鋼鐵是怎麼煉制的

㈠ 鋼鐵是什麼煉成的

煉鋼原理來就是在高溫條件下，用自氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含的過量的碳和其它雜質轉為氣體或爐渣而除去。 把生鐵冶煉成鋼的實質，就是適當地降低生鐵里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害雜質，調整鋼里合金元素含量到規定范圍之內。煉鋼的主要反應原理，也是利用氧化還原反應，在高溫下，用氧化劑把生鐵里過多的碳和其它雜質氧化成為氣體或爐渣除去。因此，煉鋼和煉鐵雖然都是利用的氧化還原反應，但是煉鐵主要是用還原劑把鐵從鐵礦石里還原出來，而煉鋼主要是用氧化劑把生鐵里過多的碳和其它雜質氧化而除去。 煉鋼時常用的氧化劑是空氣、氧氣或氧化鐵。 主要化學方程式： 大量鐵變成氧化亞鐵：2Fe+O2==2FeO+熱量 調整硅、錳：Si+2FeO==SiO2+2Fe+熱量 Mn+FeO ==MnO+Fe+熱量 降低碳量：C+FeO==CO+Fe-熱量 脫氧（除FeO因它會使鋼具有熱脆性）

㈡ 古代鋼鐵是如何練成的

中國古代煉鐵鑄鐵和生鐵煉鋼一直是主要方法。

1、我國煉鐵始於春秋時代。那時候的煉鐵方法是塊煉鐵，即在較低的冶煉溫度下，將鐵礦石固態還原獲得海綿鐵，再經鍛打成的鐵塊。

2、冶煉塊煉鐵，一般採用地爐、平地築爐和豎爐3種。我國在掌握塊煉鐵技術的不久，就煉出了含碳2%以上的液態生鐵，並用以鑄成工具。 戰國初期，我國已掌握了脫碳、熱處理技術方法，發明了韌性鑄鐵。

3、戰國後期，又發明了可重復使用的「鐵范」(用鐵製成的鑄造金屬器物的空腹器)。

4、西漢時期，出現坩堝煉鐵法。同時，煉鐵豎爐規模進一步擴大。

1975年，在鄭州附近古滎鎮發現和發掘出漢代冶鐵遺址，場址面積達12萬m2，發掘出兩座並列的高爐爐基，高爐容積約50m3。西漢時期還發明了「炒鋼法」，即利用生鐵「炒」成熟鐵或鋼的新工藝，產品稱為炒鋼。同時，還興起「百煉鋼」技術。

5、東漢(公元25～220年)，光武帝時，發明了水力鼓風爐，即「水排」。我國古代水排的發明，大約比歐洲早1100多年。

6、漢代以後，發明了灌鋼方法。《北齊書·綦母懷文傳》稱為「宿鋼」，後世稱為灌鋼，又稱為團鋼。這是中國古代煉鋼技術的又一重大成就。

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1、我國古代煉鋼技術至遲發明於春秋晚期。由先秦到西漢中晚期，主要制鋼工藝是塊鐵滲碳法；由漢代到明清，主要又是炒鋼法和灌鋼法，其次還有百煉鋼法和炒鐵滲碳法，漢魏南北朝時還有「鑄鐵脫碳鋼」，漢代還有坩堝煉鋼法。

炒鋼工藝主要生產一般的可鍛鐵(包括鋼和熟鐵)，灌鋼工藝主要生產含碳較高的刃鋼，百煉鋼是對普通炒鋼的再加工。

2、人類早期冶煉的鋼一般都是在低溫還原冶煉後再經滲碳而成，整個過程約分兩步:第一步先由礦石煉取塊煉鐵，第二步再由塊煉鐵滲碳成鋼。此滲碳過程中要不斷地折疊鍛打，以幫助碳的擴散。這樣得到的鋼便叫塊鐵滲碳鋼。燕下都鋼劍等兵器就是由這種鋼製成的。

炒鋼工藝是一種半液態冶煉。它以生鐵為原料，把生鐵加熱到液態半液態後，利用鼓風中的氧使生鐵脫碳到鋼和熟鐵的成分范圍。冶煉過程中要不斷地炒動金屬。古謂之「擣剛」，本世紀五十年代以前，習謂之炒鐵、炒「熟鐵」。

3、中國人在商周時期就掌握了不同比例的青銅合金技術。中國的鐵器出現在西周，鑄鐵則出現在春秋末期，戰國時候就掌握了鑄鐵柔化技術（公元前6、5世紀）。西方的冶鐵技術是在14世紀，而鑄鐵柔化處理技術是16世紀。

4、而我國炒鋼技術大約發明於西漢後期。其法是把生鐵加熱成液態或半液態，並不斷攪拌，使生鐵中的碳份和雜質不斷氧化，從而得到鋼或熟鐵。

5、創始於魏晉南北朝時期的灌鋼技術，是中國冶金史上的一項獨創性發明。灌鋼的工藝過程大致為，將熔化的生鐵與熟鐵合煉，生鐵中的碳份會向熟鐵中擴散，並趨於均勻分布，且可去除部分雜質，而成優質鋼材。在坩堝煉鋼法發明之前，灌鋼法是一種最先進的煉鋼技術。

6、典籍：董文安：《韓國十大寶劍產地初考》；《易縣燕下都44號墓葬鐵器金相考察初步報告》；唐《夏侯陽算經》、宋蘇頌《圖經本草》、明唐順之《武編前編》、趙常吉《神器譜》、朱國楨《涌幢小品》、清屈大均《廣東新語》等書中都可看到

參考資料來源：網路—冶鐵術

㈢ 鋼鐵是怎麼煉成的要詳細過程

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。

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）。

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。

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鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。碳鋼是最常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉，而且在多數情況下能滿足使用要求，所以應用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。

合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結構和性能發生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。

合金鋼的資源相當豐富，除Cr、Co不足,Mn品位較低外,W、Mo、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀初，合金鋼在鋼的總產量中的比例將有大幅度增長。

含碳量2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據生鐵中碳存在的形態不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態分布，斷口呈銀白色，質硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。

碳以片狀石墨形態分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近於鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入Cr,耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應用。

鋼鐵中碳的來源：煉鐵的原料之一是鐵礦石，鐵礦石主要成份是Fe2O3,沒有碳。煉鐵的原料之二是焦碳。煉鐵過程部分焦碳留在了鐵水中，導致鐵水中含碳。鋼鐵的生產 由鐵礦石煉生鐵。

由生鐵作原料煉鋼，煉鋼的過程主要是除碳的過程.還不能將碳除盡，鋼需要有一定量的碳，性能才達到最佳。

按冶煉設備分

⑴轉爐鋼 用轉爐吹煉的鋼，可分為底吹、側吹、頂吹和空氣吹煉、純氧吹練等轉爐鋼；根據爐襯的不同，又分酸性和鹼性兩種。

⑵平爐鋼 用平爐煉制的鋼，按爐襯材料的不同分為酸性和鹼性兩種，一般平爐鋼多為鹼性。

⑶電爐鋼 用電爐煉制的鋼，有電弧爐鋼、感應爐鋼及真空感應爐鋼等。工業上大量生產的，是鹼性電弧爐鋼。

按鋼的品質分

⑴普通鋼 鋼中含雜質元素較多，含硫量ws一般≤O.05%，含磷量wP≤0.045%，如碳素結構鋼、低合金結構鋼等。

⑵優質鋼 鋼中含雜質元素較少，含硫及磷量ws、wp,一般均≤0.04%，如優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼和合金工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。

⑶高級優質鋼 鋼中含雜質元素極少，含硫量ws一般≤O.03%，含磷量wP≤0.035%，如合金結構鋼和工具鋼等。高級優質鋼在鋼號後面，通常加符號「A」或漢字「高」以便識別。

㈣ 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。