A. 从铁矿石到钢铁的过程是怎么样的
在烧结车间中,制备铁矿石。铁矿石被压碎碾成标准化的颗粒,被烧结或粘合在一起。烧结的铁矿石随后被压碎,并按一层焦炭、一层矿石的交替方式,被加入高炉中。焦炭是是从富炭煤蒸馏出的固体残渣,极易燃烧。在高炉中,从铁矿石中提取铁。固态的矿石和焦炭由顶部加入高炉,而高炉底部送来的一股热气(1200℃)致使几乎是100%含炭量的焦炭开始燃烧。这便产生了碳的氧化物,它通过除氧过程来减少了氧化铁,从而分离出铁。由燃烧产生的热量将铁和脉石(矿石中矿物的集合)熔化成液体。脉石,由于比较轻,会漂浮至铁水表面,就是所谓的“生铁”。炉渣是熔融脉石产生的残渣,可用于其他工业用途,比如用于铺设道路或生产水泥。焦炭是煤在炼焦炉中通过干馏(即将不需要的成分气化掉)得到的可燃物质。焦炭几乎是纯碳,其结构呈多孔状,且抗碾性能很强。焦炭在高炉中燃烧,提供了熔化铁矿石所需的热量和气体。在吹氧转炉中,生铁转换成钢铁。熔化的生铁会被倒在一层铁屑上。碳和残渣等不需要的物质都会通过注入纯净的氧气燃烧掉,从而生产出粗钢。然后,残渣或者炉渣就会被撇去。粗钢(之所以称为粗钢,是因为它还必须经过进一步的精炼)然后倒入桶内。加入电弧熔炉炉中的可以是经过选择的但未经处理的废铁(比如旧的机器零件),或者可以是含铁量至少为92%的经过筛选的、碾碎的、达到标准的废铁。废铁在电弧熔炉中被熔化。这就生产出了钢水,然后进行与生铁同样的精炼和分级。废铁包括报废的钢制包装材料、建筑材料、机器和车辆零件、或者从炼钢过程或由钢铁加工装置产生的废生铁和钢铁。针对每种不同钢种,原材料的都必须经过仔细的选择。这种选择取决于任何废铁中金属或矿石都可能含有的“杂质”的类型。电弧熔炉磁性“废钢桶”将原料送入熔炉中。冶炼过程由强大的电弧驱动,这些电弧在电极和熔炉中的原料之间“跳动”。残渣或炉渣会从熔炉中回收。最终的产品是钢水,现在正被送入钢包炉和分级设备。
B. 钢铁产业链深度解析
钢铁行业是具有规模经济效益显著的行业,同时也是全球碳排放的主要工业来源之一。作为全球最大的钢铁生产国,中国钢铁行业的“碳达峰”和“碳中和”可能不可避免。自供给侧结构性改革以来,国家强力淘汰了落后的钢铁产能,并严格禁止新增产能,导致目前的钢铁产能已成为稀缺资源,产能获取成本日益增加,行业进入门槛显著提高。拥有合规产能且规模较大的钢铁企业在激烈的市场竞争中拥有一定的优势。
钢铁的需求量与我国的工业化进程密切相关。在“十四五”期间,我国将处于工业化后期向后工业化阶段的过渡期,钢材消费量将进入峰值平台期,每年的钢材消费量仍将保持在较高水平。
钢铁行业的生产流程包括:过去多年,无论钢铁行业处于牛市还是熊市,行业内始终存在结构性机会。一方面,钢铁产业链中,除了中游的普钢和特钢,还包括上游的铁矿石生产、上游的配套产业(如耐火材料、焦化产品、电极等)、下游的延伸加工(如钢管、板材、钢丝绳等)和金属制品,以及贸易流通。产业链足够长,行业利润在产业链各环节的流动容易带来各种投资机会。另一方面,从上而下的角度看,经济增速下行周期叠加结构调整带来景气子行业机会,同时也带来政策推动的企业转型机会。
钢铁产业链的上游涉及铁矿石采选。铁矿石是指含有可经济利用的铁元素的矿石,是冶炼钢铁的重要原材料。但开采出的铁矿石原矿无法直接投入高炉炼铁,而是需要经过一系列作业流程才能成为入炉熟料。铁矿石是钢铁企业中消耗量最大、处理流程最长和比较复杂的基础原料,品位较高的富矿加工为块矿、部分粉矿以及少量的铁精粉,而品位较低的贫矿则经贫矿选矿厂加工为铁精粉,其中贫矿比富矿的处理流程更长、处理成本更高。铁矿石企业生产线的主要作业流程包括采矿、选矿和造块等基本环节。
从行业集中度看,铁矿石寡头垄断特征较为明显,巨头拥有强大的话语权。国际四大矿山淡水河谷(Vale S.A.)、力拓(Rio Tinto Plc)、必和必拓(BHP Billiton Plc)、FMG(Fortescue Metals Group Ltd)产量约占全球铁矿石产量的一半,CR4达50%(仅2019年Vale受溃坝事件影响,份额有所下滑)。Vale计划到2022年底实现年产铁矿石4亿吨,未来将投资扩大年产能至4.5亿吨。其他矿山则无明显产能扩大项目,Capex多用于替换项目,维持现有产能。
国内铁矿石储量较高,但品位相对较低;为使国内贫矿达到入炉条件,选矿流程较长,选矿成本较高,对外矿依赖性大。国内铁矿石行业集中度较海外仍然较低,主要的大型矿区主要有7个:分布在华北、东北、华中、华东、西南和海南。从目前中国铁矿石企业所有权性质来看,国营铁矿石企业居多。
钢铁产业链的中游涉及燃料设备焦煤市场。焦煤也称主焦煤,挥发分中等或较低、结焦性好,是炼焦生产中的主要煤种。我国焦煤产量分省份看,山西产量最大(占比47%),其次是山东(占比10%)、安徽(占比9%)和内蒙古(占比6%)。2020年全国焦煤产量的增加,主要来自山西等省份部分煤矿新产能的释放。2020年为山西省新矿试运转和投产大年,相较于2019年,2020全年以及2021年初,发改委、能源局并未批复山西省新的煤矿项目,且之前批复的煤矿项目的预期投产时间普遍在2021年后。
焦炭市场焦炭多用于炼钢,是目前钢铁等行业的主要生产原料,被喻为钢铁工业的“基本食粮”。以常规焦炉焦化产能来看,中国焦炭的产能和产量主要集中在华北地区,占焦化总产能的43%左右,华东以22%紧随其后,而西北以16%占据第三的位置,其他地区焦炭产能占比在19%左右。分省来看,山西、河北、山东牢牢占据前三的位置。后期随着新增焦化产能的不断投产,山西焦化产能霸主地位依然很难撼动。
钢铁产业链的下游行业集中度较高。相对于钢铁行业,主要下游用钢行业集中度较高,钢铁行业话语权相对缺失。钢铁下游需求主要来自于建筑业,其直接拉动的需求占钢铁消费的55%左右,同时会拉动工程机械以及重卡、家电等间接用钢,直接和间接建筑业占钢铁的75%左右,因此钢铁消费的核心变化就是建筑业,而建筑业的主要就是基建与房地产。
C. 有谁知道废钢铁是如何炼成钢条的吗
钢铁厂每年要生产40万吨的钢条,他们生产钢铁的原材料竟然是这些废铁。
第三、接着一名工人从盛钢桶的下面打开分装的流出口,上面共有四个喷嘴,熔化的钢铁通过喷嘴流进注目礼,她很快的冷却硬化,形成4.5米到十米不等的小钢坯。再用天然气喷灯将钢坯切成需要的长度,然后用蜡笔在上面标记识别、编码。现在的钢坯和半成品也有明显区别,接下来要把钢坯压平,在这之前,钢坯还要放进熔炉里重新加热120分钟。加热完成后,要给刚出炉的钢坯喷水,使其冷却,然后将它放在平压器上,用水冷式轧辊将钢坯压平。这个加工程序能让钢坯做成所需的形状和尺寸。有些钢坯从12厘米后压成1.4厘米,也有从15厘米呀,撑不到两厘米,在生产线的尾端,一旦钢条达到需要的直径,完成后的钢条以时速35公里送出,这个冷却床可以保证钢条能均匀的冷却,等冷却完成后,这些钢条就可以发往各个建筑工地。
D. 古代钢铁怎么炼成的
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”。
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。
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。
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。
3、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。
E. 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。
(5)你知道过去怎么加工钢铁的吗扩展阅读:
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。
F. 中国什么时期开始炼钢铁
北宋时期。
北宋时期我国炼铁技术进步、产铁量大增才出现了根本的扭转。北宋时期铁的年产量最高时候已经高达800万斤,这个产量看起来多,换算成现在的单位也不过就是4000吨铁(我国现在的钢铁年产量都是亿吨级的)。
但是在古代,全国年产4000吨铁已经是很了不起的数字了,按照当时铁锅的制造重量来计算,这一年下来北宋的铁产量,如果全拿去制造铁锅可以制造100多万口,有了这样一个入门级的产铁量,才能在满足武器铠甲、钱币佛像等用途之外,为民间千万级的人口的锅灶服务。
也正是因为铁锅在宋代的普及,有力地促进了中华炒菜法在宋代的推广。
(6)你知道过去怎么加工钢铁的吗扩展阅读:
铁器,以铁矿石冶炼加工制成的器物。铁器的出现使人类历史产生了划时代的进步。
目前世界上出土的最古老冶炼铁器是土耳其(安纳托利亚)北部,赫梯先民墓葬中出土的铜柄铁刃匕首,中国目前发现的最古老冶炼铁器是甘肃省临潭县磨沟寺洼文化墓葬出土的两块铁条。
参考资料来源:网络-铁器
G. 铁屑怎样加工成钢铁
用焦炭与铁屑混合后燃烧,铁屑中的氧化铁可以被还原成铁,化成铁水浇注即可,但原理虽然简单,真正干需要请专家给你设计炉灶及生产工艺。