生铁怎么变为钢材

A. 铁是怎么炼成钢的

把炼钢用生铁放入炼钢炉内熔炼，再把钢液浇铸成型，冷却后即得到钢锭或连铸或直接铸成各种铸钢件等。

从铁矿石（就是赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿等）提炼出来的是含碳2%～4.3%的生铁，尔后要在高温下用氧化剂将过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去，一般是用氧气顶吹转炉炼钢（吹氧法），使其转变为含碳0.03%～2%的钢。

且在炼钢过程中添加硅、锰、铝等合金作为脱氧剂，以调整钢水的成分制成符合规格的钢材。同时可添加一些必要的元素使其成为各种优良性能的合金。

钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。

炼钢过程成分控制：

保证成品钢成分全部符合标准要求的操作。成分控制贯穿于从配料到出钢的各个环节，但重点是合金化时对合金元素成分的控制。对优质钢往往要求把成分精确地控制在一个狭窄的范围内；一般在不影响钢性能的前提下，按中、下限控制。

吹炼终点时，钢液中含硅量极低。为达到各钢号对硅含量的要求，必须以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脱氧剂消耗部分外，还使钢液中的硅增加。增硅量要经过准确计算，不可超过吹炼钢种所允许的范围。

B. 钢铁是怎样做成的

根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅锰含量的过程。这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素。化学反应主要是：2FeO+Si
2Fe+SiO2FeO+Mn
Fe+MnO反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中而被除掉。生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过程中必须尽可能除去。在炼钢炉中加入石灰(CaO)，可以去除硫、磷：2P+5FeO+3CaO
5Fe+Ca2(PO4)2(入渣)在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧：Mn＋FeO
MnO＋FeSi＋2FeO
SiO2＋2FeAl＋3FeO
Al2O3＋3Fe同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成钢锭。炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可搭用钢铁料的20～50％的废钢)，原料适应性强，但冶炼时间多。我国目前主要采用平炉炼钢。转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉(见图)，生产速度快(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。可以炼制化学工业需要的不锈耐酸钢，电子工业需要的高牌号硅钢、纯铁，航空工业需要的滚珠钢、耐热钢，机械工业用轴承钢、高速切削工具钢，仪表工业需要的精密合金等。

C. 生铁炒炼成钢的技术原理是什么

块炼铁质地较差，产量低，而且需毁炉取铁，作为钢制工具和兵器的铁料来源，显然难以适应日益增长的要求｡于是，以生铁为原料的固体脱碳制钢技术便应运而生｡

在铸铁脱碳热处理的长期实践中，我国古代冶铁匠逐渐懂得了生铁经过适当的处理可以变性甚至变得和块炼铁一样柔软，由此导致最迟西汉后期，我国又发明了用生铁炒炼成钢或熟铁的新技术｡

生铁炒炼成钢就是用生铁加热到熔化或基本熔化的状态下加以炒炼，使之脱碳而成钢或熟铁｡这种技术，不妨称为“炒钢技术”或“炒铁技术”｡用生铁炒炼而得的钢材即称为“炒钢”｡

考古工作者在河南省巩县铁生沟汉代冶铁遗址发现有西汉后期炒钢炉一座｡其上部已毁损，炉体很小，建造也很简单，从地面向下挖成“缶底”状坑作为炉膛，然后在炉膛内边涂一层耐火泥｡

D. 从铁矿到钢材需要多少种工序

一、炼铁

炼铁实质：是将铁从矿石中还原的过程

炼铁方法：高炉炼铁

炼铁原料：铁矿石、焦炭、溶剂等

原料

铁矿石：是主要的炼铁原料，有磁铁矿“Fe3O4”、赤铁矿“Fe2O3”、褐铁矿“2Fe2O3．3H2O”、菱铁矿“FeCO3”。铁矿石中除铁的化合物外，还含有硅、锰、磷、硫等的化合物，这些统称为脉石

焦炭：燃烧热为炼铁提供热源；不完全燃烧产生的CO气体作为还原剂，将铁从矿石中还原出来

熔剂：石灰石（CaCO3）、荧石（CaF2）。其作用是与铁矿石中的脉石结合形成低熔点、密度小、流动性好的熔渣，使之与铁液分离，以便获得较纯净的生铁液

高炉

主要产品是生铁，副产品有炉渣和炉气（冶炼过程和原理见图）

生铁

炼钢生铁：硅的质量分数较低（wSi<1.25%），断口呈银白色，主要用于炼钢

铸造生铁：硅的质量分数较高（wSi>1.25%~3.2%），断口呈灰黑色，用作铸造的原料

二、炼钢

炼钢实质：是通过氧化降低生铁中的碳与杂质元素的含量，使之达到标准规定的成分和性能；

炼钢原料：炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂（石灰石等）、脱氧剂（硅铁、锰铁、铝等）、合金料等；

炼钢过程：主要包括氧化、造渣、脱氧等；

炼钢方法：目前炼钢方法主要有氧气顶吹转炉炼钢和电炉炼钢等；

氧气顶吹转炉炼钢：主要以生铁液为原料，加适量的废钢，其特点是生产率高、节省能源、成本低，适合于大型钢铁联合企业，主要生产各类普通用途的非合金钢（碳钢）

电炉炼钢：电炉炼钢有电弧炉炼钢、感应炉炼钢等方法，常用的是电弧炉炼钢。它以转炉钢和废钢作原料、以铁矿石和纯氧作氧化剂，以电极与金属炉料间的电弧热提供冶炼热源。电弧炉冶炼温度高（可达2000℃），能冶炼含有高熔点合金元素的合金钢；由于采用的炉料较纯净，冶炼过程容易调节，化学成分易控制，能够冶炼高级优质钢和合金钢，但电弧炉炼钢耗电量大，成本高。

钢的浇注：钢液凝固成钢锭或钢坯的过程。根据钢脱氧程度不同，可分为镇静钢和沸腾钢。

镇静钢：指脱氧充分的钢。镇静钢组织致密，性能较好，加工时需切除钢锭头部，使成材率下降

沸腾钢：指脱氧不充分的钢。沸腾钢钢锭内多气孔，组织疏松，性能比镇静钢差。但成材率高，轧制 的板材表面质量好

半镇静钢：脱氧程度介于镇静钢与沸腾钢之间

三、钢材生产

钢材种类：有钢板、型钢、钢管、钢丝等；

生产方法：主要有轧制（分冷轧与热轧）、拉拔、挤压、锻造等方法。

钢板：钢锭或钢坯轧制成钢板。钢板可镀锌、镀锡、镀铅、塑料复合等表面处理

中厚板：5mm；中板厚度为3~5mm，一般采用热轧

薄板：的厚度小于3mm，坯料为热轧中厚板，采用冷轧

钢带：成卷供应，采用冷轧

型钢：采用型材轧机轧制而成。有圆钢、方钢、扁钢、六角钢、八角钢、工字钢、槽钢、角钢、T字钢等。普通型钢主要用于建筑、桥梁、车辆等，优质型钢主要用于机械零件、工具等

钢丝：采用直径为6~9mm的热轧线材（盘条）拉拔而成。退火的低碳钢丝可用于捆扎物体、也可编织成各种用品；高碳钢丝可制成各种弹簧，或用多根钢丝捻成合股的钢丝绳和钢索，用于吊索、电线、电缆、固定物体等。

钢管：分无缝管与焊管。

无缝管：管采用斜轧穿孔机将实心钢坯穿孔后，再经冷拔或热轧而制成。无缝钢管主要用于石油、化工等行业

有缝管：用钢板或钢带卷压成形，然后焊接而成。缝钢管应用广泛，主要用于自来水管、煤气管等