6.3 煉鐵

冶煉，去掉雜質(zhì)而得到金屬鐵(生鐵)。 高爐煉鐵是指把鐵礦石和焦炭、一氧化碳、氫氣等燃料及熔劑裝入高

煉鐵的設(shè)備是高爐，如圖 6-2 示。將鐵圖6-3a)、石灰石(圖6-3b)焦炭(圖6-3c)等料從高的頂部加人，通過焦炭的燃燒使中溫度達(dá)1800℃以上，從而使?fàn)t中產(chǎn)生大量的一氧化碳?xì)怏w，進(jìn)而將鐵石還原。

圖6-2 高爐

鐵礦石的主要成分是Fe;O和 FezO，在高溫下會發(fā)生下列反應(yīng):

Fe,O,+4CO=3Fe+4CO_↑ Fe_0,+ 3CO = 2Fe + 3CO? ↑

生成的鐵沉積在爐底，這就是平時所說的生鐵。

高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐(從開爐到大修停爐為一代)能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時，從爐頂(一般爐頂是由料鐘與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂)不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)(溫度為1000-1300℃)，噴入油、煤或天然氣等燃料。裝人高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，生成鐵，這個過程稱為還原。

媒氣從爐頂排

護(hù)頂?shù)母邏?，用排出的部分煤氣發(fā)電。煉鐵流程如

b)

圖6-3 煉鐵原料

a)鐵礦石 b)石灰石 c)焦炭

6.4 煉鋼

把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內(nèi)按一定工藝熔煉，即得到鋼。鋼的產(chǎn)品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成的各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋制成各種鋼材的鋼。鋼的生產(chǎn)及應(yīng)用如圖6-5所示。

中國是世界上最早生產(chǎn)鋼的國家之一?？脊殴ぷ髡咴?jīng)在湖南長沙楊家山春秋晚期的墓葬中發(fā)掘出一把“鐵劍”，通過金相檢驗，結(jié)果證明是鋼制的。這是迄今為止見到的中國最早的鋼制實物。它說明從春秋晚期起中國就有煉鋼生產(chǎn)了，煉鋼生產(chǎn)在中國已有 2500 多年的歷史。

鋼的冶煉方法主要有轉(zhuǎn)爐煉鋼和電弧爐煉鋼。轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程(見圖6-6)可歸納為“四脫”(脫碳、脫氧、脫磷和脫硫)“二去”(去氣和去夾“二調(diào)整”(調(diào)整成分和調(diào)整溫度)。電弧爐煉鋼利用電能作為熱源進(jìn)行冶

落，電弧爐如圖6-7所示

第6章 金屬的冶煉 153

煉鐵 煉鋼 連鑄 軋鋼 主要產(chǎn)品

鋼軌

球團(tuán) 焦炭

型銅軋制 型鋼 棒材

4

一8 棒線材

鐵礦石燒結(jié)礦石灰石

棒線材軋制

一中厚板

鐵液氧氣轉(zhuǎn)爐小方坯大方坯直接軋制 HDR中厚板軋制熱軋板卷軋制一熱軋板卷或薄板

。--冷軋板卷或薄板

板壞 冷連軋機

高爐

焊管 一焊管

廢鋼 電弧爐 -無縫管

加熱爐 無縫管軋制 -鑄鋼件

圖6-5鋼的生產(chǎn)及應(yīng)用

把氧氣吹入 業(yè)一倒入爐中的鐵液

熔化的金屬

氧氣與鐵中的碳結(jié)合成為一氧化碳。這一反應(yīng)放熱，使鐵仍處熔化狀

廢鋼占所用的熔化金屬的

1/4

生石灰(氧化鈣)除 去雜質(zhì)，如磷。生 鋼錠

石灰(氧化鈣)與雜質(zhì)反應(yīng)形成熔渣，

工序完成后，爐子傾側(cè)，

浮在鋼液上面

讓鋼液流進(jìn)鑄勺，然后翻轉(zhuǎn)爐子，清除熔渣