什么是炼钢生铁(生铁炼钢的原理是什么)

1. 生铁炼钢的原理是什么

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程. 炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等,其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁.生铁除了少部分用于铸造外,绝大部分是作为炼钢原料。

2. 生铁炼成钢的实质

一般的说，是物理变化。

生铁制成不锈钢，是在铁中加入和去掉各种一些元素，形成合金；

在制成后不锈钢中，各种元素还是各种元素，没有新的元素产生，只不过元素的排列有所改变。从这个意义上讲，这类合金（不锈钢）被认为是物理变化。

不锈钢在制造过程中利用了大量化学变化的。例如，生铁中的碳元素，在制成不锈钢的过程中，是通过和氧气反应“烧”掉的。实际上整个炼钢的过程中都伴随着大量的化学变化。

关键在于“制成不锈钢”，是指过程（化学变化）还是结果（物理变化）。在大多数情况下“制成不锈钢”是被理解为指结果的。

3. 生铁炼钢的原理是什么呢

炼钢是生铁中的碳在高温下与氧气反应生成二氧化碳,使生铁中的含碳量降低。百炼成钢的原理就是这样是化学变化，生铁的含碳量要大于钢。钢是用氧气将铁中的碳以及其它杂质变成气体后炼成的。

既有化学变化，又有物理变化，化学变化是生铁的碳元素变成了二氧化碳，而生铁则炼制成了刚是物理变化。 相当于一个除杂质的过程。

4. 生铁和钢的冶炼原理

生铁中的各种杂质，在高温下，在不同程度上都与氧有较大的亲和力。因此可以利用氧化的方法使它们成为液体、固体或气体氧化物，液体和固体氧化物在高温下与炉衬和加入炉内的熔剂起作用，结合成炉渣，并在扒渣时被排除炉外，气体也在钢水沸腾时被CO带到炉外。

在炼钢炉内，杂质的氧化主要是依靠FeO的存在而实现的。

2Fe+O2→2FeO

1、硅元素的氧化

硅与氧有较大的亲和力，因此硅的氧化很迅速，它在冶炼初期就已经完全被氧化而生成SiO2：

Si+2FeO→SiO2+2Fe

同时SiO2又和FeO反应形成硅酸盐：

2FeO+SiO2→2FeO·SiO2

这种盐是炉渣中很重要的一部分，它与CaO作用生成稳定化合物2CaO·SiO2和FeO，前者牢固存在于炉渣中，后者变成了渣中的游离成分，使渣中FeO的含量增加，对促进杂质的氧化是比较有利的。其反应如下：

2FeO·SiO2+2CaO→2CaO·SiO2+2FeO

2、锰元素的氧化

锰也是易氧化的元素，它所生成的MnO有较高的熔点，MnO在金属液中并不溶解，但是它与SiO2形成化合物浮在液体金属表面，成为炉渣的一部分。

Mn+FeO→MnO+Fe

2MnO+SiO2→2MnO·SiO2

硅、锰的氧化反应放出大量的热，可以使炉温迅速提高（这一点对转炉炼钢特别重要），大大加速了碳的氧化过程。

3、碳元素的氧化

碳的氧化需要吸收大量的热能，所以必须在较高的温度下才能进行。碳的氧化又是炼钢过程中很重要的一个反应：

C+FeO→CO+Fe

由于碳氧化时生成了CO气体，它从液体金属中逸出时起强烈的搅拌作用，这种作用叫做“沸腾”。产生沸腾的结果，可以促使熔池成分和温度均匀，加速金属与炉渣界面的反应，同时也有利于去除钢中气体和夹杂物。

4、磷元素的氧化

磷的氧化在不太高的温度下即可发生，去磷过程由几个反应组合而成，其反应如下：

2P+5FeO→P2O5+5Fe

P2O5+3FeO→3FeO·P2O5

当在碱性炉渣中有足够的CaO时会发生如下反应：

3FeO·P2O5+4CaO→4CaO·P2O5+3FeO

所生成的4CaO·P2O5是稳定的化合物，它牢固地保持在炉渣中，因而达到了去磷的目的。

必须注意，钢水在脱氧过程中，要加入硅铁、锰铁等脱氧剂，因而常常在脱氧以后，炉渣呈现酸性，而使3FeO·P2O5遭到破坏，从中还原出P2O5，而P2O5是不稳定的氧化物，它在高温下易被碳还原，产生回磷现象。这也说明了在酸性炉内去磷是十分困难的。为了防止这种现象的产生，必须适当地增加炉渣碱度和渣量，提高炉渣氧化性等。

5. 生铁炼钢的原理是什么意思

古代的冶炼过程大致可分为四个阶段：一、造炉，二、选矿，三、熔练，四、锻造。由于人类在不同的历史时期所掌握的技术有巨大差异，不同地理位置能够获得的原材料也千差万别，熔炼规模也有小有大，此外，对于制品的性能要求也不尽相同，因此这四个阶段的工艺无法一概而论。

古代世界冶炼生铁的技术最早发现于中亚,但是由于炼铁炉过小,鼓风力弱,只能炼出海绵状的块炼铁.从春秋晚期开始,中国在炼铁技术上就开始独领风骚,竖式炼铁炉成了生铁冶炼的主要设备.特别是到了汉代,国家专营的冶铁作坊技艺精进,使生铁得以大量生产.

高炉的鼓风设备叫“橐”（音tuó）,是一只皮制的鼓风机.这种橐,在汉代又作了进一步的改进,由皮革制作的风囊和木架构成,有入风口和排风口,把几个橐连在一起的称为排橐或排,它可以增大进风量,增强燃烧的火力,把炉温迅速提高到炼铁所需要的1200多度.最早,橐用人力畜力带动.据史书记载,当时的炼铁,需要上百匹马拉动大型排橐鼓风,加上装运矿石的成百上千的工人,真是人强马壮.但是,无论人力还是畜力鼓风机都不能满足日益发展的炼铁的需要,炼铁业呼唤更有力的鼓风机的出现,于是功率更强大的水力鼓风机——水排应运而生了.宋代的王祯在《农书》中详细记载了水排的结构和工作原理,并绘图说明.水排是在湍急的水流之滨竖立起的巨大的木轮,靠水流的冲击力带动木轮转动,再由传动机构带动橐排的转动,从而将强大的风吹入高炉.古代水力鼓风机所包括的动力机构、传动机构和工作机构三部分已经达到相当完备的程度,制作技术和尺寸大小和中国高炉的规模相适应,举世无匹.

铸铁柔化术是中国古代钢铁业的另一重大发明.铸铁炼制出来之后,因为性脆、缺乏韧性而不适合锻造优良的铁器.而适合锻造铁器的铸铁,因热处理的温度和方法的不同,分作白心可锻铸铁和黑心可锻铸铁两种.白心可锻铸铁具有比较高的硬度和强度,黑心可锻铸铁具有较好的耐冲击性.这种技术的关键是将普通铸铁长时间高温加热,使其中的化合碳发生变化,当碳的含量介于铸铁和钢之间,其性质也随之变化,具有较强的延展性并保持了一定的硬度.这种技术叫铸铁柔化术.

炒铁是古代中国钢铁冶炼的重大发明,是一种简便有效的炼铁术.方法是把含碳量过高的可锻铸铁加热到半流体状态,再和铁矿石粉混和起来不断“翻炒”,让铸铁中所含碳元素不断渗出、氧化,从而得到中碳钢或低碳钢.如果继续炒下去,就得到含碳更低的熟铁.这种方法始于西汉,东汉的《太平经》中就明确记载了炒铁技术.

两晋南北朝时,新的灌钢技术兴起了.这种方法是先将生铁炒成熟铁,然后同生铁一起加热,由于生铁的熔点低,易于熔化,待生铁熔化后,它便“灌”入熟铁中,使熟铁增碳而得到钢.这样,只要配好生熟铁用量的比例,就能比较准确地控制钢中含碳水平,再经过反复锻打,就可以得到质地均匀的钢材.这种方法比较容易掌握,工效提高较大,因此南北朝以后成为主要炼钢方法.灌钢技术在南北朝时已相当流行,这种方法是在炒钢的实践过程中逐步发展起来的.

6. 炼钢过程实质上是生铁的什么过程

生铁炼钢是一个氧化过程，其基本原理是，在高温下，利用氧气与生铁水中的碳发生反应，生成二氧化碳或一氧化碳气体，从而使铁水中的含碳量降低，来达到脱碳的目的。

具体反应式：[C]+(O2)=(CO2)↑ 或2[C]+(O2)=2(CO )↑ 注：方括号表示铁水中；圆括号表示气体。因此，炼钢的过程实质是一个生铁水氧化脱碳的过程。也可以看出，含碳量越低的钢冶炼时间也就越长。

顶一下

(0)

0%

踩一下

(0)

0%