⑴ 鋼鐵是怎麼樣練成的
把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉,即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼,一般是指軋製成各種鋼材的鋼。鋼屬於黑色金屬但鋼不完全等於黑色金屬。 煉鋼過程加料
加料:向電爐或轉爐內加入鐵水或廢鋼等原材料的操作,是煉鋼操作的第一步。
造渣
造渣:調整鋼、鐵生產中熔渣成分、鹼度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過 鋼鐵高爐渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和鹼度的熔渣,能夠向金屬液面中傳遞足夠的氧,以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下,並使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。
出渣
出渣:電弧爐煉鋼時根據不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所採取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時,氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時,原來的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。
熔池攪拌
熔池攪拌:向金屬熔池供應能量,使金屬液和熔渣產生運動,以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助於氣體、機械、電磁感應等方法來實現。
脫磷
減少鋼液中含磷量的化學反應。磷是鋼中有害雜質之一。含磷較多的鋼,在室溫或更低的溫度下使用時,容易脆裂,稱為「冷脆」。鋼中含碳越高,磷引起的脆性越嚴重。一般普通鋼中規定含磷量不超過 0.045%,優質鋼要求含磷更少。生鐵中的磷,主要來自鐵礦石中的磷酸鹽。氧化磷和氧化鐵的熱力學穩定性相近。在高爐的還原條件下,爐料中的磷幾乎全部被還原並溶入鐵水。如選礦不能除去磷的化合物,脫磷就只能在(高)爐外或鹼性煉鋼爐中進行。
鐵中脫磷問題的認識和解決,在鋼鐵生產發展史上具有特殊的重要意義。鋼的大規模工業生產開始於1856年貝塞麥(H.Bessemer)發明的酸性轉爐煉鋼法。但酸性轉爐煉鋼不能脫磷;而含磷低的鐵礦石又很少,嚴重地阻礙了鋼生產的發展。1879年托馬斯(S.Thomas)發明了能處理高磷鐵水的鹼性轉爐煉鋼法,鹼性爐渣的脫磷原理接著被推廣到平爐煉鋼中去,使大量含磷鐵礦石得以用於生產鋼鐵,對現代鋼鐵工業的發展作出了重大的貢獻。
鹼性渣的脫磷作用 脫磷反應是在爐渣與含磷鐵水的界面上進行的。鋼液中的磷 【P】和氧 【O】結合成氣態P2O5的反應
電爐底吹
電爐底吹:通過置於爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化,促進冶金反應過程的目的。採用底吹工藝可縮短冶煉時間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。並能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質量,降低成本,提高生產率。
熔化期
熔化期:煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐 鋼花伴我煉鋼忙料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫,並造好熔化期的爐渣。
氧化期
氧化期和脫碳期:普通功率電弧爐煉鋼的氧化期,通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務是氧化鋼液中的碳、磷;去除氣體及夾雜物;使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度,要求脫碳量大於0.2%左右。隨著爐外精煉技術的發展,電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進行。
精煉期
精煉期:煉鋼過程通過造渣和其他方法把對鋼的質量有害的一些元素和化合物,經化學反應選入氣相或排、浮入渣中,使之從鋼液中排除的工藝操作期。 連鑄機出坯
還原期
還原期:普通功率電弧爐煉鋼操作中,通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時間稱為還原期。其主要任務是造還原渣進行擴散、脫氧、脫硫、控制化學成分和調整溫度。高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。
爐外精煉
爐外精煉:將煉鋼爐(轉爐、電爐等)中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程,也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。初煉:爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉:將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫,去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是:可提高鋼的質量, 煉鋼車間縮短冶煉時間,簡化工藝過程並降低生產成本。爐外精煉的種類很多,大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同,又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。
鋼液攪拌
鋼液攪拌:爐外精煉過程中對鋼液進行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化,並能促進冶金反應。多數冶金反應過程是相界面反應,反應物和生成物的擴散速度是這些反應的限制性環節。鋼液在靜止狀態下,其冶金反應速度很慢,如電爐中靜止的鋼液脫硫需30~60分鍾;而在爐精煉中採取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3~5分鍾。鋼液在靜止狀態下,夾雜物上浮除去,排除速度較慢;攪拌鋼液時,夾雜物的除去速度按指數規律遞增,並與攪拌強度、類型和夾雜物的特性、濃度有關。
鋼包喂絲
鋼包喂絲:通過喂絲機向鋼包內喂入用鐵皮包裹的脫氧、脫硫及微調成分的粉劑,如Ca-Si粉、或直接喂入鋁線、碳線等對鋼水進行深脫硫、鈣處理以及微調鋼中碳和鋁等成分的方法。它還具有清潔鋼水、改善非金屬夾雜物形態的功能。
鋼包處理
鋼包處理:鋼包處理型爐外精煉的簡稱。其特點是精煉時間短(約10~30分鍾), 轉爐煉鋼精煉任務單一,沒有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,工藝操作簡單,設備投資少。它有鋼水脫氣、脫硫、成分控制和改變夾雜物形態等裝置。如真空循環脫氣法(RH、DH),鋼包真空吹氬法(Gazid),鋼包噴粉處理法(IJ、TN、SL)等均屬此類。
鋼包精煉
鋼包精煉:鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長(約60~180分鍾),具有多種精煉功能,有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,適於各類高合金鋼和特殊性能鋼種(如超純鋼種)的精煉。真空吹氧脫碳法(VOD)、真空電弧加熱脫氣法(VAD)、鋼包精煉法(ASEA-SKF)、封閉式吹氬成分微調法(CAS)等,均屬此類;與此類似的還有氬氧脫碳法(AOD)。
氣體處理
惰性氣體處理:向鋼液中吹入惰性氣體Ar,這種氣體本身不參與冶金反應,但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當於一個「小真空室」(氣泡中H2、N2、CO的分壓接近於零),具有「氣洗」作用。爐外精煉法生產不銹鋼的原理,就是應用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關系。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳,可以降低碳氧反應中CO分壓,在較低溫度的條件下,碳含量降低而鉻不被氧化。
預合金化
預合金化:向鋼液加入一種或幾種合金元素,使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的,加入鋼中的脫氧劑一部分消耗於鋼的脫氧,轉化為脫氧產物排出;另一部則為鋼水所吸收,起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前,與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。
成分控制
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。
增硅
增硅: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。
終點控制
終點控制:氧氣轉爐煉鋼吹煉終點(吹氧結束)時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控制。終點控制有增碳法和拉碳法兩種方法。
出鋼
出鋼:鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用於調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中也叫脫氧合金化。
⑵ 鋼鐵是怎樣煉成的
煉鐵:高爐中加入:鐵礦石+石灰石等煉鐵輔料+焦炭→高溫→鐵水+爐渣→鑄鐵錠+爐渣
煉鋼:電弧爐或者轉爐中加入:廢鐵、鑄鐵錠→高溫(通電吹氧等)→鋼水+鋼渣→鑄錠(或者連軋)+鋼渣
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+SiO2
FeO+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+Fe
Si+2FeO SiO2+2Fe
Al+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。
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。
簡單一點說就是把鐵的純度煉到98%<好像>要煉成這樣,必須不斷地敲打
淬火,讓雜質C於氧氣充分接觸,生成CO2,所以古代煉鋼鐵,就是不斷敲打,不斷燒烤,不斷放水裡淬火。
現代煉鋼步驟如下
造渣
造渣:調整鋼、鐵生產中熔渣成分、鹼度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過 鋼鐵高爐
渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和鹼度的熔渣,能夠向金屬液面中傳遞足夠的氧,以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下,並使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。
出渣
出渣:電弧爐煉鋼時根據不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所採取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時,氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時,原來的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。
熔池攪拌
熔池攪拌:向金屬熔池供應能量,使金屬液和熔渣產生運動,以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助於氣體、機械、電磁感應等方法來實現。
電爐底吹
電爐底吹:通過置於爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化,促進冶金反應過程的目的。採用底吹工藝可縮短冶煉時間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。並能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質量,降低成本,提高生產率。
熔化期
熔化期:煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐 鋼花伴我煉鋼忙
料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫,並造好熔化期的爐渣。
氧化期和脫炭期
氧化期和脫炭期:普通功率電弧爐煉鋼的氧化期,通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務是氧化鋼液中的碳、磷;去除氣體及夾雜物;使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度,要求脫碳量大於0.2%左右。隨著爐外精煉技術的發展,電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進行。
精煉期
精煉期:煉鋼過程通過造渣和其他方法把對鋼的質量有害的一些元素和化合物,經化學反應選入氣相或排、浮入渣中,使之從鋼液中排除的工藝操作期。 連鑄機出坯
還原期
還原期:普通功率電弧爐煉鋼操作中,通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時間稱為還原期。其主要任務是造還原渣進行擴散、脫氧、脫硫、控制化學成分和調整溫度。目前高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。
爐外精煉
爐外精煉:將煉鋼爐(轉爐、電爐等)中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程,也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。初煉:爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉:將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫,去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是:可提高鋼的質量, 煉鋼車間
縮短冶煉時間,簡化工藝過程並降低生產成本。爐外精煉的種類很多,大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同,又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。
鋼液攪拌
鋼液攪拌:爐外精煉過程中對鋼液進行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化,並能促進冶金反應。多數冶金反應過程是相界面反應,反應物和生成物的擴散速度是這些反應的限制性環節。鋼液在靜止狀態下,其冶金反應速度很慢,如電爐中靜止的鋼液脫硫需30~60分鍾;而在爐精煉中採取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3~5分鍾。鋼液在靜止狀態下,夾雜物*上浮除去,排除速度較慢;攪拌鋼液時,夾雜物的除去速度按指數規律遞增,並與攪拌強度、類型和夾雜物的特性、濃度有關。
鋼包喂絲
鋼包喂絲:通過喂絲機向鋼包內喂入用鐵皮包裹的脫氧、脫硫及微調成分的粉劑,如Ca-Si粉、或直接喂入鋁線、碳線等對鋼水進行深脫硫、鈣處理以及微調鋼中碳和鋁等成分的方法。它還具有清潔鋼水、改善非金屬夾雜物形態的功能。
鋼包處理
鋼包處理:鋼包處理型爐外精煉的簡稱。其特點是精煉時間短(約10~30分鍾), 轉爐煉鋼
精煉任務單一,沒有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,工藝操作簡單,設備投資少。它有鋼水脫氣、脫硫、成分控制和改變夾雜物形態等裝置。如真空循環脫氣法(RH、DH),鋼包真空吹氬法(Gazid),鋼包噴粉處理法(IJ、TN、SL)等均屬此類。
鋼包精煉
鋼包精煉:鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長(約60~180分鍾),具有多種精煉功能,有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,適於各類高合金鋼和特殊性能鋼種(如超純鋼種)的精煉。真空吹氧脫碳法(VOD)、真空電弧加熱脫氣法(VAD)、鋼包精煉法(ASEA-SKF)、封閉式吹氬成分微調法(CAS)等,均屬此類;與此類似的還有氬氧脫碳法(AOD)。
惰性氣體處理
惰性氣體處理:向鋼液中吹入惰性氣體Ar,這種氣體本身不參與冶金反應,但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當於一個「小真空室」(氣泡中H2、N2、CO的分壓接近於零),具有「氣洗」作用。爐外精煉法生產不銹鋼的原理,就是應用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關系。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳,可以降低碳氧反應中CO分壓,在較低溫度的條件下,碳含量降低而鉻不被氧化。
預合金化
預合金化:向鋼液加入一種或幾種合金元素,使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的,加入鋼中的脫氧劑一部分消耗於鋼的脫氧,轉化為脫氧產物排出;另一部則為鋼水所吸收,起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前,與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。
成分控制
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。
增硅
增硅: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。
終點控制
終點控制:氧氣轉爐煉鋼吹煉終點(吹氧結束)時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控制。終點控制有增碳法和拉碳法兩種方法。
出鋼
出鋼:鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用於調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中也叫脫氧合金化。
希望能夠 幫助到你、、
⑶ 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。
(3)威鋼鋼鐵是怎麼煉鋼的擴展閱讀:
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。
⑷ 鋼鐵是怎麼練成的
鋼鐵是由礦石、焦炭、煤炭等礦物原料經過熔煉、凝固、精煉等工藝過程加工製成的。
3、精煉:
將鐵錠經過精煉,去除其中的雜質,使其成為鋼鐵。這過程是把電爐(或高爐)煉鋼得到的鋼水提純,去除雜質,得到較為純凈的鋼水。連鑄機澆鑄鋼坯,通過上述過程煉制出來的鋼水,澆入鑄模冷卻凝固後即得到鋼坯,現代工業上大規模生產鋼鐵一般使用連鑄機,可連續澆注鋼水,不斷輸出鋼坯,此時就已經完成了煉鋼過程了。
4、加工:
將鋼鐵經過加工,得到的鋼坯根據其用途經過軋制、拉拔或機加工,得到各種形狀的鋼材,或製成各種不同規格的鋼鐵產品。這時的鋼材就是市場上常用的鋼鐵原材料了。
⑸ 鋼鐵是怎樣煉成的煉鋼的過程
造渣:調整鋼、鐵生產中熔渣成分、鹼度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和鹼度的熔渣,以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下,並使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。
出渣:電弧爐煉鋼時根據不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所採取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時,氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時,原來的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。
熔池攪拌:向金屬熔池供應能量,使金屬液和熔渣產生運動,以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助於氣體、機械、電磁感應等方法來實現。
電爐底吹:通過置於爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化,促進冶金反應過程的目的。採用底吹工藝可縮短冶煉時間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。並能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質量,降低成本,提高生產率。
熔化期:煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫,並造好熔化期的爐渣。
氧化期和脫炭期:普通功率電弧爐煉鋼的氧化期,通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務是氧化鋼液中的碳、磷;去除氣體及夾雜物;使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度,要求脫碳量大於0.2%左右。隨著爐外精煉技術的發展,電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進行。
精煉期:煉鋼過程通過造渣和其他方法把對鋼的質量有害的一些元素和化合物,經化學反應選入氣相或排、浮入渣中,使之從鋼液中排除的工藝操作期。
還原期:普通功率電弧爐煉鋼操作中,通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時間稱為還原期。其主要任務是造還原渣進行擴散、脫氧、脫硫、控制化學成分和調整溫度。目前高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。
爐外精煉:將煉鋼爐(轉爐、電爐等)中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程,也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。初煉:爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉:將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫,去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是:可提高鋼的質量,縮短冶煉時間,簡化工藝過程並降低生產成本。爐外精煉的種類很多,大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同,又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。
鋼液攪拌:爐外精煉過程中對鋼液進行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化,並能促進冶金反應。多數冶金反應過程是相界面反應,反應物和生成物的擴散速度是這些反應的限制性環節。鋼液在靜止狀態下,其冶金反應速度很慢,如電爐中靜止的鋼液脫硫需30~60分鍾;而在爐精煉中採取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3~5分鍾。鋼液在靜止狀態下,夾雜物靠上浮除去,排除速度較慢;攪拌鋼液時,夾雜物的除去速度按指數規律遞增,並與攪拌強度、類型和夾雜物的特性、濃度有關。
鋼包喂絲:通過喂絲機向鋼包內喂入用鐵皮包裹的脫氧、脫硫及微調成分的粉劑,如Ca-Si粉、或直接喂入鋁線、碳線等對鋼水進行深脫硫、鈣處理以及微調鋼中碳和鋁等成分的方法。它還具有清潔鋼水、改善非金屬夾雜物形態的功能。
鋼包處理:鋼包處理型爐外精煉的簡稱。其特點是精煉時間短(約10~30分鍾),精煉任務單一,沒有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,工藝操作簡單,設備投資少。它有鋼水脫氣、脫硫、成分控制和改變夾雜物形態等裝置。如真空循環脫氣法(RH、DH),鋼包真空吹氬法(Gazid),鋼包噴粉處理法(IJ、TN、SL)等均屬此類。
鋼包精煉:鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長(約60~180分鍾),具有多種精煉功能,有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,適於各類高合金鋼和特殊性能鋼種(如超純鋼種)的精煉。真空吹氧脫碳法(VOD)、真空電弧加熱脫氣法(VAD)、鋼包精煉法(ASEA-SKF)、封閉式吹氬成分微調法(CAS)等,均屬此類;與此類似的還有氬氧脫碳法(AOD)。
惰性氣體處理:向鋼液中吹入惰性氣體,這種氣體本身不參與冶金反應,但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當於一個「小真空室」(氣泡中H2、N2、CO的分壓接近於零),具有「氣洗」作用。爐外精煉法生產不銹鋼的原理,就是應用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關系。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳,可以降低碳氧反應中CO分壓,在較低溫度的條件下,碳含量降低而鉻不被氧化。
預合金化:向鋼液加入一種或幾種合金元素,使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的,加入鋼中的脫氧劑一部分消耗於鋼的脫氧,轉化為脫氧產物排出;另一部則為鋼水所吸收,起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前,與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。
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。
增硅: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。
終點控制:氧氣轉爐煉鋼吹煉終點(吹氧結束)時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控制。終點控制有增碳法和拉碳法兩種方法。
出鋼:鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用於調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中。
⑹ 鋼鐵是怎麼煉成的
鋼鐵的煉制是一個復雜的過程,通常分為三個主要步驟:礦石處理、冶煉和煉鋼。
1、礦石處理
首先,從地下礦山中開采鋼鐵礦石,常見的礦石有鐵礦石、錳礦石等。采礦後,礦石需要進行破碎、磨粉、浮選等處理過程,以去除雜質並提高鋼鐵品質。
鋼鐵的煉制方法:
1、高爐法
高爐法是一種傳統的煉鐵方法,使用高爐作為反應器。在高爐中,通過將鐵礦石與焦炭和空氣一同投入,使礦石還原生成鐵,並在高溫下與石灰石等熔劑反應形成爐渣,從而分離出鐵和雜質。該方法適於大規模生產,但產生的爐渣中含有較高磷和硫等雜質。
2、轉爐法
轉爐法是一種常用的煉鋼方法,主要用於從生鐵中去除雜質,同時調整合金成分。在轉爐中,先將生鐵與廢鋼和石灰石等加入,通過氧氣吹入使其中的碳和雜質氧化並除去,最後加入合金元素調整成分。這種方法具有靈活性,可以適應不同合金需求。
3、電弧爐法
電弧爐法使用電力生成電弧加熱爐內的材料,將礦石、廢鋼和合金材料融化成鋼液。它可以快速加熱和冷卻,適合生產特殊鋼種和小批量生產。電弧爐法還可通過調整電弧反應條件以獲得所需的鋼鐵性質。