鋼鐵是如何煉成的重要知識點?鋼鐵，其實是兩個名詞——“鋼”和“鐵”的合稱煉鋼之前先要煉鐵鐵分為生鐵和熟鐵鋼的含碳量介于生鐵和熟鐵之間，現在小編就來說說關于鋼鐵是如何煉成的重要知識點?下面内容希望能幫助到你，我們來一起看看吧!

鋼鐵是如何煉成的重要知識點

鋼鐵，其實是兩個名詞——“鋼”和“鐵”的合稱。煉鋼之前先要煉鐵。鐵分為生鐵和熟鐵。鋼的含碳量介于生鐵和熟鐵之間。

生鐵一般指含碳量在2~6.69%的鐵的合金。又稱鑄鐵。生鐵裡除含碳外，還含有矽、錳及少量的硫、磷等，它可鑄不可鍛。

熟鐵是用生鐵精煉而成的比較純的鐵。含碳量在0.02%以下，又叫鍛鐵、純鐵。純鐵要求碳、磷、硫等雜質元素含量很低，其冶煉難度較大，制造成本遠大于生鐵和鋼。

煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質CO、H2、C；适宜溫度等）通過物化反應獲取還原後的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。

高爐煉鐵是現代煉鐵的主要方法，鋼鐵生産中的重要環節。由于技術經濟指标良好，工藝簡單，生産量大，勞動生産率高，能耗低，高爐法生産的鐵占世界鐵總産量的95％以上。

▲ 高爐煉鐵示意圖

高爐是近似于圓柱形的爐子，它的外面包以鋼闆，内壁砌以耐火磚，整個爐子建築在很深的混凝土基礎上。

高爐生産時，從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐内上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。

鐵礦石中不還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。産生的煤氣從爐頂導出，經除塵後，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。

原料：鐵礦石、溶劑、燃料

①鐵礦石

自然開采的礦石，無論在化學成分、物理狀态等各方面，都很難滿足高爐冶煉的要求，必須經過破碎、篩分、選礦、造塊、混勻等準備處理，以品位高、成分、粒度均勻穩定的狀态供應高爐。

冶金工業常用的鐵礦石

②溶劑

礦石中的脈石和燃料中的灰分，都含有一些熔點很高的化合物（如SiO2熔點為1625℃，Al2O3熔點為2050℃），它們在高爐冶煉的溫度下，不能熔化成液體，因而不能使它們很好地與鐵液分離，同時也使爐子的操作發生困難。

加入熔劑的目的在于其與這些高熔點的化合物形成低熔點的爐渣，以便在高爐冶煉溫度下完全液化，并保持相當的流動性，以達到很好地與金屬分離之目的，保證生鐵的質量。

根據熔劑的性質，可分為堿性熔劑和酸性熔劑。采用哪一種熔劑要根據礦石中脈石和燃料中灰分的性質來決定。由于天然礦石中脈石大多數為酸性，焦炭灰分也都是酸性的，所以通常都使用堿性熔劑，如石灰石。酸性熔劑很少使用。

③燃料

高爐冶煉所需要的熱量，主要是依靠燃料的燃燒而獲得，同時燃料在燃燒過程中，還起着還原劑的作用，所以燃料是高爐冶煉的主要原料之一，常用的燃料主要是焦炭，還有無煙煤和半焦等。

理化過程：高溫下的還原反應 造渣反應

高爐冶煉的目的，就是要把鐵從鐵礦石中還原出來，同時去除其中所含的雜質。整個冶煉過程中，最主要的是進行鐵的還原反應以及造渣反應。

除此之外，還伴随着其他一系列複雜的物理化學反應，如水分及揮發物的蒸發、碳酸鹽的分解、鐵的碳化和熔化以及其他各種元素的還原等，而這一系列的反應，都隻有在一定的溫度下才能實現。因此，冶煉過程還需要有燃料的燃燒來作為必要的條件。

①燃料的燃燒

C＋O2→CO2

②爐料的分解

水分蒸發和結晶水分解；揮發物的排除；碳酸鹽的分解。

③高爐内的還原反應

>>鐵的還原

在高爐中，鐵并不是直接從高價氧化物中還原出來的，而是要經過一個由高價氧化物還原成低價氧化物，再由低價氧化物還原出鐵的過程：

Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe

鐵的還原，主要依靠一氧化碳氣體和固體碳作為還原劑來實現。通常把一氧化碳的還原稱為間接還原，把固體碳的還原稱為直接還原。

間接還原總反應為：

3Fe2O3＋9CO→6Fe＋9CO2

直接還原總反應為：

3Fe2O3＋C→2Fe3O4＋CO

>>鐵的碳化

從礦石中還原出來的鐵，是固體海綿狀的，它的含碳量極低，通常不超過1％。由于CO在較低的溫度下分解，而分解出的C具有很強的活性，當它與鐵接觸時，很容易形成鐵碳合金。

因此，固态海綿狀鐵在較低的溫度下（400℃～600℃）就開始了滲碳作用。其化學反應如下：

2CO＋3Fe→Fe3C＋CO2

或3Fe（液）＋C（固）→Fe3C

④造渣過程

造渣過程就是礦石中的脈石和燃料中的灰分與熔劑合在一起，從高爐中被清除出去的過程。高爐中的成渣情況常見的有以下兩種：

用普通酸性礦石冶煉時，熔劑以石灰石形态裝入高爐，熔劑中的CaO并不能與礦石中的酸性氧化物密切接觸，因此最初形成的渣，主要是SiO2、Al2O3與一部分已還原的FeO生成的Fe2SiO4。由于渣中有FeO存在，降低了爐渣的熔點，并有較好的流動性，在它往下降落的過程（同時也是溫度升高的過程）中，所含的FeO逐漸被還原而失去，而CaO的含量随之增多，最後形成末渣流入爐缸。

用自熔性礦石冶煉時，由于礦石中含有較多的CaO，并且它與酸性的SiO2能很好地接觸，所以在冶煉開始時CaO就立即參加了造渣反應，尤其是采用自熔性燒結礦冶煉時，早在燒結過程中CaO就和SiO2、Al2O3等形成了爐渣，因此在這種礦石的初成爐渣中CaO的含量就較高，在下降過程中爐渣的成分變化也較小。

高爐産品：生鐵 鐵合金

高爐冶煉的産品主要是生鐵、鐵合金，副産品有爐渣、煤氣和爐塵等。

①生鐵

生鐵是含碳量在2％以上的鐵碳合金，其中還含有Si、Mn、S、P等雜質。

根據用途和成分，可将生鐵分成兩大類。一類是煉鋼生鐵：這種生鐵中的碳以化合物形态存在，其斷面為銀白色，也叫做白口鐵；另一類是鑄造生鐵：直接用來制造機器零部件的。

②鐵合金

鐵與任何一種金屬或非金屬的合金都叫做鐵合金（有的也叫它合金生鐵）。鐵合金的種類很多，有矽鐵、錳鐵、鉻鐵、钼鐵、鎢鐵等。

③爐渣、爐氣和爐塵

爐渣、爐氣和爐塵是高爐的副産品，以前作為廢物而抛棄，現在已經廣泛用于建築材料。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!