钢铁材料的加工过程

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1、钢铁材料的加工过程埃菲尔铁塔的浪漫美、鸟巢的自然美无不显示出钢铁材料在现实生活中的巨大作用。钢铁材料是人类经济建设和日常生活中所使用的罪重要的结构材料和产量最大的材料，是人类社会进步所依赖的重要物质基础。钢铁工业是为机械制造和金属加工、颜料动力、化学工业、建筑业、宇航与军工，以及交通运输业、农业等部门提供原材料和钢铁产品的重要基础工业。在世界上，不论是发达国家还是发展中国家，都非常重视发展钢铁工业，因为它是国家工业化的支柱。没有强大的钢铁工业，要实现工业化的社会是困难的。因此在一个相当长的历史时期，钢铁工业发展程度如何

2、，是衡量一个国家工业化水平高低的重要标志之一。总之，钢铁材料是人类社会的基础材料，是社会文明的标志。那么，钢铁材料是如何从矿石加工成产品的呢？大多数钢铁材料的加工过程可分为五个步骤：矿石的冶金、熔炼、铸造、锻造或者轧制、热处理。首先是矿石的冶金，选矿是冶炼前的准备工作，从矿山开采下来矿石以后，首先需要将含铁、铜、铝、锰等金属元素高的矿石甄选出来，为下一步的冶炼活动做准备。选矿一般分为破碎、磨矿、选别三部分。为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10-25mm的块状原料

3、。铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。高炉生产前的准备除了准备铁矿石（烧结矿和球团矿）外，还需要准备好必需的燃料--焦炭。焦炭是高炉冶炼的主要燃料，焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使高炉内的各种物理化学反应得以进行。高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。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

4、。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。高炉生产是连续进行的。转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。熔炼的工艺在铁矿石的冶炼过程中也非常重要，其主要采取液化提纯法。铁矿石的加工一直围绕提纯进行，经过第一步的冶炼过后，主要除去了矿石中的碳酸钙杂质，

5、而熔炼的步骤主要作用是除去矿石中的硫元素和其他金属元素。熔炼的方法是将矿石升温根据熔点的不同将起中的杂质分离。加热至铁的熔点之后，矿石中的铁元素就会熔化成液态，在用物理的方法分离，当然其中有还原反应，因为矿石中的铁为+2价和+3价，最后变成金属铁是0价，铁发生还原反应，这个反应也贯穿在整个工序之中。熔炼是铸造生产工艺之一。将金属材料及其它辅助材料投入加热炉溶化并调质，炉料在高温(1300～1600K)炉内物料发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的火法冶金过程。炉料除精矿、焙砂、烧结矿等外，有时还需添加

6、为使炉料易于熔融的熔剂，以及为进行某种反应而加入还原剂。此外，为提供必须的温度，往往需加入燃料燃烧，并送入空气或富氧空气。粗金属或金属富集物由于与熔融炉渣互溶度很小和密度差分为两层而得以分离。富集物有锍、黄渣等，它们尚须经过吹炼或其他方法处理才能得到金属。熔炼过程进行的反应是很迅速的，故熔炼设备生产率高，每平方米熔池面积的昼夜生产能力达几吨乃至几十吨。这是湿法冶金或电化冶金设备无法与之比拟的。除此，单台设备的生产能力也很大。其次就是铁矿石的铸造。铁矿石的铸造就是将铁矿石经过熔炼后得到的粗金属精加工之后，将纯度较高的铁熔

7、炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的过程。铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。金属铸造在造型方法上可以分为砂型铸造和特种铸造。而砂型铸造又可以分为湿砂型铸造、干砂型铸造和化学硬化砂型铸造三类；特种铸造可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造如（熔模铸造）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（金属型铸造）两类。对于砂型铸造来说，首先需要铸造图纸进而来设计模具，模具一般由木材或者其他金属材料制成的，然后是制造砂型。制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸

8、造砂是硅质砂，应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。接下来是制芯，只要通过把树脂砂粒置于模具中，以形成内部表面的铸件，因此芯与模具之间的空隙即为铸造的零件。最后一步是清洁，目的是除去砂砾以及打磨铸件外的多余金属。对于特种铸造中的熔模铸造它的制壳过程为首先是模组的除