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- 为什么先练铁再练钢
- 钢铁是怎样炼成的九次炼铁
- 炼铁什么时候发明的
- 古代块炼铁和生铁分别是怎么获取的,块炼铁和生铁都有
- 铁的冶炼历史
但中国古代有锻钢的工艺,就是把生铁和熟铁夹在一起,反复锻打以得到含碳量不同的钢材。所谓千锤百炼,百炼成钢,指的都是这种工艺。文章这么写是一种比喻的手法,用坚硬的钢铁比喻坚强的内心或坚定的信念。炼钢和炼铁是钢铁生产中的两个阶段,一般是先炼铁,而后进一步进行炼钢,最后得到各种钢材。
如果把生产钢材的过程比作做炒饭,那么炼铁就可以看做是做米饭的过程,二炼钢就是把做好的大米饭拿过来炒的过程
钢铁是怎样炼成的九次炼铁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。
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
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。
炼铁什么时候发明的公元前6世纪前后,中国就发明了生铁冶炼技术。尤其是春秋战国时期,块炼铁和生铁冶炼两种工艺几乎是同时生产。
原始的炼铁炉是由石堆炼铁法改造而成的。在土中挖一坑洞,周围用石块堆砌,称为地炉。将铁矿石和木炭一层加一层的放在地炉中利用自然风力进行燃烧,利用木炭不完全燃烧产生的一氧化碳 ,使铁矿石中的氧化铁还原成铁,冷却后,取出铁块。这种炼铁法叫块炼铁。其炉温大约1000摄氏度左右,离纯铁的熔点(1534摄氏度)相差甚远。块炼铁得到的铁质地疏松,还夹着许多杂质不坚韧,并无多大实用价值。
后来经过不断的实践,人们发现把这种铁加热到一定温度下经过反复锻打,就可以把夹杂的氧化物挤出去,此时铁的机械性能就得到了改善。在反复锻打铁块的基础上,古人又得出了块炼铁渗碳成钢的经验。因块炼铁质柔不坚,渗碳块炼钢又太坚硬,人们又发明了炼钢的淬火工艺,进一步提高了块炼钢的机械性能。
从战国到西汉,生熟铁并用平行发展。早期的铸铁都是白口铁,铸造性能较好。但是碳是以化合碳的形式存在于铁中,导致生铁脆硬,不耐碰击。因此,在战国早期,人们就创造了白口铁柔化术。即通过长时间加热,将白口铁中的碳化铁分解为铁和石墨,消除大块的渗碳体,这时提高铁的柔性起了良好的作用。
西汉,再块炼渗碳的基础上兴起了“百炼钢”技术。他的特点是增加了反复加热锻打的次数,这样既加工成型,又是夹杂物减少,细化和均匀化,大大提高了钢的质量。
西汉中期,又出现了炒钢,即将生铁炒到成为半液体半固体状态,并进行搅拌,利用铁矿物或空气中的氧气进行脱碳,借以达到需要的含碳量,在反复热锻,打成钢制品。这省去了烦难的渗碳工序,又使钢的组织更加均匀。炒钢的发明,也打破了先前生铁不能转为熟铁的界限,使原先各行其是的两个工艺系统得以沟通。成为统一的钢铁冶炼技术体系。
我国发明生铁冶炼技术是在春秋后期。 从近来考古发掘出土的春秋战国之际铁器来看,有用“块炼法”制造的,也有用铸铁铸造的,更有把铸铁件经过加热退火柔化处理而成为展性铸铁的。
古代块炼铁和生铁分别是怎么获取的,块炼铁和生铁都有古代块炼铁是通过将铁矿石与木炭一起加热,使其在高温下发生还原反应而得到的。这个过程中,木炭提供了还原剂,将矿石中的氧气去除,得到纯净的铁。
而生铁是通过高炉冶炼铁矿石得到的,这个过程中矿石与焦炭在高温下反应,产生液态铁和副产物。块炼铁和生铁都是铁的原始形态,块炼铁含有较高的杂质,而生铁则含有较低的杂质。
中国古代炼铁铸铁和生铁炼钢一直是主要方法。
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。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。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)。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。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。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。铁的冶炼历史大约在春秋后期就出现了白口生铁,比欧洲各国要早上1900多年;至迟在公元前5世纪的春秋末、战国初期就能对白口生铁进行柔化处理,使之成为锻铸铁,比西方早了2300多年;到了战国中期可以已经能够铸造麻口生铁;到了西汉中期可以铸造灰口生铁。至此,除了球墨铸铁及合金铸铁之外,我国人民已经能够生产现代工业能够生产的所有品类的生铁品种。而 在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的铁,经过金相检验,具有放射状的球状球墨铸铁,球化率相当于现代标准一级水平。也就是说,在约2000年前的西汉时期,我国铁器中的球状石墨,就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到 了 。而现代的球墨铸铁则是迟至1947年才在国外研制成功的。这是我国古代铸铁技术的重大成就,也是世界冶金史上的奇迹。冶铁技术在西汉得到长足发展,达到了相当的高度,遥遥领先于西欧。之后由于钢材的使用,从技术上而言,冶铁技术虽有进步,但是已经没有那么迅猛了。但是这并不妨碍其在社会生产生活和战争中大规模的使用。
古代冶炼技术 最早的钢铁是由古代的中东地区采用冶铁技术制得的,这种钢铁叫做“大陆钢”,因为其产地集中在大陆地区。大陆钢制造起来较为简单,通常采用炭火烧炼铁矿石,然后利用锻打工艺锤打铁块,最终得到钢铁。
驱动力机械的革命性发展 17世纪末至18世纪初,欧洲的工业革命使得钢铁冶炼技术得到极大的改进,新的动力机械得到广泛应用,例如蒸汽机和水力机械。随着机械的发展,一种新的化学结