生鐵是如何變成鋼的?

時間 2021-05-06 23:51:02

1樓:球小管

從鐵礦石(就是赤鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦等)提煉出來的是含碳2%~4.3%的生鐵,爾後要在高溫下用氧化劑將過多的碳和其他雜質氧化成氣體或爐渣除去,一般是用氧氣頂吹轉爐煉鋼(吹氧法),使其轉變為含碳0.03%~2%的鋼,且在煉鋼過程中新增矽、錳、鋁等合金作為脫氧劑,以調整鋼水的成分製成符合規格的鋼材。

同時可新增一些必要的元素使其成為各種優良效能的合金。

Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2

2Fe+O2=2FeO

2FeO+Si=2Fe+SiO2

3FeO+2Mn=3Fe+Mn2O3

反應條件為高溫

2樓:曾阿牛

既然了解了原理,那再看看出處和歷史。這句話出自清代曹雪芹《紅樓夢》的第九十六回:「只為寶玉不上進,所以時常恨他,也不過是『恨鐵不成鋼』的意思」。

中國古代煉鋼技術至遲發明於春秋晚期。由先秦到西漢中晚期,主要製鋼工藝是塊鐵滲碳法;由漢代到明清,主要又是炒鋼法和灌鋼法,其次還有百煉鋼法和炒鐵滲碳法,漢魏南北朝時還有「鑄鐵脫碳鋼」,漢代還有坩堝煉鋼法。炒鋼工藝主要生產一般的可鍛鐵(包括鋼和熟鐵),灌鋼工藝主要生產含碳較高的刃鋼,百煉鋼是對普通炒鋼的再加工。

3樓:

感覺所有答案都沒有get√題主的點。實在是忍不住跳出來答。

生鐵和鋼的區別 @果程C的答案生鐵是如何變成鋼的? - 果程C 的回答已經說得很清楚了。

但是!!!

審題啊!題目是:

我們知道「恨鐵不成鋼」出自《紅樓夢》,是一句熟語。《紅樓夢》的成書年代在清朝,這句熟語應該也是說的清朝以前的事情。所以題主要問的是古代的生鐵怎麼變成鋼的?

據《中國科學技術史:礦冶卷》:

現代的煉鋼方法,都是使生鐵在液體狀態下氧化脫碳而成鋼液稱為液體煉鋼。古代達不到這樣高的溫度(約需1600C左右),只能採取較低溫度的工藝:如塊煉滲碳鋼、炒鋼等。

若把生鐵加熱到一定溫度,在固體狀態下進行比較完全的氧化脫碳,可得到高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼,這種方法稱為鑄鐵固體脫碳成鋼法,也是脫碳工藝高度發展的結果。西元前5世紀,在生鐵退火和韌性鑄鐵的基礎上,發明了鑄鐵脫碳成鋼的工藝,這是中國古代一種獨特的生鐵鏈鋼方法。西漢時期發明的炒鋼技術,是較早把生鐵變成鋼的技術。

(在歐洲,這個技術18世紀中葉始於英國,一直使用到2023年左右)

(西漢)炒鋼既可以生鐵為原料,在空氣中有控制地氧化脫碳,然後反覆加熱鍛打成鋼;也可以將生鐵在半熔融狀態下炒成熟鐵,然後加熱滲碳,鍛打成鋼。

來來來,我們先看看這個炒鋼的裝置——炒鋼爐。

是的,你沒有看錯!這就是炒鋼爐!你的內心崩潰不崩潰!

好吧,《中國科學技術史:礦冶卷》上是這樣描述炒鋼技術的:

炒鋼爐結構較簡單,就地向下挖成罐形爐膛,內塗耐火泥,操作時先將燃料點燃,待火旺後,加人碎塊生鐵料,堵塞爐門,從爐口鼓風,加熱到1100~1200℃生鐵熔化,再加人鐵礦石作氧化劑,同時,用木棍或鐵棍用力攪拌,增加空氣中的氧與生鐵的接觸,使生鐵中的碳氧化,碳逐漸降低,矽、錳等雜質氧化後與氧化亞鐵生成矽酸鹽夾雜。由於含碳量減少,爐料呈半熔融狀態,取出團塊鍛打,擠出夾雜,製成坯料或直接鍛成器物。炒鋼可把生鐵炒成熟鐵,再經過滲碳成鋼,亦可有控制地把生鐵炒到需要的含碳量,鍛製成鋼製品。

---------分割線,前方高能

古代的文獻上是怎麼記載的呢?

宋人蘇頌《本草圖經》:「初煉礦用以鑄瀉器者為生鐵。再三銷拍,可作鍱者為鑐鐵,亦謂之熟鐵。」(《重修政和經史證類各用本草》卷四《玉石部》引)。

再三銷拍,就是反覆鍛打,即炒鋼過程。

晉、隋間著作的《夏侯陽算經》卷中《稱輕重》節,有下列兩個算術題:

(1)現在有生鐵6281斤,要煉黃鐵,每斤損耗5兩,問能煉得黃鐵多少?

答:黃鐵4318斤3兩。

(2)現在有黃鐵4318斤3兩,要煉為鋼鐵,每斤損耗3兩,問能煉得鋼鐵多少?

答:鋼鐵3508斤8兩10銖5累。古代1斤是16兩,黃鐵應該就是熟鐵。

從6281斤生鐵變成約3508.5斤鋼,這個過程,其工作量之巨,工作強度之大,怕是其他行業難以相比吧?有人可能有疑問這是數學著作,怎麼能當真呢?

我們知道古人是很淳樸的,正是由於當時冶鐵工匠對這兩種工藝比較熟練,在操作過程中損耗的比例大體上差不多,已能掌握一定的規格,因而能夠把它作為算術。否則,重新隨便舉個曬穀子晾豆子的例子不就結了嘛。這也不是孤證。

據黃展嶽、王代之調查,流傳在雲南的土法煉鐵採用三段法,先把生鐵炒煉成毛鐵要損耗六分之一,再由毛鐵鍛打成熟鐵要損耗五分之一,也就是說,由生鐵炒煉成熟鐵,大約要損耗三分之。熟鐵變成鋼還有大概五分之一呢。

明代宋應星《天工開物》卷十四記述了煉鐵爐和炒鋼爐串聯使用:

「若造熟鐵,則生鐵流出時,相連數尺內低下數寸,築一方塘,短牆抵之。其鐵流人塘內,數人執持柳木棍排立牆上,先以汙潮泥曬乾,舂篩細羅如面,一人疾手撒灩,眾人柳棍疾攪,即時炒成熟鐵。其柳棍每炒一次,燒折二三寸;再用,則又更之。

炒過稍冷之時,或有就塘內斬劃成方塊者,或有提出揮椎打圓後貨者。若瀏陽諸冶,不知出此也。」

大致意思就是,如果生產熟鐵,就在生鐵鐵水流出爐子的時候,在幾尺內地勢低幾寸的地方挖築乙個方塘,用矮牆圍起來。鐵水流進塘內,幾個人就拿著柳樹棍子併排站在矮牆上,把稀泥曬乾篩成細粉末,乙個人就灑,其他人就快速攪動,就炒成了熟鐵。……(翻譯了當沒翻譯還未必準確好喪氣那是鐵水啊,一千多攝氏度啊,用木棒攪啊!

辛苦不辛苦?!

-下面才是我最想講的,期待不期待?-不期待!(看到這兒都看困了吧。)

我馬上要講的是百煉鋼

大家經常聽到「 千錘百鍊」、「百鍊成鋼」,就是說的它——百煉鋼!題主的問題答案也呼之欲出:生鐵是經過千錘百鍊才百鍊成鋼的!

「恨鐵不成鋼」就是說沒經過無數打擊鍛鍊,加工效能和使用效能都是戰五渣!

雖然我們可能只聽說過「百煉劍」「百煉刀」,但歷史上有九煉、三十煉、五十煉、七十二煉、八十煉、百煉共存的事實,應該認為「煉」的含義已經代表了一定的工藝和產品的質量。古代工匠們在實踐中發現反覆加熱鍛打,會使鋼件變得更加堅韌,很自然地會把反覆加熱鍛打定為正式工序,成為煉鋼工藝中不可缺少的部分,這樣可使鋼的組織緻密,成分均勻,夾雜物減少細化,從而能顯著提高鋼的質量。

……徐州五十煉鋼劍銅鐔內側,刻有銘文「直千五百」,應當是這把鋼劍的價錢。據記載,公元69年,東漢永平十二年,粟價每石30錢,則此鋼劍可購粟50石。以當時一般人每月吃糧一石半計,用購買這把鋼劍的錢去買粟,可供乙個人吃二年零九個月,可見百煉鋼製品是較值錢的。

恨鐵不成鋼,也是形容乙個人沒有價值。

話說,像現在普碳鋼也才兩千三四百塊錢一頓,鋼價簡直不如白菜價,所以還是不要恨鐵不成鋼了,應該恨自己怎麼就進了鋼鐵行業這個坑!

另,現代煉鋼工藝,可部分參考什麼是冶金工程? - 知乎使用者的回答。

4樓:

鋼鐵中的碳含量決定了鋼或鐵的用處,碳含量實際指的是Fe3C的含量。Fe3C是硬質相,越多就越硬,但是也越脆。所以鑄鐵硬而脆。

鋼的碳含量不是很高,所以既有良好的強硬度,又有良好的塑韌性。

當然,不同的鋼有不同的用處,而且現在我們所說的鋼不單單指的是碳鋼,更多的是合金鋼,比如大家熟知的不鏽鋼,是碳鋼裡面加了大量鉻,鎳,來提高鋼的耐腐蝕性。還有的工模具鋼,耐熱鋼,低碳超高強度鋼等,都是通過新增合金元素來提高鋼的效能,只有要求不高時,為了節約成本才用碳鋼。

熱處理的方法也會影響鋼的效能。

現代工業要求的材料基本都要高的強硬度,更重要的是有好的塑韌性,所以鑄鐵基本上是不怎麼用的到。

5樓:圖醬

首先,鐵和鋼的區別在於含碳量的不同,鋼含碳量在0.0218%~2.11%之間,生鐵含碳量在2.

11%~6.69%之間,熟鐵也就工業純鐵含碳量小於0.0218% 我們工業上鏈鋼一般都是將生鐵經過一系列過程變成鋼。

所以恨鐵不成鋼中的鐵是指生鐵(pig iron) 鐵鍊鋼的簡單過程就上張圖吧

處理順序: 鐵水預處理→轉爐、電爐→二次精煉→連續鑄鋼

6樓:蕭然凌軒

初中化學就已經學習了鋼和鐵的區別,是通過含碳量的不同來區別鋼和鐵.煉鐵成鋼就是說通過工業冶煉,使生鐵中的碳元素含量降低,從而煉成鋼.

7樓:胡大

通常鋼和鐵的分類是以含碳量來分的。碳高為鐵,低為鋼。從鐵礦石到粗鐵是經高爐還原的,其中還原劑和燃料都是煤,所以鐵中不可避免含有巨量的碳還有其他雜質。

所以鐵要變成鋼需要進行吹氧脫碳過程,脫碳過程中上浮的一氧化碳還會帶出各種雜質,如果要求高還可以新增各種合金元素:鉻,鎳,釩,鈮等。也可以近一步精煉:

真空吹氬精煉,真空脫氧等。所以鋼相較於鐵最大的區別就是具有良好的塑性和韌性,可以進行後續壓力加工:鍛造,軋制。

但是鑄鐵只能進行簡單的機械加工:車削,銑,刨等。

這句話我覺得要放在一定條件下理解,古代是沒有那麼多的冶煉技術的,所以鑄鐵是一鍛打就碎了,而鋼可以鍛打成各種器型的。換用一句俗話說鑄鐵就是爛泥扶不上牆

8樓:果程C

一定要答這個題,也算對得起當年背了一周的《工程材料》,這句話是很有道理的!但我看到的幾個答案都說反了,煉鋼是把鐵裡面的碳元素含量降低而不是提高。

先拍一張鐵碳相圖:

這張圖橫軸代表C元素的濃度,縱軸代表溫度,圖中所示為不同溫度不同成分下的合金成分。

先看橫軸:越往左,碳元素濃度越低、鐵元素濃度越高,最左側代表一點兒碳也不含的純鐵,最右側代表的是一種合金相,其碳元素的濃度為6.69%。

我們通常接觸到的鐵不是左側的工業純鐵,而是工業生鐵,即圖中的亞共晶白口鐵,其碳含量在2.11%到4.3%,而「」指的則是碳含量介於0.

02%至2.06%之間的鐵碳合金,還可以根據需要,新增不同的合金元素可製成合金鋼、不鏽鋼等特種鋼材。

所以,煉鋼,是通過在高溫條件下,讓生鐵裡面的過量的碳元素與氧氣反應消耗掉!具體原理和工藝控制流程可以根據鐵碳相圖來講,不過目測不會有人感興趣。不過可以看一下鐵碳相圖裡面出現的位置,它代表鐵碳合金處於液態,溫度高達1150~1500℃,可見,鐵要變成鋼,需要怎樣的煅煉啊!

我們生來都如生鐵一般,充滿雜質,鏽跡斑斑。只有經歷重重磨難與考驗,方能拋棄雜念,鑄成信念。。。【編不下去了。 ̄へ ̄

總之,鐵就是這麼變成鋼的。以上。

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