⑴ 钢铁是什么炼出来的
钢铁冶炼iron and steel smelting钢、铁冶金工艺的总称。工业生产的铁根据含碳量分为生铁(含碳量2%以上)和钢(含碳量低于2%)。基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁,再以生铁为原料,用不同方法炼成钢,再铸成钢锭或连铸坯。铁冶炼 现代炼铁绝大部分采用高炉炼铁,个别采用直接还原炼铁法和电炉炼铁法。高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原,熔化炼成生铁,此法操作简便,能耗低,成本低廉,可大量生产。生铁除部分用于铸件外,大部分用作炼钢原料。由于适应高炉冶炼的优质焦炭煤日益短缺,相继出现了不用焦炭而用其他能源的非高炉炼铁法。直接还原炼铁法,是将矿石在固态下用气体或固体还原剂还原,在低于矿石熔化温度下,炼成含有少量杂质元素的固体或半熔融状态的海绵铁、金属化球团或粒铁,作为炼钢原料(也可作高炉炼铁或铸造的原料)。电炉炼铁法,多采用无炉身的还原电炉,可用强度较差的焦炭(或煤、木炭)作还原剂。电炉炼铁的电加热代替部分焦炭,并可用低级焦炭,但耗电量大,只能在电力充足、电价低廉的条件下使用。钢冶炼 炼钢主要是以高炉炼成的生铁和直接还原炼铁法炼成的海绵铁以及废钢为原料,用不同的方法炼成钢。主要的炼钢方法有转炉炼钢法、平炉炼钢法、电弧炉炼钢法3类(见钢,转炉,平炉,电弧炉)。以上3种炼钢工艺可满足一般用户对钢质量的要求。为了满足更高质量、更多品种的高级钢,便出现了多种钢水炉外处理(又称炉外精炼)的方法。如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等,对转炉、平炉、电弧炉炼出的钢水进行附加处理之后,都可以生产高级的钢种。对某些特殊用途,要求特高质量的钢,用炉外处理仍达不到要求,则要用特殊炼钢法炼制。如电渣重熔,是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼的钢,铸造或锻压成为电极,通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺;真空冶金,即在低于1个大气压直至超高真空条件下进行的冶金过程,包括金属及合金的冶炼、提纯、精炼、成型和处理。钢液在炼钢炉中冶炼完成之后,必须经盛钢桶(钢包)注入铸模,凝固成一定形状的钢锭或钢坯才能进行再加工。钢锭浇铸可分为上铸法和下铸法。上铸钢锭一般内部结构较好,夹杂物较少,操作费用低;下铸钢锭表面质量良好,但因通过中注管和汤道,使钢中夹杂物增多。近年来,在铸锭方面出现了连续铸钢、压力浇铸和真空浇铸等新技术。
⑵ 钢是怎么提炼出来的
(1)融化过程。
铁水及废钢中含有C、Mn、Si、P、S等杂质,在低温融化过程中,C、Si、P、S被氧化,即使单质态的杂质变为化合态的杂质,以利于后期进一步去除杂质。氧来源于炉料中的铁锈(成分为Fe2O3·2H2O)、氧化铁皮、加入的铁矿石以及空气中的氧和吹氧。各种杂质的氧化过程是在炉渣与钢液的界面之间进行的。
(2)氧化过程。氧化过程是在高温下进行的脱炭、去磷、去气、去杂质反应。
(3)脱氧、脱硫与出钢。氧化末期,钢中含有大量过剩的氧,通过向钢液中加入块状或粉状铁合金或多元素合金来去除钢液中过剩的氧,产生的有害气体CO随炉气排出,产生的炉渣可进一步脱硫,即在最后的出钢过程中,渣、钢强烈混合冲洗,增加脱硫反应。
(4)炉外精炼。从炼钢炉中冶炼出来的钢水含有少量的气体及杂质,一般是将钢水注入精炼包中,进行吹氩、脱气、钢包精炼等工序,得到较纯净的钢质。
(5)浇注。从炼钢炉或精炼炉中出来的纯净的钢水,当其温度合适、化学成分调整合适以后,即可出钢。钢水经过钢水包脱入钢锭模或连续铸钢机内,即得到钢锭或连铸坯。
浇注分为模铸和连铸两种方式。模铸又分为上铸法和下铸法两种。
上铸法是将钢水从钢水包通过铸模的上口直接注入模内形成钢锭。下注法是将钢水包中的钢水浇人中注管、流钢砖,钢水从钢锭模的下口进人模内。钢水在模内凝固即得到钢锭。钢锭经过脱保温帽送入轧钢厂的均热炉内加热,然后将钢锭模等运回炼钢厂进行整模工作。
连铸是将钢水从钢水包浇入中间包,然后再浇入洁净器中。钢液通过激冷后由拉坯机按一定速度拉出结晶器,经过二次冷却及强迫冷却,待全部冷却后,切割成一定尺寸的连铸坯,最后送往轧钢车间。
⑶ 中国的钢铁是如何冶炼的
铁矿石是地壳的主要组成成分之一,铁在自然界中的分布很广,但是人类发现铁和利用铁却比黄金和铜晚。首先,这是由于天然的单质状态的铁在地球上是找不到的,而且它容易氧化生锈;其次是它的熔点(1 539℃)比铜高得多,使它比铜难于熔炼。
人类最早发现的铁是从天空落下的陨石。陨石中含铁的质量分数很高,它是铁和镍、钴等金属的混合物。考古学家曾经在今天伊拉克境内美索不达米亚(Mesopotamia)乌尔(Ur)城的古代苏美尔人(Sumerians)的坟墓中,发现一把陨铁制成的小斧。在埃及第五至第六王朝(公元前2400年前)的金字塔所藏的宗教经文中,记述着太阳神等当时重要神像的宝座是用铁制成的。这显然也是从陨石得来的,因为铁在当时被认为是带有神秘性的最珍贵的金属。埃及人干脆把铁叫做“天石”。阿拉伯人传说,天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁。在古希腊文里,“星”和“铁”是同一个词。
1972年,在我国河北省藁城县台西村的商代(约公元前16世纪~约公元前1066)遗址曾出土一件铜钺,上面镶铸有铁刃。钺(yuè)是我国古代一种像斧子的兵器。铁刃铜钺的发现表明我国劳动人民早在三千多年前已经认识了铁,掌握铁的锻造性能,识别铁与青铜在性质上的差别,能够把铁进行锻打加工并和青铜铸接成器,增强铜的坚韧性。铁刃虽已全部锈蚀,但经过科学鉴定,证明铁刃是用陨铁锻成的,因为铁中不含有人工冶炼过程夹带的硅酸盐等杂质,同时铁锈中含有镍和钴。
我国出土的用陨铁锻成的铜器还有:1931年,在我国河南浚县出土的商末周初的铁刃铜钺和铁援铜戈各一件,于解放前流入美国,现存华盛顿弗里尔艺术馆。还有,1978年在北京市平谷县南独乐河出土的商代铁刃铜钺。
由于陨石来源极稀少,从陨石中得来的铁对生产起不了什么作用。只是随着青铜熔炼技术的成熟,才逐渐为铁的冶炼技术的发展创造了条件。虽然最初提炼出来的铁在硬度和防腐蚀性能等方面都不如青铜,但是由于铁矿在自然界中的分布比铜广泛,而且铁器的好些性能比铜器好,遂使铁器能够迅速取代青铜器和石器。
我国古代人民什么时候开始使用铁,虽然说法不一,但多数历史学者和科技史研究者断定是在公元前1 000年的前后。
从目前考古发掘的结果来看,我国最早人工冶炼的铁是在春秋(公元前722~公元前481)战国(公元前403~公元前221)之交的时期出现的。江苏六合县程桥镇春秋墓出土的铁条、铁丸和河南洛阳市水泥制品厂战国早期灰坑中出土的铁锛(音bēn,削平木料的平头斧)、铁(音bó,古代锄田除草的农具)是迄今为止能确定的我国最早的生铁工具。经过冶金学家们检验,铁条属于早期的块状炼铁锻成的;铁丸和铁锛、铁是生铁铸件。这些铁器证明我国在春秋晚期出现块状炼铁的同时或稍后就出现了生铁冶铸技术。人类在冶炼铁的过程中,最初因鼓风设备的限制,炼出的铁不能熔化,只是块状的海绵体熟铁,性质柔软,可锻而不可铸,不宜制作硬度较大的工具,只是在提高炼铁炉的温度后,才能得到熔融的生铁,用于铸造。
欧洲一些国家在公元前1 000年前后也生产块状炼铁,但多废弃不用,直到公元14世纪才使用铸铁,其间经历了十分漫长的发展道路。而我国古代只用较短的时间就实现了这一技术的突破,出现了铸铁。
我国生铁的发明是人类用铁的重大发展,也是我国劳动人民对人类作出的一项重大贡献。英国科学史学家贝尔纳(J.D.Bernal)在他编著的《历史上的科学》(伍况甫等译.北京:科学出版社,1959年,82页)一书中写到:“在欧洲,实在直到14世纪,古代所用的铁,总是在手力鼓风的小型泥炉内,用木炭经低温还原法而制成的。把所得的海绵状的未经熔过的纯铁锭,打成比较软的熟铁条,再经锻工和熔接,就成一些更复杂的铁制品。”又写到:“在古时候,作为金属的铁却有一个很严重的缺点,就是炉中鼓风不够,就熔不了它,所以浇铸就留给青铜独用了,例外的是中国,早在公元前二世纪,中国已能铸铁。”这说明我国生铁的出现比欧洲早1 000多年。
我国的生铁铸造技术,在很长的一段时期内一直处于世界领先地位。随着产量的增加和技术的提高,除铁制的生产工具、生活用具以及兵器外,又出现大型铸造的宗教艺术品。如现存的西安雁塔里的大铁钟,是唐代(618~907)的作品;世界上著名的河北省沧州大铁狮是五代后周广顺三年(公元953年)的作品;山西太原晋祠铁人是北宋年代(960~1127)的作品。
我国炼钢技术的发展也很早。汉朝赵晔所著的《吴越春秋·阖闾内传》中记载着:“阖闾请干将铸作名剑二枚。干将者,吴人也,与欧冶子同师,俱能为剑……干将作剑,采五山之铁精……使童女童男三百人鼓橐装炭,金铁乃濡,遂以成剑。”阖闾是春秋末年今江苏一带的吴国君(公元前514~公元前496在位)。可见,距今2000多年前,我国劳动人民已能炼钢,而且规模还不小。文中的“橐”(tuó)按今天的字意解释是“一种口袋”,在古代是指鼓风用的皮囊;“濡”(rú)按今天的字意解释是“沾”、“渍”,在古代又作“柔韧”讲。
1978年8月5日的《人民日报》第二版刊出一则消息:“湖南省博物馆长沙铁路车站建设工程文物发掘队,从一座古墓出土一口钢剑,从古墓随葬陶器的器形、纹饰以及墓葬的形制来看,可以断定它是春秋晚期的墓葬。从而说明我国炼钢技术的出现,至少应推前200年左右,即春秋战国之交,而不是过去认为的战国中、晚期。经取样分析,这口剑所用的钢是含碳量0.5%(质量分数)左右的中碳钢,金相组织比较均匀,说明可能还进行过热处理。”
我国到西汉(公元前206~公元23)中、晚期出现了利用生铁“炒”成熟铁或制成不同含碳量的钢的炒钢技术。这是将生铁加热成半液体、半固体的状态,再进行搅拌,利用空气或铁矿粉中的氧,进行脱碳,以获得熟铁或钢。1974年在山东苍山县出土的汉安帝永初六年(112)的钢刀和1978年在徐州汉代砖室墓中发掘出的汉章帝建初二年(77)的钢剑经鉴定都是以炒钢为原料,经多次反复加热折叠锻打而成的。
欧洲用炒钢法冶炼熟铁的技术在18世纪中叶才开始出现,比我国要晚1 900余年。
在汉代炒钢技术的基础上,到南北朝(420~581)时期,我国又出现了灌钢技术。这是先将含碳量高的生铁熔化,浇灌到熟铁上,使碳渗入熟铁,增加熟铁的含碳量,然后分别用牲畜尿或油脂淬火而成钢。淬火是钢铁的一种热处理工艺,是将工件加热到适宜温度,随即在水、油或空气中冷却,以提高钢铁的硬度和强度。
在欧洲的坩埚炼钢技术发明之前,灌钢法是一种先进的炼钢技术,对后世有重大影响。
⑷ 炼钢用什么贵金属
炼钢是指控制碳含量(一般小于2%),消除P、S、O、N等有害元素,保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并调整元素之间的比例,获得最佳性能。
把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼,即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢,一般是指轧制成各种钢材的钢。钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。
⑸ 钢铁是怎么炼出来的
碳2%(质量分数)以下的是钢,2%以上的是铁,降低铁中碳的含量的过程即为炼钢。
炼钢工艺过程
造渣:调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣,以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下,并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。
出渣:电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时,氧化末期须扒氧化渣;用双渣法造还原渣时,原来的氧化渣必须彻底放出,以防回磷等。
熔池搅拌:向金属熔池供应能量,使金属液和熔渣产生运动,以改善冶金反应的动力学条件。熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。
电炉底吹:通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化,促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间,降低电耗,改善脱磷、脱硫操作,提高钢中残锰量,提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀,从而改善钢质量,降低成本,提高生产率。
熔化期:炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温,并造好熔化期的炉渣。
氧化期和脱炭期:普通功率电弧炉炼钢的氧化期,通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷;去除气体及夹杂物;使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度,要求脱碳量大于0.2%左右。随着炉外精炼技术的发展,电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。
精炼期:炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物,经化学反应选入气相或排、浮入渣中,使之从钢液中排除的工艺操作期。
还原期:普通功率电弧炉炼钢操作中,通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。
炉外精炼:将炼钢炉(转炉、电炉等)中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是:可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多,大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同,又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。
钢液搅拌:炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化,并能促进冶金反应。多数冶金反应过程是相界面反应,反应物和生成物的扩散速度是这些反应的限制性环节。钢液在静止状态下,其冶金反应速度很慢,如电炉中静止的钢液脱硫需30~60分钟;而在炉精炼中采取搅拌钢液的办法脱硫只需3~5分钟。钢液在静止状态下,夹杂物*上浮除去,排除速度较慢;搅拌钢液时,夹杂物的除去速度按指数规律递增,并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。
钢包喂丝:通过喂丝机向钢包内喂入用铁皮包裹的脱氧、脱硫及微调成分的粉剂,如Ca-Si粉、或直接喂入铝线、碳线等对钢水进行深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等成分的方法。它还具有清洁钢水、改善非金属夹杂物形态的功能。
钢包处理:钢包处理型炉外精炼的简称。其特点是精炼时间短(约10~30分钟),精炼任务单一,没有补偿钢水温度降低的加热装置,工艺操作简单,设备投资少。它有钢水脱气、脱硫、成分控制和改变夹杂物形态等装置。如真空循环脱气法(RH、DH),钢包真空吹氩法(Gazid),钢包喷粉处理法(IJ、TN、SL)等均属此类。
钢包精炼:钢包精炼型炉外精炼的简称。其特点是比钢包处理的精炼时间长(约60~180分钟),具有多种精炼功能,有补偿钢水温度降低的加热装置,适于各类高合金钢和特殊性能钢种(如超纯钢种)的精炼。真空吹氧脱碳法(VOD)、真空电弧加热脱气法(VAD)、钢包精炼法(ASEA-SKF)、封闭式吹氩成分微调法(CAS)等,均属此类;与此类似的还有氩氧脱碳法(AOD)。
惰性气体处理:向钢液中吹入惰性气体,这种气体本身不参与冶金反应,但从钢水中上升的每个小气泡都相当于一个“小真空室”(气泡中H2、N2、CO的分压接近于零),具有“气洗”作用。炉外精炼法生产不锈钢的原理,就是应用不同的CO分压下碳铬和温度之间的平衡关系。用惰性气体加氧进行精炼脱碳,可以降低碳氧反应中CO分压,在较低温度的条件下,碳含量降低而铬不被氧化。
预合金化:向钢液加入一种或几种合金元素,使其达到成品钢成分规格要求的操作过程称为合金化。多数情况下脱氧和合金化是同时进行的,加入钢中的脱氧剂一部分消耗于钢的脱氧,转化为脱氧产物排出;另一部则为钢水所吸收,起合金化作用。在脱氧操作未全部完成前,与脱氧剂同时加入的合金被钢水吸收所起到的合金化作用称为预合金化。
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。
增硅: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。
终点控制:氧气转炉炼钢吹炼终点(吹氧结束)时使金属的化学成分和温度同时达到计划钢种出钢要求而进行的控制。终点控制有增碳法和拉碳法两种方法。
出钢:钢液的温度和成分达到所炼钢种的规定要求时将钢水放出的操作。出钢时要注意防止熔渣流入钢包。用于调整钢水温度、成分和脱氧用的添加剂在出钢过程中加入钢包或出钢流中
⑹ 碳钢属于贵金属吗
两码事。
贵金属主要指金、银和铂族金属(钌、铑、钯、锇、铱、铂)等8种金属元素。这些金属大多数拥有美丽的色泽,具有较强的化学稳定性,一般条件下不易与其他化学物质发生化学反应。
碳钢是含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金。也叫碳素钢。一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。一般碳钢中含碳量越高则硬度越大,强度也越高,但塑性越低。
⑺ 稀有金属与贵金属的区别
贵金属大多数拥有美丽的色泽,对化学药品的抵抗力相当大,在一般条件下不易引起化版学反应。它们被权用来制作珠宝和纪念品,而且还有广泛的工业用途。
稀有金属的名称具有一定的相对性,随着人们对稀有金属的广泛研究,新产源及新提炼方法的发现以及它们应用范围的扩大,稀有金属和其它金属的界限将逐渐消失,如有的稀有金属在地壳中的含量比铜、汞、镉等金属还要多。
⑻ 如何提炼钢铁
(1)融化过程。铁水及废钢中含有C、Mn、Si、P、S等杂质,在低温融化过程中,C、Si、P、S被氧化,即使单质态的杂质变为化合态的杂质,以利于后期进一步去除杂质。氧来源于炉料中的铁锈(成分为Fe2O3·2H2O)、氧化铁皮、加入的铁矿石以及空气中的氧和吹氧。各种杂质的氧化过程是在炉渣与钢液的界面之间进行的。 (2)氧化过程。氧化过程是在高温下进行的脱炭、去磷、去气、去杂质反应。 (3)脱氧、脱硫与出钢。氧化末期,钢中含有大量过剩的氧,通过向钢液中加入块状或粉状铁合金或多元素合金来去除钢液中过剩的氧,产生的有害气体CO随炉气排出,产生的炉渣可进一步脱硫,即在最后的出钢过程中,渣、钢强烈混合冲洗,增加脱硫反应。 (4)炉外精炼。从炼钢炉中冶炼出来的钢水含有少量的气体及杂质,一般是将钢水注入精炼包中,进行吹氩、脱气、钢包精炼等工序,得到较纯净的钢质。 (5)浇注。从炼钢炉或精炼炉中出来的纯净的钢水,当其温度合适、化学成分调整合适以后,即可出钢。钢水经过钢水包脱入钢锭模或连续铸钢机内,即得到钢锭或连铸坯。 浇注分为模铸和连铸两种方式。模铸又分为上铸法和下铸法两种。上铸法是将钢水从钢水包通过铸模的上口直接注入模内形成钢锭。下注法是将钢水包中的钢水浇人中注管、流钢砖,钢水从钢锭模的下口进人模内。钢水在模内凝固即得到钢锭。钢锭经过脱保温帽送入轧钢厂的均热炉内加热,然后将钢锭模等运回炼钢厂进行整模工作。 连铸是将钢水从钢水包浇入中间包,然后再浇入洁净器中。钢液通过激冷后由拉坯机按一定速度拉出结晶器,经过二次冷却及强迫冷却,待全部冷却后,切割成一定尺寸的连铸坯,最后送往轧钢车间。
⑼ 钢铁炼出来
钢铁是怎样炼成的