之達到標准規定的成分和性能；

煉鋼原料：煉鋼的原料有生鐵、廢鋼、熔劑（石灰石等）、脫氧劑（硅鐵、錳鐵、鋁等）、合金料等；

煉鋼過程：主要包括氧化、造渣、脫氧等；

煉鋼方法：目前煉鋼方法主要有氧氣頂吹轉爐煉鋼和電爐煉鋼等；

氧氣頂吹轉爐煉鋼：主要以生鐵液為原料，加適量的廢鋼，其特點是生產率高、節省能源、成本低，適合於大型鋼鐵聯合企業，主要生產各類普通用途的非合金鋼（碳鋼）

電爐煉鋼：電爐煉鋼有電弧爐煉鋼、感應爐煉鋼等方法，常用的是電弧爐煉鋼。它以轉爐鋼和廢鋼作原料、以鐵礦石和純氧作氧化劑，以電極與金屬爐料間的電弧熱提供冶煉熱源。電弧爐冶煉溫度高（可達2000℃），能冶煉含有高熔點合金元素的合金鋼；由於採用的爐料較純凈，冶煉過程容易調節，化學成分易控制，能夠冶煉高級優質鋼和合金鋼，但電弧爐煉鋼耗電量大，成本高。

鋼的澆註：鋼液凝固成鋼錠或鋼坯的過程。根據鋼脫氧程度不同，可分為鎮靜鋼和沸騰鋼。

鎮靜鋼：指脫氧充分的鋼。鎮靜鋼組織緻密，性能較好，加工時需切除鋼錠頭部，使成材率下降

沸騰鋼：指脫氧不充分的鋼。沸騰鋼鋼錠內多氣孔，組織疏鬆，性能比鎮靜鋼差。但成材率高，軋制 的板材表面質量好

半鎮靜鋼：脫氧程度介於鎮靜鋼與沸騰鋼之間

三、鋼材生產

鋼材種類：有鋼板、型鋼、鋼管、鋼絲等；

生產方法：主要有軋制（分冷軋與熱軋）、拉拔、擠壓、鍛造等方法。

鋼板：鋼錠或鋼坯軋製成鋼板。鋼板可鍍鋅、鍍錫、鍍鉛、塑料復合等表面處理

中厚板：5mm；中板厚度為3~5mm，一般採用熱軋

薄板：的厚度小於3mm，坯料為熱軋中厚板，採用冷軋

鋼帶：成卷供應，採用冷軋

型鋼：採用型材軋機軋制而成。有圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、八角鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼、T字鋼等。普通型鋼主要用於建築、橋梁、車輛等，優質型鋼主要用於機械零件、工具等

鋼絲：採用直徑為6~9mm的熱軋線材（盤條）拉拔而成。退火的低碳鋼絲可用於捆紮物體、也可編織成各種用品；高碳鋼絲可製成各種彈簧，或用多根鋼絲捻成合股的鋼絲繩和鋼索，用於吊索、電線、電纜、固定物體等。

鋼管：分無縫管與焊管。

無縫管：管採用斜軋穿孔機將實心鋼坯穿孔後，再經冷拔或熱軋而製成。無縫鋼管主要用於石油、化工等行業

有縫管：用鋼板或鋼帶卷壓成形，然後焊接而成。縫鋼管應用廣泛，主要用於自來水管、煤氣管等