钢铁是怎样炼成的

发布时间：2023-12-31 13:09:49

钢铁是怎样炼成的
钢铁是铁与C（碳）、Si（硅）、Mn（锰）、P（磷）、S（硫）以及少量的其他元素所组成的合金。其英文名称为iron and steel。其中除Fe（铁）外,C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。
钢铁的生产流程
矿山开采→选矿→烧结→炼铁→炼钢→连铸→轧钢等。
一、 矿山开采
矿山开采技术是指用人工或机械对有利用价值的天然矿物资源的开采技术。根据矿床埋藏深度的不同和技术经济合理性的要求，矿山开采技术分为露天开采和地下开采两种方式。接近地表和埋藏较浅的部分采用露天开采，深部采用地下开采。
对于一个矿体，是用露天开采还是用地下开采，取决于矿体的赋存状态。若用露天开采，则应该采用多深合理，这里存在一个深度界线问题，深度界线的确定主要取决于经济效益。一般来说，境界剥采比如少于或等于经济合理剥采比的，可采用露天开采，否则就采用地下开采方法。
露天开采是采用采掘设备在敞露的条件下，以山坡露天或凹陷露天的方式，一个阶段一个阶段地向下剥离岩石和采出有用矿物的一种采矿方法。露天开采与地下开采相比有很多优点，如建设速度快，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，工作安全，矿石回收率高，贫化损失小等等。尤其是随着大型高效露天采矿及运输设备的发展，露天开采将会得到更加广泛的应用。目前，我国的黑色冶金矿山大部分采用露天开采。
地下开采是当矿床埋藏地表以下很深，采用露天开采会使剥离系数过高，必须开凿由地表通往矿体的巷道（如竖井、斜井、斜坡道、平巷等）的一种采矿方法。主要包括开拓、采切（采准和切割工作）和回采三个步骤。
二、 选矿
根据矿石中不同矿物的物理、化学性质，把矿石破碎磨细以后，采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等，将有用矿物与脉石矿物分开，并使各种共生的有用矿物尽可能相互分离，除去或降低有害杂质，以获得冶炼或其他工业所需原料的过程。 选矿使有用组分富集，减少冶炼或其他加工过程中的燃料、运输等的消耗，使低品位的贫矿石能得到经济利用。选矿试验所得数据，是矿床评价及建厂设计的主要依据。 从脉石中有时从其他矿物中分选出金属矿物或有价值的别种矿物的机械加工方法。选矿是整个矿产品生产中最重要的环节，是矿企里的关键部门。一般大型矿企都是综合采，选，冶的资源性企业。
选矿过程主要由解离和选别两个基本部分构成，包括：选前矿物原料准备作业有粉碎(包括和磨碎、筛分和分级，有时还包括洗矿。
三、 烧结

烧结，是把粉状物料转变为致密体，是一个传统的工艺过程。人们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布。无机材料的性能不仅与材料组成（化学组成与矿物组成）有关，还与材料的显微结构有密切的关系。
高炉炼铁生产前，将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，烧结成块的过程。目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。
四、 炼铁
将金属铁从含铁矿物（主要为铁的氧化物）中提炼出来的工艺过程，主要有高炉法，直接还原法，熔融还原法，等离子法。从冶金学角度而言，炼铁即是铁生锈、逐步矿化的逆行为，简单的说，从含铁的化合物里把纯铁还原出来。实际生产中，纯粹的铁不常见。更多的是得到铁碳合金。
高炉炼铁原理：
高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。
高炉炼铁流程：
高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。
高炉炼铁设备： 1. 供料
有各种皮带运料机、储料仓、振动筛、电子称等设备。
2. 上料设备（即高炉上料机） 3. 炉顶装料设备
合理布料指周向均匀，径向对中、小型高炉成双峰型，对大型高炉成双M型。严格密封指炉顶设备的任何部位都不允许出现煤气泄露现象。 4. 炉前渣铁处理设备
主要有：开铁口用的开铁口机、堵铁口用的液压泥炮、自动装泥机、自动换风口机、活动铁水沟、活动渣沟、铁水罐车、水冲渣设备、 渣液罐车、等等。
5. 送风系统（也称热风系统）设备
任务：把吹入高炉的风（即空气）加热，以降低焦比、提高生产率。

钢铁是怎样炼成的

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