鋼材是用什么材料做的?高爐生產過程

導言
鋼材應用廣泛、品種繁多,根據斷面形狀的不同 , 鋼材一般分為型材、板材、管材和金屬制品四大類 。
機械中常用的鋼材它是如何生產出來的呢?看完本篇,你就會明白了 。

鋼材是用什么材料做的?高爐生產過程

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原料
鋼材最基本的原料就是鐵礦石 。
鐵礦石是由一種或幾種含鐵礦物和脈石組成 。
含鐵礦物是具有一定化學成分和結晶結構的化合物,而脈石也是也是由各種礦物如石英、長石等組成并以化合物形式存在的物質 。
所以鐵礦石是一種由各種化合物組成的混合物,常用的鐵礦石主要有四種:赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦 。
1、赤鐵礦
赤鐵礦中的鐵以不含水的Fe2O3形式存在,它的理論含鐵量為70% 。
自然界中開采的赤鐵礦實際含量為30%-60%的范圍內 。
赤鐵礦多為暗紅色 , 也有淺灰色和黑色,質地較松,還原性很好,硫和磷的含量很少,是主要的工業鐵礦石 。
2、磁鐵礦
磁鐵礦中鐵是以Fe3O4形式存在的,它的理論含鐵量為72% 。
自然界中開采的磁鐵礦含鐵量在40%-70%,硫和磷的含量較高 。
磁鐵礦最顯著的特點是具有磁性,顏色從灰色到黑色,有較暗的金屬光澤,組織致密,顆粒微??,比较镍f乖?。
3、褐鐵礦
褐鐵礦中鐵是以2Fe2O3·3H2O的形式存在,理論含鐵量為59%,在自然界中分布很廣,是由其他鐵礦石風化而成的 。
褐鐵礦呈黃褐色,質地比較松軟,易于開采 , 在高爐中受熱后組織變得很軟 , 還原性很好 。
以上三種礦石是煉鐵的主要礦石 。
4、菱鐵礦
菱鐵礦中的鐵是由FeCO3形式存在的,理論含鐵量為48%,雜質較多,必須經過焙燒才用于煉鐵 。
冶煉前鐵礦石的處理
自然開采的鐵礦石是很難滿足高爐冶煉的要求,必須要經過處理 。
礦石的混勻是礦石冶煉前很重要的準備工作 。
此外礦石還要經過機械處理和熱處理,機械處理包括破碎、篩分、選礦,熱處理包括焙燒和燒結造塊 。

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燒結生產過程
高爐冶煉
高爐冶煉的目的,就是要把鐵從鐵礦石中還原出來,同時去除所含的雜質 。
在整個的冶煉的過程中 , 最主要的是鐵的還原反應以及造渣反應 。
還有一系列的物理化學反應,比如水分的蒸發、碳酸鹽的分解、鐵的碳化和其他各元素的還原等 。
【鋼材是用什么材料做的?高爐生產過程】高爐燃燒的常用燃料是焦炭,在燃燒的過程中 , 還起著還原劑的作用 。

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高爐生產過程
高爐內的還原反應
1、鐵的還原
鐵并不是直接從高價氧化物中還原出來的,而是要經過一個高價氧化物變成低價氧化物,再從低價氧化物還原出鐵的過程 。
鋼材是用什么材料做的?高爐生產過程

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2、鐵的碳化
從礦石中還原出的鐵 , 含碳量很低,通常不超過1% 。
由于CO在較低的溫度下分解,而分解的C有很強的活性 , 當它和鐵接觸時,很容易形成鐵碳合金 。
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高爐冶煉的產品主要是生鐵、鐵合金,副產品有爐渣、煤氣、和爐塵 。
轉爐煉鐵
利用空氣或者氧氣,采用底吹、側吹和頂吹的方式,使鐵水中的元素氧化到規定的限度 , 從而得到成分合格的鋼 。
生鐵中雜質在高溫下,在不同的程度上都與氧有較大的親和力 。
利用氧化的方法使它們成為液體、固體、氣體氧化物,在高溫下與爐襯和溶劑起作用,結合成爐渣,在扒渣是被排除在外 , 氣體也在鋼水沸騰時被CO帶到爐外 。
從煉鋼爐中得到的鋼水,除小部分外澆成鑄件以外,絕大部分都澆成鋼錠、以便軋、壓成材 。

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轉爐生產過程
連鑄生產
連續鑄造作業是將鋼液轉變成鋼胚的過程 。
上游處理完鋼液,用盛鋼桶運送到轉臺,經由鋼液分配器分成數股 , 分別注入特定形狀的鑄模中,開始冷卻凝固成型,生成外為凝固殼 , 內為鋼液的鑄胚 。
接著鑄胚被引拔到弧形鑄道中,經過二次冷卻繼續凝固到完全凝固 。
經過矯直后再依訂單長度切割成塊,方塊形為大鋼胚,板狀型為扁鋼胚 。
根據需要鋼胚經過表面處理后,再送軋鋼廠軋延 。

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連鑄生產流程
軋制生產
鋼材最后成型的方法主要有軋制(分冷軋與熱軋)、拉拔、擠壓、鍛造等方法 。

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熱軋生產過程

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熱軋生產過程
鋼板:鋼錠或鋼坯軋制成鋼板 。鋼板可鍍鋅、鍍錫、鍍鉛、塑料復合等表面處理 。
中厚板:5mm;中板厚度為3~5mm , 一般采用熱軋 。
薄板:厚度小于3mm,坯料為熱軋中厚板,采用冷軋 。
鋼帶:成卷供應,采用冷軋 。
型鋼:采用型材軋機軋制而成 。
有圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、八角鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼、T字鋼等 。
普通型鋼主要用于建筑、橋梁、車輛等,優質型鋼主要用于機械零件、工具等 。
鋼絲:采用直徑為6~9mm的熱軋線材(盤條)拉拔而成 。
退火的低碳鋼絲可用于捆扎物體、也可編織成各種用品;高碳鋼絲可制成各種彈簧,或用多根鋼絲捻成合股的鋼絲繩和鋼索,用于吊索、電線、電纜、固定物體等 。
鋼管:分無縫管與焊管 。
無縫管:管采用斜軋穿孔機將實心鋼坯穿孔后,再經冷拔或熱軋而制成 。
有縫管:用鋼板或鋼帶卷壓成形 , 然后焊接而成 。
縫鋼管應用廣泛,主要用于自來水管、煤氣管等 。