鋼鐵經過多少次煉冶

Ⅰ 「百煉成鋼」的原理是什麼

人說，挫折和失敗是一座學校，只有經歷了風雨，才能見到彩虹。古往今來多少名人少年曾受非人折磨、遇艱難險阻，然而最終在困境中起飛，翱翔長空，有了自己的一片天空。

「百煉成鋼」語出三國魏·陳琳《武軍賦》：「鎧則東胡闕鞏，百煉精剛。」五代·王定保《唐摭言·知己》：「蕭若百煉之鋼，不可屈抑。」比喻經過多次的磨煉鍛煉，依舊不屈不撓的優秀人物。

其實，百煉成鋼這句成語是來自我國古代的一項獨特的煉鋼工藝。

我國在春秋時就有了煉鋼生產，而最初的鋼都是海綿鐵。煉鋼時，把海綿鐵放入爐內，讓它在受熱中滲碳。到一定溫度後拿出來鍛打，這就是最早煉成的鋼。後來人們在冶煉中發現，反復加熱鍛打的次數越多，鋼件越硬。於是工匠便把反復加熱鍛打的一定次數定為正式工序，這成為百煉鋼工藝中的重要步驟，並作為一種國家的工藝固定下來了。這就是百煉成鋼工藝的起源。現代冶金分析證明，經反復地加熱鍛打，會使鋼件的組織緻密，成分均勻，夾雜物減少並細化，從而顯著地提高鋼製品的質量。

秦與西漢時期，用生鐵炒鋼（包括炒熟鐵）的新技術出現，工匠們把百煉工藝改為用炒鋼或熟鐵作為原料，使百煉成鋼技術得到進一步發展。

炒鋼，就是把生鐵加熱到熔化或基本熔化階段，在熔池中加以攪拌，藉助於空氣中的氧把生鐵中所含的碳氧化掉。而炒鋼與炒熟鐵實質是一回事，熟鐵就是含碳極低的炒鋼。熟鐵、炒鋼的成分均勻，其內含的夾雜物均較細小。

根據有關學者的考證和對河北省滿城西漢中山靖王劉勝墓中出土的鋼劍和錯金書刀的分析，這些刀劍均是用碳鋼製成的，而質量大大超過了戰國時期的鋼製品，含碳不均的現象明顯減少。這都是反復加熱鍛打的結果。

東漢時，百煉鋼工藝已趨成熟。古代的「涑」字通「煉（A）」、「A」，在古兵器銘文中常見，在《說文解字》中釋其義為「冶金」。「百煉」、「百辟」過去曾被認為泛指反復鍛打。但有九煉、三十煉、五十煉、七十煉、百煉共存的事實，說明這些具體數字有其特定的含義。據冶金史專家研究，煉數應是代表了一定的工藝並表明產品的質量。從三十煉鋼刀和五十煉鋼劍的檢驗結果推測，煉數可能就是指疊打後的層數。在鍛制刀劍時，以炒鋼為原料，可以用同一種鋼料反復折疊鍛打，也可以用數層成分略異的原料疊打，然後加熱折疊再鍛，反復多次，最後製成百煉鋼刀劍。從新中國成立後出土的文物中已得到證實：

年山東臨沂地區蒼山漢墓出土了一把環首鋼刀，刀身刻有「永初六年五月丙午造州涑大刀，吉羊（祥）宜子孫」，可知是「三十煉」工藝製成，北京鋼院的專家對這把刀進行檢測，證實其含碳量為0.6%～0.7%，是用塊煉鐵做原料，加溫後反復折疊鍛打而成。

年，江蘇徐州銅山縣駝龍山漢墓出土一把鋼劍，長109厘米，劍身長88.5厘米，寬1.1～3.1厘米，脊厚0.3～0.8厘米。劍把正面有錯金銘文：「建初二年（公元77年）蜀郡西工官王惜造五十涑（煉）△△孫劍△。」銘文說明此劍是用「五十煉」工藝製成的。

年，日本奈良縣櫟本東大寺山古墓，出土了一把中國東漢中平年間製造的大鋼刀，上有銘文「中平△年5月丙午，製造支刀，百煉清剛（鋼），上應星宿，下辟不祥」。可知此刀為「百煉」工藝製成。

百煉技術在三國時廣為運用。曹操下令工匠為他鑄造五把寶刀。工匠經三年完成，其中兩把自己留下，余者三把分給三子。

五把刀用三年才完成，可見工藝之復雜。繼曹操鑄後，兒子曹丕於公元219年也曾命國家級的冶煉家，挑選最精良的金屬為其造兵器。結果煉成三把寶劍、三把寶刀、兩把匕首和一把露陌刀。這些兵器都是用百煉工藝製成。為此，曹丕為五種兵器分別起了名字。

同時期，蜀漢、孫吳的百煉技術也很高。劉備讓蒲元造了500把寶刀，上刻「七十二煉」，也就是說500把刀也是經過近百次的反復鍛打才鑄成的。

魏晉南北朝是百煉鋼的鼎盛時期，此後，由於其他煉鋼方法的出現，百煉鋼被逐漸取代。而在一些民族地區，從宋代以來，大多用百煉或數十煉的鋼制刀。南宋初年，著名學者曾敏行在《獨醒雜志》中談道：

「我住在湖南時，常常看見瑤族人到寺廟里去拜神。他們瑤族男人每人都有佩劍。這些劍是黃色的鋼鑄造的，也只有蠻族部落的人才會造這種劍。瑤人有個奇特的風俗，每當有人家生了兒子，所有來看孩子的親戚朋友，都必須帶上一塊鐵，扔到這家盛有水的木盆里去。孩子長大成人後，在他的婚禮宴會上，再把這些賞鐵的朋友們請來，並拿出木盆里的鐵反復煉上一百次，成了最優質的鋼。用這種鋼打的劍，一點雜質沒有。這樣，最初獲得鐵塊的孩子，長大後便有了一把鋒利無比的劍。這劍一揮，就能把樹攔腰斬斷。有人曾經訪問過那裡的老鐵匠，他們說造這種劍的鋼為『到鋼』，也就是要煉到一定程度的鋼。」

對於百煉鋼的記載，古文獻中最詳細的是沈括的《夢溪筆談》，其中有：「予出使至磁州鍛坊，歡煉鐵，方識其鋼。凡鐵之有鋼者，如面中有筋，濯盡柔面，則麵筋及見，煉鋼亦然。但取精鐵鍛之百餘火，每鍛稱之，一鍛一輕，至累鍛而斤兩不減，則純鋼也，雖百煉不輕矣。此乃鐵之精純者，其色清明，磨寶之，則黯然青且黑，與常鐵迥異。」

我國古代的鋼鐵冶煉技術在世界上是遙遙領先的，據有關出土文物證明我國的煉鐵煉鋼要比歐洲早1000多年。

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℃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。在實踐中人們發現如果把這種鐵，加熱到一定溫度下再反復鍛打，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，古人有了塊煉鐵滲碳成鋼的經驗，這種材料就是最早的鋼。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，人們逐漸增加了鍛打的次數，由10次、30次、50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。

孫悟空一雙火眼金睛也需要在太上老君的煉丹爐中歷盡七七四十九天，也算得「百煉」了。可見，要成「鋼」，大概真的需要如一把鋼刀、一把鋼鏟一樣，經歷「百煉」的。

Ⅱ 有句話說「千錘百煉始成鋼」，生鐵是如何「百煉」成鋼的

早在春秋時代，就出現了用生鐵做成的器具。生鐵含碳量高，質地脆，容易斷裂。在長期的冶煉實踐中，人們發現，由生鐵可以冶煉出質地堅硬的鋼，於是出現了各種生鐵煉鋼的方法，主要有生鐵脫碳法、炒鋼法和灌鋼法。這幾種辦法，其實是減少生鐵中的碳元素含量的冶煉方法。

和生鐵脫碳法一樣，炒鋼法也是通過減少生鐵中的碳元素含量來煉鋼的。在冶煉時，工人不停地攪拌原料，就像廚師炒菜一樣，所以稱為「炒鋼法」。灌鋼也是古代的主要鋼鐵品種之一，它含碳量較高，主要用來製作刀、劍、鐮等兵器或生產工具的鋒刃部。

這里的「灌」是灌煉的意思，也就是以生鐵和熟鐵為原料，把它們加熱到生鐵的熔點以上，熔合煉出鋼。我國古代關於灌鋼的最早記載是在東漢晚期。南北朝時，灌鋼技術在全國各地得到了推廣。無論是生鐵脫碳法、炒鋼法還是灌鋼法，都是把生鐵冶煉成鋼的精良技術。

Ⅲ 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。

Ⅳ 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。