钢材的冶炼

　　中國(guó)古代劳动人民(mín)的智慧和创造力為(wèi)后人留下了很(hěn)多(duō)不朽的材料生产技术和方法.就钢铁冶炼而言.我國(guó)古代劳动人民(mín)就创造了三种方法:一是从矿石中直接炼出自然钢.用(yòng)这种钢锻造的剑在东方各國(guó)享有(yǒu)盛誉.东汉时传入了欧洲;二是西汉时期的冶炼锻打炼钢;三是南北朝时期生产的灌钢.先炼铁后炼钢的炼钢技术我國(guó)要比其他(tā)國(guó)家早1600多(duō)年。进入19世纪中叶后.转炉炼钢、平炉炼钢技术广泛应用(yòng).19世纪末的電(diàn)弧炉炼钢和20世纪中叶的氧气顶吹转炉炼钢及炉外精炼技术.使钢铁工业实现了现代化。

　　钢与生铁都是以铁元素為(wèi)主.并含有(yǒu)少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金。重庆钢材根据含碳和其他(tā)元素含量的不同而區(qū)分(fēn)為(wèi)钢和生铁。一般来说，含碳量大于2%的為(wèi)生铁，含碳量小(xiǎo)于2%的為(wèi)钢。由于含碳量的差别.使钢和生铁其有(yǒu)不同的性能(néng)和用(yòng)途。生铁含碳较高.较硬脆.大部分(fēn)用(yòng)作炼钢原料及制造铸件.钢铁冶炼的工艺流程大致可(kě)分(fēn)為(wèi)两个主要过程:

　　l)高炉炼铁

　　生铁是铁和碳及少量硅、锰、硫、磷等元素组成的合金.重庆钢材主要由高炉生产.将铁矿石中的氧化铁还原成铁。

　　高炉炼铁用(yòng)的原料主要有(yǒu)铁矿石、燃料、助熔剂及相应的辅助原料。炼铁用(yòng)的铁矿石种类较多(duō).常用(yòng)的铁矿石主要有(yǒu)赤铁矿、磁铁矿、揭铁矿和菱铁矿等。从矿山(shān)开采出来的铁矿石.其含铁量和化學(xué)成分(fēn)不稳定.从物(wù)理(lǐ)和化學(xué)性质来看.大部分(fēn)矿石都不能(néng)满足高炉冶炼的要求，入炉前必须经过破碎、筛分(fēn)、混匀等一系列的加工处理(lǐ).以满足高炉炼铁的要求。炼铁所需燃料主要是焦炭.焦炭在高炉内起到发热剂、还原剂等作用(yòng)。高炉炼铁时加入一定数量的助熔剂.以形成许多(duō)低熔点的化合物(wù)和共熔體(tǐ).使渣铁容易分(fēn)离。高炉最常用(yòng)的是石灰石和白云石等碱性熔剂。

　　另外还可(kě)以用(yòng)含铁的废弃物(wù)料代替铁矿石。此外。还有(yǒu)高炉車(chē)间的沟铁、废铁、铁罐残铁、机械加工厂的铁屑等废钢铁.均可(kě)作含铁炉料使用(yòng)。

　　2)钢的冶炼

　　炼钢就是通过冶炼工艺降低生铁中的碳，去除和降低有(yǒu)害杂质含量.再根据对钢性能(néng)的要求加入适量的合金元素.使其成為(wèi)具有(yǒu)高强度、高韧性或其他(tā)特殊性能(néng)的钢。

　　铁矿石冶炼得到的生铁除含有(yǒu)较高的碳外.还含有(yǒu)一定量的其他(tā)杂质.如磷、硫、氧、氮、氢等，这些杂质都会影响钢的相关性能(néng).降低钢的质量，因此要去除或降低相关杂质的含量。也就是说由生铁炼成钢主要是去杂质、降低碳含量。一是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣来去除原材料中的杂质;二是通过脱碳反应.降低碳的含量。炼钢铁水是铁和碳以及其他(tā)一些杂质元素的合金溶液一般炼钢生铁中含碳為(wèi)4%左右，高磷生铁中含碳量则為(wèi)3.6%左右.因此采用(yòng)氧化反应的方法脱碳是炼钢过程的关键环节。

　　重庆钢材在冶炼过程中.各种炼钢方法都要向熔池供入大量的氧以氧化金属中的杂质元素。这样。在炼钢末期，就使金属中溶入了一定量的氧。由于氧以氧化铁的形式从液相中析出.分(fēn)布于钢材中.降低了钢的机械性能(néng)。同时.在钢的凝固过程中.碳和氧由于偏析的原因.当超过碳一氧平衡含量时.再次发生反应.产生大量c()气體(tǐ).部分(fēn)气泡滞留在钢锭中形成气孔和疏松.将引起钢锭在加工时开裂。因此.氧是钢中的有(yǒu)害元素.用(yòng)人為(wèi)的方法降低钢液中含氧量的过程，称為(wèi)脱氧。脱氧是炼钢过程的最后步骤.在很(hěn)大程度上影响着钢的质量。脱氧主要是向钢液中加入适量的硅铁、锰铁、铝等脱氧剂.直接与溶解于钢中的氧反应.生成不溶于钢液的产物(wù).进行脱氧处理(lǐ)。

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