钢铁是怎么炼制的

㈠ 钢铁是什么炼成的

炼钢原理来就是在高温条件下，用自氧气或铁的氧化物把生铁中所含的过量的碳和其它杂质转为气体或炉渣而除去。 把生铁冶炼成钢的实质，就是适当地降低生铁里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害杂质，调整钢里合金元素含量到规定范围之内。炼钢的主要反应原理，也是利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化成为气体或炉渣除去。因此，炼钢和炼铁虽然都是利用的氧化还原反应，但是炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石里还原出来，而炼钢主要是用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化而除去。 炼钢时常用的氧化剂是空气、氧气或氧化铁。 主要化学方程式： 大量铁变成氧化亚铁：2Fe+O2==2FeO+热量 调整硅、锰：Si+2FeO==SiO2+2Fe+热量 Mn+FeO ==MnO+Fe+热量 降低碳量：C+FeO==CO+Fe-热量 脱氧（除FeO因它会使钢具有热脆性）

㈡ 古代钢铁是如何练成的

中国古代炼铁铸铁和生铁炼钢一直是主要方法。

1、我国炼铁始于春秋时代。那时候的炼铁方法是块炼铁，即在较低的冶炼温度下，将铁矿石固态还原获得海绵铁，再经锻打成的铁块。

2、冶炼块炼铁，一般采用地炉、平地筑炉和竖炉3种。我国在掌握块炼铁技术的不久，就炼出了含碳2%以上的液态生铁，并用以铸成工具。 战国初期，我国已掌握了脱碳、热处理技术方法，发明了韧性铸铁。

3、战国后期，又发明了可重复使用的“铁范”(用铁制成的铸造金属器物的空腹器)。

4、西汉时期，出现坩埚炼铁法。同时，炼铁竖炉规模进一步扩大。

1975年，在郑州附近古荥镇发现和发掘出汉代冶铁遗址，场址面积达12万m2，发掘出两座并列的高炉炉基，高炉容积约50m3。西汉时期还发明了“炒钢法”，即利用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺，产品称为炒钢。同时，还兴起“百炼钢”技术。

5、东汉(公元25～220年)，光武帝时，发明了水力鼓风炉，即“水排”。我国古代水排的发明，大约比欧洲早1100多年。

6、汉代以后，发明了灌钢方法。《北齐书·綦母怀文传》称为“宿钢”，后世称为灌钢，又称为团钢。这是中国古代炼钢技术的又一重大成就。

(2)钢铁是怎么炼制的扩展阅读：

1、我国古代炼钢技术至迟发明于春秋晚期。由先秦到西汉中晚期，主要制钢工艺是块铁渗碳法；由汉代到明清，主要又是炒钢法和灌钢法，其次还有百炼钢法和炒铁渗碳法，汉魏南北朝时还有“铸铁脱碳钢”，汉代还有坩埚炼钢法。

炒钢工艺主要生产一般的可锻铁(包括钢和熟铁)，灌钢工艺主要生产含碳较高的刃钢，百炼钢是对普通炒钢的再加工。

2、人类早期冶炼的钢一般都是在低温还原冶炼后再经渗碳而成，整个过程约分两步:第一步先由矿石炼取块炼铁，第二步再由块炼铁渗碳成钢。此渗碳过程中要不断地折叠锻打，以帮助碳的扩散。这样得到的钢便叫块铁渗碳钢。燕下都钢剑等兵器就是由这种钢制成的。

炒钢工艺是一种半液态冶炼。它以生铁为原料，把生铁加热到液态半液态后，利用鼓风中的氧使生铁脱碳到钢和熟铁的成分范围。冶炼过程中要不断地炒动金属。古谓之“擣刚”，本世纪五十年代以前，习谓之炒铁、炒“熟铁”。

3、中国人在商周时期就掌握了不同比例的青铜合金技术。中国的铁器出现在西周，铸铁则出现在春秋末期，战国时候就掌握了铸铁柔化技术（公元前6、5世纪）。西方的冶铁技术是在14世纪，而铸铁柔化处理技术是16世纪。

4、而我国炒钢技术大约发明于西汉后期。其法是把生铁加热成液态或半液态，并不断搅拌，使生铁中的碳份和杂质不断氧化，从而得到钢或熟铁。

5、创始于魏晋南北朝时期的灌钢技术，是中国冶金史上的一项独创性发明。灌钢的工艺过程大致为，将熔化的生铁与熟铁合炼，生铁中的碳份会向熟铁中扩散，并趋于均匀分布，且可去除部分杂质，而成优质钢材。在坩埚炼钢法发明之前，灌钢法是一种最先进的炼钢技术。

6、典籍：董文安：《韩国十大宝剑产地初考》；《易县燕下都44号墓葬铁器金相考察初步报告》；唐《夏侯阳算经》、宋苏颂《图经本草》、明唐顺之《武编前编》、赵常吉《神器谱》、朱国桢《涌幢小品》、清屈大均《广东新语》等书中都可看到

参考资料来源：网络—冶铁术

㈢ 钢铁是怎么炼成的要详细过程

炼铁：

输料系统把烧结矿（由烧结厂烧成的）、焦碳、石灰石等原料输入到高炉顶的布料系统，由布料系统均匀的按一定比例布入炉内。热风系统将风吹进高炉，焦碳燃烧形成一定的高温（1150--1200度）化学气氛，烧结矿中铁的氧化物在这种温度和环境下发生还原反应。

矿石中的氧一部分形成二氧化碳，一部分变成一氧化碳，还有一些杂质气体被高温排走，进入除尘净化系统和高炉燃气回收系统，无用的二氧化碳被排走，一氧化碳被回收再利用。矿石中的铁被还原后在高温下行成液态铁水。

铁水又叫生铁。生铁可分三类：一类是供炼钢用的钢铁（硅SI含量小于1.25%）；一类是供浇铸机件和工具的铸造铁（硅含量大于1.25%）；还有一类是铁合金（主要是锰铁和硅铁）。

炼钢：

实质上是将铁水（生铁）加温并添加不同的元素，通过吹氧等手段，使铁的含碳量降低到0.2-1.7%的冶炼过程。可炼出多种不同质地的钢。如加锰，就炼出锰钢；加镍、铬、钛就炼出不易生锈的钢。

(3)钢铁是怎么炼制的扩展阅读：

铁碳合金分为钢与生铁两大类，钢是含碳量为0.03%～2%的铁碳合金。碳钢是最常用的普通钢，冶炼方便、加工容易、价格低廉，而且在多数情况下能满足使用要求，所以应用十分普遍。按含碳量不同，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。

合金钢又叫特种钢，在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性，等等。经常加入钢中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。

合金钢的资源相当丰富，除Cr、Co不足,Mn品位较低外,W、Mo、V、Ti和稀土金属储量都很高。21世纪初，合金钢在钢的总产量中的比例将有大幅度增长。

含碳量2%～4.3%的铁碳合金称生铁。生铁硬而脆，但耐压耐磨。根据生铁中碳存在的形态不同又可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。白口铁中碳以Fe3C形态分布，断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。

碳以片状石墨形态分布的称灰口铁，断口呈银灰色，易切削，易铸，耐磨。若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁，如加入Cr,耐磨性可大幅度提高，在特种条件下有十分重要的应用。

钢铁中碳的来源：炼铁的原料之一是铁矿石，铁矿石主要成份是Fe2O3,没有碳。炼铁的原料之二是焦碳。炼铁过程部分焦碳留在了铁水中，导致铁水中含碳。钢铁的生产 由铁矿石炼生铁。

由生铁作原料炼钢，炼钢的过程主要是除碳的过程.还不能将碳除尽，钢需要有一定量的碳，性能才达到最佳。

按冶炼设备分

⑴转炉钢 用转炉吹炼的钢，可分为底吹、侧吹、顶吹和空气吹炼、纯氧吹练等转炉钢；根据炉衬的不同，又分酸性和碱性两种。

⑵平炉钢 用平炉炼制的钢，按炉衬材料的不同分为酸性和碱性两种，一般平炉钢多为碱性。

⑶电炉钢 用电炉炼制的钢，有电弧炉钢、感应炉钢及真空感应炉钢等。工业上大量生产的，是碱性电弧炉钢。

按钢的品质分

⑴普通钢 钢中含杂质元素较多，含硫量ws一般≤O.05%，含磷量wP≤0.045%，如碳素结构钢、低合金结构钢等。

⑵优质钢 钢中含杂质元素较少，含硫及磷量ws、wp,一般均≤0.04%，如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢等。

⑶高级优质钢 钢中含杂质元素极少，含硫量ws一般≤O.03%，含磷量wP≤0.035%，如合金结构钢和工具钢等。高级优质钢在钢号后面，通常加符号“A”或汉字“高”以便识别。

㈣ 钢铁是怎样炼成的起因经过结果。急需求求了

在所有的金属材料中，钢铁是人类最早使用的金属之一。早在三千年前，人类已经会开采铁矿，并且发明了炼铁的方法。我国也是早期发明炼铁的国家之一。
古代人民炼铁用的原料是铁矿石，因它的颜色是红棕色的，古代人民把它叫做红棕色的石头。古代人民虽然不懂得炼铁的化学原理，但他们知道炼铁需要很高的温度。当时炼铁用的燃料是木材和木炭，到了汉代开始用煤。当时炼铁用的炉子非常简单，炉身一般是用石头和粘土砌成的，呈圆筒形，在炉旁有一个风箱。最初是用人或马来拉动风箱的，到了汉代发明了水排，才利用水力来鼓风，以提高炉内的燃烧温度。
在炼铁时，把铁矿石和木炭一层间一层地从炉子上面加进去。生火后，用风箱把空气压送到炉子里去，木炭就旺盛地燃烧起来，产生很高的温度。这时铁矿石熔化，三氧化二铁被木炭燃烧时生成的一氧化碳还原，还原出来的铁在 1200℃～1300℃的高温下熔化成铁水，从炉腰间的一个小孔流出，这样就炼出了生铁。我们的祖先在当时已经掌握了完全合乎现代科学原理的炼铁技术。
钢铁是一个庞大的集团，其应用之广、产量之大，都无愧于金属世界的冠军。各种机器、农具、汽车、火车、坦克以及许多日常生活用品的制造，都离不开钢铁。
钢铁是铁与钢的总称，实际上，铁矿石在高炉中经过冶炼得到的生铁，在炼钢炉中经过进一步冶炼，才得到钢。
在炼铁厂里，有个高达 100 多米，容积达 4000 多立方米的庞然大物就是赫赫有名的炼铁高炉。它的外形像一个大圆筒，中间大，两头稍小。炉身的外面包着钢壳，里面砌有耐火砖。高炉每昼夜要吞进上千吨的铁矿石、焦炭和石灰石等原料。这么多的原料，要举到几十层楼高的高炉炉顶上放进炉内，可不是一件易事。不过，在现代化的炼铁厂里，装料操作完全是机械化和自动化的。从矿山来的一列列火车。装载着铁矿石和石灰石；从炼焦厂来的运焦车，装载着一罐罐的焦炭，它们由自动给料器送入料车，满载原料的料车，由输送轨道跑到炉顶。料车到达炉顶后自动地下料，将原料送入炉内。接着，空车再沿轨道跑下来，并且当高炉缺料时，料车就会自己跑上来送料。炼铁原料装入高炉以后，慢慢地不断由上向下移动。炉身内径逐渐向下扩大是为了便于炉料向下移动，使它们容易跟上升的气体接触。炉子下部的焦炭遇到了鼓入的热空气，就跟空气里的氧气化合，生成二氧化碳。二氧化碳气体上升，被炽热的焦炭还原成一氧化碳。
C + O2高温CO2↑
CO2 + C高温2CO↑
生成的一氧化碳再向上升，遇到铁矿石的时候就跟三氧化二铁起还原反应：
Fe2O3 + 3CO高温2Fe + 3CO2↑
在炼铁过程中除了铁被还原出以外，锰、硅、磷等元素也分别从它们的氧化物里还原出来。在高炉内径最大的部分，还原出来的铁开始跟碳、锰、硅、磷、硫等元素熔合在一起。因此，由高炉炼出来的不是纯铁，而是含有1.7％以上的碳和少量锰、硅、磷、硫等杂质的铁碳合金，这种合金就是生铁。
加入石灰石是为了除去铁矿石中所含的极难熔化的脉石（主要成分是SiO2）。石灰石加热到 800℃左右开始分解成氧化钙和二氧化碳：
CaCO3 高温CaO + CO2↑
生成的二氧化碳随气流上升，氧化钙跟脉石里的二氧化硅化合生成熔化状态的硅酸钙炉渣。
CaO + SiO2＝CaSiO3
这样就把难熔的脉石熔化成炉渣而便于除去了，所以我们把石灰石叫做熔剂。
熔化的生铁和炉渣生成后，炉料的体积逐渐缩小，高炉下部的内径也逐渐随着缩小。每隔一定时间，出铁口和出渣口交替打开出渣出铁。当出铁口一打开，其景象极为壮观，刹那间只见红热的铁水飞奔流出，闪着太阳般的光辉，溅起灿烂的铁花。铁就这样在烈火中诞生了。从高炉中炼出了生铁，不直接使用，大部分还要送去炼钢。这主要是因为生铁的性能欠佳，不能满足多方面的需要。生铁硬而脆，耐磨性虽好，但韧性很差，不易加工、铸造，不易焊接，生铁的用途往往只限于制造机床床身、外壳、底座及火炉、铁锅等，连小小的指甲刀也无法用生铁来制造。钢没有生铁那些缺点，它具有良好的韧性、塑性和焊接性，可以锻打、压延、抽丝，易于进行机械加工，钢的用途十分广泛。
生铁与钢的主要成分都是铁，但性能有显著不同。这主要是由于生铁中含碳量偏高，并含有一些不适量的硅、锰、硫、磷等杂质造成的。通常把含碳量高于 2％的叫生铁，含碳量在 0.03％～ 2％的叫钢，含碳量低于 0.03％的就是热铁。
由生铁炼成钢主要就是降低含碳量并把硅、锰、硫、磷的含量调到适当的范围。工人师傅常把这个过程简单地概括为：降碳、调硅锰、去硫磷。当然，降碳不会是无限制地降，去硫磷也达不到彻底清除的地步。
从炼钢的化学原理来看，跟炼铁的过程恰好相反。炼铁是将氧化铁还原为铁的过程；炼钢则是将生铁中的杂质氧化而除去的过程。那么炼钢时用什么作氧化剂呢？现代采用的氧气顶吹转炉炼钢法，用的是纯氧气。在炼钢过程中，生铁中各元素的氧化都是直接或间接跟氧作用，但是它们不是同时被氧化的。谁先和氧作用，谁后和氧作用，主要决定于它们跟氧结合的能力。铁元素跟氧结合的能力虽然较低，但是铁水里铁的含量远远大于其他元素，所以吹炼时部分铁先被氧化成氧化亚铁，同时放出大量的热。
2Fe + O2 = 2FeO + 热
硅和锰也不甘落后，接着他们从 FeO 中夺取氧而被氧化。
Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe + 热
Mn + FeO = MnO + Fe + 热
硅和锰在钢水中非常活跃，它们也会跑去直接跟氧化合。
Si + O2 = SiO2 + 热
2Mn + O2 = 2MnO + 热
生成的 SiO2 和 MnO 跟生石灰（CaO）结合而进入炉渣。
SiO2 + CaO = CaSiO3 ↓
当硅和锰的氧化接近结束时，反应放出大量的热使炉温迅速上升。当炉中钢水的平均温度超过 1500℃时，碳大大地活跃起来，这时它跟氧结合的能力超过了硅、锰与氧的结合能力，因而碳被迅速氧化。
C+FeO=CO+Fe
处于活跃状态的碳在钢水中跑来跑去，它也跑去直接跟氧化合。
2C + O2 = 2CO↑
生成的一氧化碳气体随炉气逸出。一氧化碳上升时对钢水起搅拌作用，使钢水剧烈地沸腾，这样就能使反应加速。所以除去生铁中的部分碳是炼钢中的一个非常重要的环节。
降了碳，调整了硅、锰的含量，下面就是去掉硫和磷了。为什么要除掉硫和磷呢？因为硫和磷是两种有害的杂质元素。硫的存在会使钢产生“热脆性”，即钢在热加工时发生断裂现象。磷的危害则相反，它使钢产生“冷脆性”。磷的“冷脆性”曾是世界上几起疑案的“主犯”。
1938 年 3 月 14 日，比利时的哈塞尔特城被包围在寒冷的气氛中，温度低达零下 15 度。刺骨的寒风吹到人的脸上如针扎一般疼痛，只有阿尔伯运河的水在欢快地、不知疲倦地流淌着，不时地弹奏出那轻柔悠扬的乐曲。横跨在运河上的阿尔伯钢桥，显得格外雄伟、壮丽，就像是哈塞尔特忠诚的卫士，突然，从桥下传来了惊天动地的金属断裂声，紧接着是桥身剧裂抖动，桥面出现了裂缝。人们惊恐万状，人和车辆争先向桥的两侧奔去……，在不到几分钟的时间内，钢桥折成了几段，坠入河中。无巧不成书。时隔十六年，也就是 1954 年寒冬腊月的一天，爱尔兰海面上寒风凛冽，一艘三万两千吨级的英国油轮——“世界协和号”乘风破浪地航行在广阔的海面上。忽然，有个水手气喘嘘嘘地向船长报告：“船长先生，快去看吧，油轮的中部出现了裂缝！”话音未落，一阵刺耳的巨响击破长空，油轮顿时一分为二，许多水手纷纷跳进大海。就这样，油轮上的人还没有来得及用无线电发出求援信号，就和油轮一起葬身波涛汹涌的大海中。谁是这两起重大事故的肇事者呢？科学家经过深入的研究后宣布：罪魁祸首是钢铁中的磷！钢铁中磷的含量如果过大，遇冷就会变脆。这两起恶性事故的发生，就是因为钢铁受冻而造成的。因此，在炼钢时要加入造渣剂氧化钙，目的是为了除去铁水中所含磷、硫两种元素。
在铁水中疏以 FeS 的形式存在，它跟生石灰作用，生成硫化钙而进入炉渣：
FeS + CaO = FeO + CaS
去磷的总化学方程式是：
2P +5FeO + 3CaO = 5Fe + Ca3（PO4）2
生成的磷酸钙也进入炉渣。
炼钢生成的炉渣比钢水轻，它浮在钢水表面上，可以跟钢水分开。
氧化和造渣过程完成后，还会有未反应的氧化亚铁存在，最后还要加入脱氧剂，以除去氧化亚铁，并同时调整硅、锰的含量。若生产某种合金钢，在最后阶段还要加入适量的某种金属，经化验钢样合格时，即可出钢。
炼钢的方法有多种。有平炉炼钢，电炉炼钢法。氧气顶吹转炉炼钢法，是 50 年代建立并发展起来的新方法。这种方法用纯氧吹炼而不用空气，炉温高、反应快，一炉钢的吹炼时间只需十几分钟，因而，这种方法发展很快。
有的国家氧气顶吹转炉炼钢的产量，达到了总产量的 90％以上。
一块不起眼的铁矿石经过了高炉的冶炼，除掉了杂质，成为坚硬无比的
钢铁，成为在工农业生产、日常生活中具有最广泛用途的金属材料，这是多
么伟大的功绩。