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鋼鐵是靠什麼煉成的

發布時間:2024-03-26 05:43:23

A. 鋼鐵是怎樣煉成的

煉鐵:
輸料系統把燒結礦(由燒結廠燒成的)、焦碳、石灰石等原料輸入到高爐頂的布料系統,由布料系統均勻的按一定比例布入爐內。熱風系統將風吹進高爐,焦碳燃燒形成一定的高溫(1150--1200度)化學氣氛,燒結礦中鐵的氧化物在這種溫度和環境下發生還原反應。
礦石中的氧一部分形成二氧化碳,一部分變成一氧化碳,還有一些雜質氣體被高溫排走,進入除塵凈化系統和高爐燃氣回收系統,無用的二氧化碳被排走,一氧化碳被回收再利用。礦石中的鐵被還原後在高溫下行成液態鐵水。

B. 鋼鐵是由什麼煉成的,怎樣的煉成的和小說無關

鋼鐵是由鐵礦石煉成的,最根本的元素是鐵和碳,含碳量的高低決定的鋼鐵的質量,通常含碳量為0.02%至2.04%就稱為鋼材,含碳量高則硬度高,但比較脆,容易斷,含碳量低則比較軟,但非常韌,可以彎折。

爐溫低,鐵礦石不熔化,在一氧化碳的作用下還原為「塊煉鐵」,含碳量極低,質地軟,雜質多,也就是通常鐵匠拿火鉗夾著打造器物的那種,在燒熱的木炭上滲碳後進行疊打,就是打扁了後折疊起來再次打扁,這樣能使鐵塊含碳量增加及均勻分布,也可以去除掉夾雜在鐵塊里的雜質(如硫、磷之類非金屬元素)。每疊一次就稱為一煉,百煉寶刀就是指用疊打了一百次的鐵塊做的刀。

爐溫高,鐵礦石直接熔化成鐵水流出來而得到的叫「生鐵」,含碳量高,較硬,通常是倒進模子里,冷卻後直接成為器物,如各種農具。如果對器物要求不高就用這種方法。

「生鐵」也有數種,因為處理方法的不同,同樣含碳量的鐵性質也不一樣。同樣是含碳鐵4%的鐵,如果該鐵塊里有60%的碳是凝聚成石墨形態(純碳),只有另外40%的碳是以滲碳體的形態存在,那這種鐵的實際含碳量其實只有1.6%,已經算是鋼材了。
所以生鐵又分為

含碳大多為滲碳體形態的「白口鐵」,又稱「煉鋼生鐵」,現代所說的「生鐵」就是「煉鋼生鐵」。

含碳為片狀石墨的「灰口鐵」,又稱「鑄造生鐵」,簡稱「鑄鐵」。

含碳為球形石墨的「球磨鑄鐵」,性質跟「灰口鐵」差不多,是它的威力加強版,由「白口鐵」進行熱處理後得到的,即通過長時間加熱,將「白口鐵」中的碳化鐵分解為鐵和石墨,消除大塊的滲碳體。石墨有潤滑作用,所以鑄鐵很耐磨。

「灰口鐵」的性能遠遠要強過「白口鐵」,可以直接做鐵器。生鐵和鑄鐵的產生主要看爐溫的高低。爐溫高出來的是「灰口鐵」,也就是鑄鐵,爐溫低出來的就是「白口鐵」,即「生鐵」。

此外還有炒鋼法和灌鋼法

炒鋼是把生鐵打碎,加熱,把含碳量降低,炒成含碳量低的「熟鐵」(控製得好可以直接炒成中碳鋼和高碳鋼,但不好控制,所以一般直接炒成熟鐵)。炒成熟鐵後就像「塊煉鐵」一樣,滲碳後打成鋼材。

灌鋼是把含碳高的「生鐵」和含碳量低的「熟鐵」一起加熱,合煉成含碳量適中的鋼材。這種鋼材已經可以應付大部分的鐵器需要,如果要做神兵利器的話,還要再拿到爐子上滲碳再把雜質打出來才行鍛造成中碳鋼或高碳鋼才行。但比「百煉鋼」那種從含碳量幾乎為零開始打起要輕松得多,當然,性能通常要差一些。

以上為簡單過程,已經是盡量簡單的過程了,技術水平也只到公元六世紀。

現代的煉鋼術可以直接理解為把鐵礦石一口氣直接煉成相對優質鋼材的方法。

C. 鋼鐵是用什麼煉成

問題一:鋼鐵是需要什麼煉成的! 鋼鐵冶煉目前最為成熟、工業化應用最廣的是:
高爐煉鐵-轉爐煉鋼-連鑄-軋材成品(如螺紋鋼筋、線材、船板等等)的流程。
寶鋼、首鋼、武鋼等鋼廠都是如此。
高爐煉鐵的原料是鐵礦石,但自然界的大部分鐵礦石都需要經過加工才能成為高爐煉鐵的原料。具體來說進入高爐冶煉成生鐵的礦石原料有:1 燒結礦(佔80%左右) 2球團礦(佔10%左右) 3塊礦 (佔10%左右)。
把礦石熔化並把其中的鐵還原出來必須用到焦炭。
高爐冶煉出來的生鐵比較硬且脆,經過轉爐冶煉後成為鋼,鋼比鐵柔韌,性能也比鐵好。
鐵與鋼的最大區別是含碳量不同,鐵含碳量在1.7%以上,鋼含碳量在1.7%以內。
合金鋼則是在煉鋼的過程中加入合金以滿足用戶對鋼材的特殊要求。

問題二:鋼鐵是什麼煉成的 鋼鐵是在旺火和驟冷中煉成的同時又說明了共產主義戰士是在同階級敵人以及各種困難斗爭中成長起來的 書中的人物也有作者的影子,因為作者當時寫作條件艱苦,患多種疾病,身體有點不健全.但依然努力奮斗,就如鋼鐵冶煉的過程一樣,在困境中創作,經受旺火與驟冷後成為堅實的鋼鐵!

問題三:鋼鐵是怎麼煉成的要詳細過程 自然界中鐵的蘊藏量極為豐富,佔地殼元素含量的5%,居地球物質中的第四位。煉鐵過程實質上就是將從自然形態--礦石等含鐵化合物還原出來的過程。煉鐵生產設備是高爐。高爐生產所得的冶煉產品是生鐵,副產品是爐渣、煤氣和爐塵。
鐵是怎樣從高爐里煉出來的?
簡單的說就是:輸料系統把燒結礦(由燒結廠燒成的)、焦碳、石灰石等原料輸入到高爐頂的布料系統,由布料系統均勻的按一定比例布入爐內。熱風系統將風吹進高爐,焦碳燃燒形成一定的高溫(1150--1200度)化學氣氛,燒結礦中鐵的氧化物在這種溫度和環境下發生還原反應。礦石中的氧一部分形成二氧化碳,一部分變成一氧化碳,還有一些雜質氣體被高溫排走,進入除塵凈化系統和高爐燃氣回收系統,無用的二氧化碳被排走,一氧化碳被回收再利用。礦石中的鐵被還原後在高溫下行成液態鐵水。鐵水又叫生鐵。生鐵可分三類:一類是供煉鋼用的鋼鐵(硅SI含量小於1.25%);一類是供澆鑄機件和工具的鑄造鐵(硅含量大於1.25%);還有一類是鐵合金(主要是錳鐵和硅鐵)。
鋼又是怎樣煉成的呢?
煉鋼實質上是將鐵水(生鐵)加溫並添加不同的元素,通過吹氧等手段,使鐵的含碳量降低到0.2-1.7%的冶煉過程。可煉出多種不同質地的鋼。如加錳,就煉出錳鋼;加鎳、鉻、鈦就煉出不易生銹的鋼。
鐵和鋼的區別:鐵分為生鐵和熟鐵。熟鐵、鋼和生鐵都是鐵碳合金,以碳的含量多少來區別。一般含碳量小於0.2%的叫熟鐵或純鐵,含量在0.2-1.7%的叫鋼,含量在1.7%以上的叫生鐵。熟鐵軟,塑性好,容易變形,強度和硬度均較低,用途不廣;生鐵含碳很多,硬而脆,幾乎沒有塑性;鋼具有生鐵和熟鐵兩種優點,為人類廣泛利用。
早期的煉鐵是將鐵礦石和木炭一層夾一層地放在煉爐中,在650-1000℃和上焙燒利用木炭的不完全燃燒產生的一氧化碳使鐵礦石中的氧化鐵還原成鐵。由於煉爐中溫度偏低,不能使熔點為1535℃的鐵熔化,所以得不到液態的鐵。人們等煉鐵成功後冷卻煉爐,取出鐵塊, 這種煉鐵方法叫塊煉鐵。用這種方法煉得鐵質地疏鬆,還夾雜著許多來臬礦石的氧化物和經。在實踐中人們發現如果把這種鐵,加熱到一定溫度下經這反復鍛打,就可把夾雜的氧化物擠出去,此時鐵的機械性能就得到了改善。
在反復鍛打鐵塊的基礎上,古人又找出塊煉鐵滲碳成鋼的經驗,這種鋼地就是最早的鋼。它是為改變塊煉鐵的性能而要用木炭作燃料,加熱塊煉鐵並鍛打,這樣少量的碳會從鐵的表面滲進去。西漢時,為提高塊煉鐵滲碳鋼的質量,人們都增加了鍛打的次數,由十次,三十次,五十次增至近百次從而得到所謂的「百煉鋼」。由此也產生了「百煉成鋼」這一成語,它用來比喻久經鍛煉,變得非常堅強,成為優秀人物。
春秋戰國鋼鐵的冶煉
春秋時代是我國由奴隸社會向封建社會轉變的階段。促成這一社會變革的物質因素,是社會生產力的發展。
勞動工具是社會生產力發展的重要標志。鐵制工具的廣泛使用,促進了我國由奴隸制向封建制的過渡。商代用隕鐵製作了鐵刃銅鉞,說明對鐵的性質和鍛打嵌鑄的技術已經有了一定的認識和掌握,但當時尚不知人工煉鐵。
春秋時期,鐵器已經在農業、手工業生產中使用。農業生產中使用鐵鋤、鐵斧等。鐵器堅硬、鋒利,勝過木石和青銅工具。晉國用鐵鑄刑鼎,鑄鼎的鐵是作為軍賦向民間徵收的,可見晉國民間鐵已不少。在江蘇六合縣程橋、湖南長沙龍洞坡等地出土了春秋時的鐵器。戰國初或稍早已發明鑄鐵技術,這是我國勞動人民對冶金技術的重大貢獻,比外國早一千八百年左右。河北興隆縣壽王墳出土了大量戰國時的鐵范,其中有較復雜的復合范和雙型......>>

問題四:鋼鐵是怎麼煉成的主要講的是什麼 《鋼鐵是怎樣煉成的》塑造了保爾.柯察金這個在布爾會維克黨的培養下,在革命烽火和艱苦環境中鍛煉出來的共產主義新人的典型形象。他以愛憎分明的階級立場、崇高的道德風貌、高昂的革命 *** 、奇跡般的生命活力和鋼鐵般的堅強意志,譜寫著把一切獻給黨和人民的壯麗詩篇。
《鋼鐵是怎樣煉成的》是一部自傳性的儲說,小說中的許多故事都來自於作者的親身經歷,因此讀來更加真實可信,親切感人。但作者又不拘泥於生活事實,對人物和情節作了大量典型化處理。《鋼鐵是怎樣煉成的》和高爾基的「自傳體三部曲」一樣,對自傳體小說的革新做出了重要的貢獻。
小說的全部描寫都圍繞著主人公的成長來展開,結構緊湊自然.在刻畫主人公性格的時候,又人不同的側面來表現他的優秀品質。通過描寫保爾怎樣對待監獄、戰爭、工作、友誼、愛情、疾病、挫折,亦即怎樣對待革命與個人、公與私、生與死等重大問題的態度,把保爾這一鋼鐵戰士的形象塑造得格外豐滿生動,光彩照人。

問題五:鋼鐵煉成的主要步驟 通俗點說吧。
把鐵礦石和焦碳,石灰石,螢石等原料按比例投入高爐,吹入熱風,加熱到1000多度。這樣單質鐵就在碳的還原作用下被還原出來了。這是煉鐵的過程。接著就把煉出來的鐵水注入煉鋼轉爐中,然後加入一定量的費鋼,向轉爐中吹入氧氣,這就是煉鋼中最具有決定性的工作,氧氣可以把鐵水中多餘的碳元素氧化掉,變成氣體。然後會在氧化完畢的鋼水中投入一些錳鐵或硅鐵,與鋼水中殘留的氧發生氧化,然後把鋼水鑄成鋼錠或澆注成零件,或者是直接進入軋鋼廠,軋成可以使用的型材。這就是煉鋼的全過程。(這是轉爐煉鋼,是最常用的方法,是利用鐵水直接冶煉的,不需要燃料。 還有電爐和平爐煉鋼,我就不解釋了。說了估計你也看不明白。)

問題六:鋼鐵是怎樣煉成的?鐵是用什麼原料做成的 鐵礦

問題七:《鋼鐵是怎樣煉成的》 是在什麼情況下寫成的 奧斯特洛夫斯基出生在工人家庭,家境貧寒。他只念過%年書,$歲就開始當童工。十月革命勝利後,他參加了蘇維埃的宣傳工作。德國入侵時,他參加了反擊侵略者的戰斗。&&年他參加了紅軍,成為一名出色的偵察員,在一次激烈的戰斗中身 文史卷(下) ? ?! !!
負重傷,右眼失明,轉業到地方工作。
到地方後,他報名參加搶修基輔附近鐵路支線的艱苦工作。因緊張勞累,加上寒冷飢餓,他得了傷寒和風濕病,但仍帶病勞動,最後昏倒在工地上。第二年基輔發大水,他主動組織群眾搶救國家財產,再次病倒。他身體傷殘了,組織上決定讓他休息,可他仍堅持工作。由於勞累過度,舊傷復發,!#$年全身癱瘓。這一沉重的打擊,並未使他喪失生活的信心,他開始以超人的毅力從事文學創作。
!#%年,他寫成了《暴風雨所誕生的》,可惜在郵寄時手稿丟失。這時的奧斯特洛夫斯基不僅全身癱瘓,而且雙目失明。這一連串的打擊,沒有使他屈服。他又開始以驚人的毅力創作長篇小說《鋼鐵是怎樣煉成的》。

問題八:請問一下喜歡鋼鐵是怎樣煉成的煉成的原因是什麼 這部小說最大的成就,就是成功地塑造了保爾.柯察金這個在布爾什維克黨的培養下,在革命烽火和艱苦環境中鍛煉出來的共產主義新人的典型形象。他以愛憎分明的階級立場、崇高的道德風貌、高昂的革命 *** 、奇跡般的生命活力和鋼鐵般的堅強意志,譜寫著把一切獻給黨和人民的壯麗詩篇。
小說中保爾自我犧牲的精神,頑強堅韌的意志,堅定不移的信念 。頑強.執著.刻苦.奮進.勇敢.奉獻的品質讓我敬佩

問題九:鋼鐵是怎樣煉成的運用了什麼修辭手法 1、假如你說的是這部小說的題目採用的修辭手法,我的解答是比喻,因為在這個題目中,鋼鐵不是實際的鋼爐裡面的鋼鐵,而是說的一個人的堅強的革命品質,所以是比喻;
2、如果你說的是這部書採用了那些修辭手法,我只有結合具體的句子來為你分析,請你奉上具體的句子。
請你參考!

問題十:作者為什麼要以鋼鐵是怎樣煉成的來做書名?【用作者原話】 人最寶貴的東西是生命,生命屬於人只有一次,人的一生應當這樣度過:當他回首往事的時候,他不因虛度年華而悔恨,也不應碌碌無為而羞愧。在他臨死的時候,他能夠這樣說:我的整個生命和全部精力,都獻給了世界上最壯麗的事業――為人類的解放而斗爭'',

D. 鋼鐵是怎麼製造成的(需要什麼原料 什麼過程

現代煉鐵絕大部分採用高爐煉鐵,個別採用
直接還原煉鐵法
和電爐煉鐵法。
煉鋼主要是以高爐煉成的生鐵和直接還原煉鐵法煉成的
海綿鐵
以及
廢鋼
為原料,用不同的方法煉成鋼。其基本生產過程是在煉鐵爐內把鐵礦石煉成生鐵,再用不同方法煉成鋼,最後才鑄成
鋼錠

連鑄坯

(4)鋼鐵是靠什麼煉成的擴展閱讀:
鐵冶煉:
現代煉鐵絕大部分採用高爐煉鐵,個別採用直接還原煉鐵法和電爐煉鐵法。高爐煉鐵是將鐵礦石在高爐中還原,熔化煉成生鐵,此法操作簡便,能耗低,成本低廉,可大量生產。生鐵除部分用於鑄件外,大部分用作煉鋼原料。
由於適應高爐冶煉的優質焦炭煤日益短缺,相繼出現了不用焦炭而用其他能源的非高爐煉鐵法。直接還原煉鐵法,是將礦石在固態下用氣體或固體還原劑還原,在低於礦石熔化溫度下,煉成含有少量雜質元素的固體或半熔融狀態的海綿鐵、金屬化球團或粒鐵,作為煉鋼原料
(也可作高爐煉鐵或鑄造的原料)。電爐煉鐵法,多採用無爐身的還原電爐,可用強度較差的焦炭(或煤、木炭)作還原劑。電爐煉鐵的電加熱代替部分焦炭,並可用低級焦炭,但耗電量大,只能在電力充足、電價低廉的條件下使用。
鋼冶煉:
煉鋼主要是以高爐煉成的生鐵和直接還原煉鐵法煉成的海綿鐵以及廢鋼為原料,用不同的方法煉成鋼。主要的煉鋼方法有
轉爐煉鋼
法、
平爐
煉鋼法、
電弧爐
煉鋼法3類(見鋼,轉爐,平爐,電弧爐)。
以上3種煉鋼工藝可滿足一般用戶對鋼質量的要求。為了滿足更高質量、更多品種的高級鋼,便出現了多種
鋼水
爐外處理
(又稱爐外精煉)的方法。如吹氬處理、真空脫氣、爐外脫硫等,對轉爐、平爐、電弧爐煉出的鋼水進行附加處理之後,都可以生產高級的
鋼種

對某些特殊用途,要求特高質量的鋼,用爐外處理仍達不到要求,則要用特殊煉鋼法煉制。如
電渣重熔
,是把轉爐、平爐、電弧爐等冶煉的鋼,鑄造或鍛壓成為電極,通過
熔渣
電阻熱進行
二次重熔
的精煉工藝;
真空冶金
,即在低於1個
大氣壓
直至
超高真空
條件下進行的冶金過程,包括金屬及合金的冶煉、提純、精煉、成型和處理。
鋼液在煉鋼爐中冶煉完成之後,必須經盛鋼桶(
鋼包
)注入鑄模,凝固成一定形狀的鋼錠或
鋼坯
才能進行再加工。
鋼錠澆鑄
可分為上鑄法和下鑄法。上鑄鋼錠一般內部結構較好,夾雜物較少,操作費用低;下鑄鋼錠表面質量良好,但因通過中注管和湯道,使鋼中夾雜物增多。

鑄錠
方面出現了
連續鑄鋼

壓力澆鑄

真空澆鑄
等新技術。
參考資料來源:搜狗網路-鋼鐵冶煉

E. 鋼鐵是由什麼煉成的

鋼鐵是由鐵礦石煉成的,最根本的元素是鐵和碳,含碳量的高低決定的鋼鐵的質量,通常含碳量為0.02%至2.04%就稱為鋼材,含碳量高則硬度高,但比較脆,容易斷,含碳量低則比較軟,但非常韌,可以彎折

F. 鋼鐵是怎樣煉成的起因經過結果。急需求求了

在所有的金屬材料中,鋼鐵是人類最早使用的金屬之一。早在三千年前,人類已經會開采鐵礦,並且發明了煉鐵的方法。我國也是早期發明煉鐵的國家之一。
古代人民煉鐵用的原料是鐵礦石,因它的顏色是紅棕色的,古代人民把它叫做紅棕色的石頭。古代人民雖然不懂得煉鐵的化學原理,但他們知道煉鐵需要很高的溫度。當時煉鐵用的燃料是木材和木炭,到了漢代開始用煤。當時煉鐵用的爐子非常簡單,爐身一般是用石頭和粘土砌成的,呈圓筒形,在爐旁有一個風箱。最初是用人或馬來拉動風箱的,到了漢代發明了水排,才利用水力來鼓風,以提高爐內的燃燒溫度。
在煉鐵時,把鐵礦石和木炭一層間一層地從爐子上面加進去。生火後,用風箱把空氣壓送到爐子里去,木炭就旺盛地燃燒起來,產生很高的溫度。這時鐵礦石熔化,三氧化二鐵被木炭燃燒時生成的一氧化碳還原,還原出來的鐵在 1200℃~1300℃的高溫下熔化成鐵水,從爐腰間的一個小孔流出,這樣就煉出了生鐵。我們的祖先在當時已經掌握了完全合乎現代科學原理的煉鐵技術。
鋼鐵是一個龐大的集團,其應用之廣、產量之大,都無愧於金屬世界的冠軍。各種機器、農具、汽車、火車、坦克以及許多日常生活用品的製造,都離不開鋼鐵。
鋼鐵是鐵與鋼的總稱,實際上,鐵礦石在高爐中經過冶煉得到的生鐵,在煉鋼爐中經過進一步冶煉,才得到鋼。
在煉鐵廠里,有個高達 100 多米,容積達 4000 多立方米的龐然大物就是赫赫有名的煉鐵高爐。它的外形像一個大圓筒,中間大,兩頭稍小。爐身的外麵包著鋼殼,裡面砌有耐火磚。高爐每晝夜要吞進上千噸的鐵礦石、焦炭和石灰石等原料。這么多的原料,要舉到幾十層樓高的高爐爐頂上放進爐內,可不是一件易事。不過,在現代化的煉鐵廠里,裝料操作完全是機械化和自動化的。從礦山來的一列列火車。裝載著鐵礦石和石灰石;從煉焦廠來的運焦車,裝載著一罐罐的焦炭,它們由自動給料器送入料車,滿載原料的料車,由輸送軌道跑到爐頂。料車到達爐頂後自動地下料,將原料送入爐內。接著,空車再沿軌道跑下來,並且當高爐缺料時,料車就會自己跑上來送料。煉鐵原料裝入高爐以後,慢慢地不斷由上向下移動。爐身內徑逐漸向下擴大是為了便於爐料向下移動,使它們容易跟上升的氣體接觸。爐子下部的焦炭遇到了鼓入的熱空氣,就跟空氣里的氧氣化合,生成二氧化碳。二氧化碳氣體上升,被熾熱的焦炭還原成一氧化碳。
C + O2高溫CO2↑
CO2 + C高溫2CO↑
生成的一氧化碳再向上升,遇到鐵礦石的時候就跟三氧化二鐵起還原反應:
Fe2O3 + 3CO高溫2Fe + 3CO2↑
在煉鐵過程中除了鐵被還原出以外,錳、硅、磷等元素也分別從它們的氧化物里還原出來。在高爐內徑最大的部分,還原出來的鐵開始跟碳、錳、硅、磷、硫等元素熔合在一起。因此,由高爐煉出來的不是純鐵,而是含有1.7%以上的碳和少量錳、硅、磷、硫等雜質的鐵碳合金,這種合金就是生鐵。
加入石灰石是為了除去鐵礦石中所含的極難熔化的脈石(主要成分是SiO2)。石灰石加熱到 800℃左右開始分解成氧化鈣和二氧化碳:
CaCO3 高溫CaO + CO2↑
生成的二氧化碳隨氣流上升,氧化鈣跟脈石里的二氧化硅化合生成熔化狀態的硅酸鈣爐渣。
CaO + SiO2=CaSiO3
這樣就把難熔的脈石熔化成爐渣而便於除去了,所以我們把石灰石叫做熔劑。
熔化的生鐵和爐渣生成後,爐料的體積逐漸縮小,高爐下部的內徑也逐漸隨著縮小。每隔一定時間,出鐵口和出渣口交替打開出渣出鐵。當出鐵口一打開,其景象極為壯觀,剎那間只見紅熱的鐵水飛奔流出,閃著太陽般的光輝,濺起燦爛的鐵花。鐵就這樣在烈火中誕生了。從高爐中煉出了生鐵,不直接使用,大部分還要送去煉鋼。這主要是因為生鐵的性能欠佳,不能滿足多方面的需要。生鐵硬而脆,耐磨性雖好,但韌性很差,不易加工、鑄造,不易焊接,生鐵的用途往往只限於製造機床床身、外殼、底座及火爐、鐵鍋等,連小小的指甲刀也無法用生鐵來製造。鋼沒有生鐵那些缺點,它具有良好的韌性、塑性和焊接性,可以鍛打、壓延、抽絲,易於進行機械加工,鋼的用途十分廣泛。
生鐵與鋼的主要成分都是鐵,但性能有顯著不同。這主要是由於生鐵中含碳量偏高,並含有一些不適量的硅、錳、硫、磷等雜質造成的。通常把含碳量高於 2%的叫生鐵,含碳量在 0.03%~ 2%的叫鋼,含碳量低於 0.03%的就是熱鐵。
由生鐵煉成鋼主要就是降低含碳量並把硅、錳、硫、磷的含量調到適當的范圍。工人師傅常把這個過程簡單地概括為:降碳、調硅錳、去硫磷。當然,降碳不會是無限制地降,去硫磷也達不到徹底清除的地步。
從煉鋼的化學原理來看,跟煉鐵的過程恰好相反。煉鐵是將氧化鐵還原為鐵的過程;煉鋼則是將生鐵中的雜質氧化而除去的過程。那麼煉鋼時用什麼作氧化劑呢?現代採用的氧氣頂吹轉爐煉鋼法,用的是純氧氣。在煉鋼過程中,生鐵中各元素的氧化都是直接或間接跟氧作用,但是它們不是同時被氧化的。誰先和氧作用,誰後和氧作用,主要決定於它們跟氧結合的能力。鐵元素跟氧結合的能力雖然較低,但是鐵水裡鐵的含量遠遠大於其他元素,所以吹煉時部分鐵先被氧化成氧化亞鐵,同時放出大量的熱。
2Fe + O2 = 2FeO + 熱
硅和錳也不甘落後,接著他們從 FeO 中奪取氧而被氧化。
Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe + 熱
Mn + FeO = MnO + Fe + 熱
硅和錳在鋼水中非常活躍,它們也會跑去直接跟氧化合。
Si + O2 = SiO2 + 熱
2Mn + O2 = 2MnO + 熱
生成的 SiO2 和 MnO 跟生石灰(CaO)結合而進入爐渣。
SiO2 + CaO = CaSiO3 ↓
當硅和錳的氧化接近結束時,反應放出大量的熱使爐溫迅速上升。當爐中鋼水的平均溫度超過 1500℃時,碳大大地活躍起來,這時它跟氧結合的能力超過了硅、錳與氧的結合能力,因而碳被迅速氧化。
C+FeO=CO+Fe
處於活躍狀態的碳在鋼水中跑來跑去,它也跑去直接跟氧化合。
2C + O2 = 2CO↑
生成的一氧化碳氣體隨爐氣逸出。一氧化碳上升時對鋼水起攪拌作用,使鋼水劇烈地沸騰,這樣就能使反應加速。所以除去生鐵中的部分碳是煉鋼中的一個非常重要的環節。
降了碳,調整了硅、錳的含量,下面就是去掉硫和磷了。為什麼要除掉硫和磷呢?因為硫和磷是兩種有害的雜質元素。硫的存在會使鋼產生「熱脆性」,即鋼在熱加工時發生斷裂現象。磷的危害則相反,它使鋼產生「冷脆性」。磷的「冷脆性」曾是世界上幾起疑案的「主犯」。
1938 年 3 月 14 日,比利時的哈塞爾特城被包圍在寒冷的氣氛中,溫度低達零下 15 度。刺骨的寒風吹到人的臉上如針扎一般疼痛,只有阿爾伯運河的水在歡快地、不知疲倦地流淌著,不時地彈奏出那輕柔悠揚的樂曲。橫跨在運河上的阿爾伯鋼橋,顯得格外雄偉、壯麗,就像是哈塞爾特忠誠的衛士,突然,從橋下傳來了驚天動地的金屬斷裂聲,緊接著是橋身劇裂抖動,橋面出現了裂縫。人們驚恐萬狀,人和車輛爭先向橋的兩側奔去……,在不到幾分鍾的時間內,鋼橋折成了幾段,墜入河中。無巧不成書。時隔十六年,也就是 1954 年寒冬臘月的一天,愛爾蘭海面上寒風凜冽,一艘三萬兩千噸級的英國油輪——「世界協和號」乘風破浪地航行在廣闊的海面上。忽然,有個水手氣喘噓噓地向船長報告:「船長先生,快去看吧,油輪的中部出現了裂縫!」話音未落,一陣刺耳的巨響擊破長空,油輪頓時一分為二,許多水手紛紛跳進大海。就這樣,油輪上的人還沒有來得及用無線電發出求援信號,就和油輪一起葬身波濤洶涌的大海中。誰是這兩起重大事故的肇事者呢?科學家經過深入的研究後宣布:罪魁禍首是鋼鐵中的磷!鋼鐵中磷的含量如果過大,遇冷就會變脆。這兩起惡性事故的發生,就是因為鋼鐵受凍而造成的。因此,在煉鋼時要加入造渣劑氧化鈣,目的是為了除去鐵水中所含磷、硫兩種元素。
在鐵水中疏以 FeS 的形式存在,它跟生石灰作用,生成硫化鈣而進入爐渣:
FeS + CaO = FeO + CaS
去磷的總化學方程式是:
2P +5FeO + 3CaO = 5Fe + Ca3(PO4)2
生成的磷酸鈣也進入爐渣。
煉鋼生成的爐渣比鋼水輕,它浮在鋼水表面上,可以跟鋼水分開。
氧化和造渣過程完成後,還會有未反應的氧化亞鐵存在,最後還要加入脫氧劑,以除去氧化亞鐵,並同時調整硅、錳的含量。若生產某種合金鋼,在最後階段還要加入適量的某種金屬,經化驗鋼樣合格時,即可出鋼。
煉鋼的方法有多種。有平爐煉鋼,電爐煉鋼法。氧氣頂吹轉爐煉鋼法,是 50 年代建立並發展起來的新方法。這種方法用純氧吹煉而不用空氣,爐溫高、反應快,一爐鋼的吹煉時間只需十幾分鍾,因而,這種方法發展很快。
有的國家氧氣頂吹轉爐煉鋼的產量,達到了總產量的 90%以上。
一塊不起眼的鐵礦石經過了高爐的冶煉,除掉了雜質,成為堅硬無比的
鋼鐵,成為在工農業生產、日常生活中具有最廣泛用途的金屬材料,這是多
么偉大的功績。

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