鋼鐵生產的基礎知識科普

發表時間:2023-08-31 08:40



現代鋼鐵生產流程是將鐵礦石在高爐中冶煉成生鐵,將鐵水注入轉爐或電爐冶煉成鋼,再將鋼水鑄成連鑄坯或鋼錠,經軋制等塑性變形方法加工成各種用途的鋼材。




一、冶煉原料

高爐冶煉所需的精料是確保高爐操作穩定順行、實現高產、優質、低耗以及長壽的基本保證。作為高爐冶煉的原料,鐵礦石(包括天然富礦和人造富礦)需要具備成分穩定、含鐵品位高、有害雜質少、礦石顆粒均勻、強度好以及還原性強等特點。鐵礦石中含鐵量的多少和品位高低會直接影響到煉鐵生產的各項指標。


二、煉鐵工藝

高爐煉鐵是一種傳統的煉鐵方法,它以焦炭為能源基礎,并與轉爐煉鋼相互配合,是目前生產鋼鐵的主要方式。

其本質是鐵的還原過程,即焦炭作為燃料和還原劑,在高溫下將鐵礦石或含鐵原料的鐵,從氧化物或礦物狀態(如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4.TiO2等)還原為液態生鐵。


在冶煉過程中,爐料(礦石、熔劑、焦炭)按照確定的比例通過裝料設備分批地從爐頂裝入爐內。從下部風口鼓入的高溫熱風與焦炭發生反應,產生的高溫還原性煤氣上升,并使爐料加熱、還原、熔化、造渣,產生一系列的物理化學變化,最后生成液態渣、鐵聚集于爐缸,周期地從高爐排出。在上升過程中,煤氣流溫度不斷降低,成分逐漸變化,最后形成高爐煤氣從爐頂排出。


三、煉鋼

鋼和生鐵都是以鐵元素為主的合金,其中還包含了少量的碳、硅、錳、磷和硫等元素。它們之間的主要區別在于碳元素的含量。

煉鋼的主要任務是通過一系列的工藝過程,包括脫碳、脫磷、脫硫、脫氧、脫氮、氫等,以及去除非金屬夾雜物、合金化和升溫等,最終將生鐵轉變為鋼,并進行凝固成型。


煉鋼工藝是鋼鐵生產過程中的重要環節,主要包括鐵水預處理、轉爐或電弧爐煉鋼、爐外精煉、連鑄和軋鋼等步驟。

在煉鋼過程中,通過向熔池吹入氧氣并加入造渣劑形成熔渣,可以去除雜質。脫碳反應是煉鋼過程的主要手段,而硅、錳、磷、硫等元素也通過氧化反應去除。

煉鋼的原料包括生鐵、廢鋼、熔劑(石灰石等)、脫氧劑(硅鐵、錳鐵、鋁等)和合金料等。最后,軋鋼過程是通過軋件與軋輥之間的摩擦力將軋件拉進不同旋轉方向的軋輥之間,使之產生塑性變形的過程,從而得到型鋼、鋼軌、棒材、圓鋼和線材等不同形狀的鋼材。




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