生铁炼熟铁(生铁如何炼制熟铁)

1. 生铁如何炼制熟铁

钢铁，其实是两个名词——“钢”和“铁”的合称。炼钢之前先要炼铁。「铁」分为生铁和熟铁。「钢」的含碳量介于生铁和熟铁之间。

「生铁」一般指含碳量在2~6.69%的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。

「熟铁」是用生铁精炼而成的比较纯的铁。含碳量在0.02%以下，又叫锻铁、纯铁。纯铁要求碳、磷、硫等杂质元素含量很低，其冶炼难度较大，制造成本远大于生铁和钢。

铁的冶炼

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。

「高炉炼铁」是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。由于技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产率高，能耗低，高炉法生产的铁占世界铁总产量的95％以上。

▲ 高炉炼铁示意图

高炉是近似于圆柱形的炉子，它的外面包以钢板，内壁砌以耐火砖，整个炉子建筑在很深的混凝土基础上。

高炉生产时，从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。

铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

原料：铁矿石、溶剂、燃料

①铁矿石

自然开采的矿石，无论在化学成分、物理状态等各方面，都很难满足高炉冶炼的要求，必须经过破碎、筛分、选矿、造块、混匀等准备处理，以品位高、成分、粒度均匀稳定的状态供应高炉。

冶金工业常用的铁矿石有以下四种。

矿种

主要成分

理论含铁量

自然含铁量

赤铁矿

Fe2O3

70%

50%~60%

磁铁矿

Fe3O4

72.4%

40%~70%

褐铁矿

2Fe2O3·3H2O

59.8%

37%~55%

菱铁矿

FeCo3

48.2%

低

②溶剂

矿石中的脉石和燃料中的灰分，都含有一些熔点很高的化合物（如SiO2熔点为1625℃，Al2O3熔点为2050℃），它们在高炉冶炼的温度下，不能熔化成液体，因而不能使它们很好地与铁液分离，同时也使炉子的操作发生困难。

加入熔剂的目的在于其与这些高熔点的化合物形成低熔点的炉渣，以便在高炉冶炼温度下完全液化，并保持相当的流动性，以达到很好地与金属分离之目的，保证生铁的质量。

根据熔剂的性质，可分为碱性熔剂和酸性熔剂。采用哪一种熔剂要根据矿石中脉石和燃料中灰分的性质来决定。由于天然矿石中脉石大多数为酸性，焦炭灰分也都是酸性的，所以通常都使用碱性熔剂，如石灰石。酸性熔剂很少使用。

③燃料

高炉冶炼所需要的热量，主要是依靠燃料的燃烧而获得，同时燃料在燃烧过程中，还起着还原剂的作用，所以燃料是高炉冶炼的主要原料之一，常用的燃料主要是焦炭，还有无烟煤和半焦等。

理化过程：高温下的还原反应+造渣反应

高炉冶炼的目的，就是要把铁从铁矿石中还原出来，同时去除其中所含的杂质。整个冶炼过程中，最主要的是进行铁的还原反应以及造渣反应。

除此之外，还伴随着其他一系列复杂的物理化学反应，如水分及挥发物的蒸发、碳酸盐的分解、铁的碳化和熔化以及其他各种元素的还原等，而这一系列的反应，都只有在一定的温度下才能实现。因此，冶炼过程还需要有燃料的燃烧来作为必要的条件。

①燃料的燃烧

C＋O2→CO2

②炉料的分解

水分蒸发和结晶水分解；挥发物的排除；碳酸盐的分解。

③高炉内的还原反应

>>铁的还原

在高炉中，铁并不是直接从高价氧化物中还原出来的，而是要经过一个由高价氧化物还原成低价氧化物，再由低价氧化物还原出铁的过程：

Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe

铁的还原，主要依靠一氧化碳气体和固体碳作为还原剂来实现。通常把一氧化碳的还原称为间接还原，把固体碳的还原称为直接还原。

间接还原总反应为：

3Fe2O3＋9CO→6Fe＋9CO2

直接还原总反应为：

3Fe2O3＋C→2Fe3O4＋CO

>>铁的碳化

从矿石中还原出来的铁，是固体海绵状的，它的含碳量极低，通常不超过1％。由于CO在较低的温度下分解，而分解出的C具有很强的活性，当它与铁接触时，很容易形成铁碳合金。

因此，固态海绵状铁在较低的温度下（400℃～600℃）就开始了渗碳作用。其化学反应如下：

2CO＋3Fe→Fe3C＋CO2

或3Fe（液）＋C（固）→Fe3C

④造渣过程

造渣过程就是矿石中的脉石和燃料中的灰分与熔剂合在一起，从高炉中被清除出去的过程。高炉中的成渣情况常见的有以下两种：

用普通酸性矿石冶炼时，熔剂以石灰石形态装入高炉，熔剂中的CaO并不能与矿石中的酸性氧化物密切接触，因此最初形成的渣，主要是SiO2、Al2O3与一部分已还原的FeO生成的Fe2SiO4。由于渣中有FeO存在，降低了炉渣的熔点，并有较好的流动性，在它往下降落的过程（同时也是温度升高的过程）中，所含的FeO逐渐被还原而失去，而CaO的含量随之增多，最后形成末渣流入炉缸。

用自熔性矿石冶炼时，由于矿石中含有较多的CaO，并且它与酸性的SiO2能很好地接触，所以在冶炼开始时CaO就立即参加了造渣反应，尤其是采用自熔性烧结矿冶炼时，早在烧结过程中CaO就和SiO2、Al2O3等形成了炉渣，因此在这种矿石的初成炉渣中CaO的含量就较高，在下降过程中炉渣的成分变化也较小。

高炉产品：生铁+铁合金

高炉冶炼的产品主要是生铁、铁合金，副产品有炉渣、煤气和炉尘等。

①生铁

生铁是含碳量在2％以上的铁碳合金，其中还含有Si、Mn、S、P等杂质。

根据用途和成分，可将生铁分成两大类。一类是炼钢生铁：这种生铁中的碳以化合物形态存在，其断面为银白色，也叫做白口铁；另一类是铸造生铁：直接用来制造机器零部件的。

②铁合金

铁与任何一种金属或非金属的合金都叫做铁合金（有的也叫它合金生铁）。铁合金的种类很多，有硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钨铁等。

③炉渣、炉气和炉尘

炉渣、炉气和炉尘是高炉的副产品，以前作为废物而抛弃，现在已经广泛用于建筑材

2. 生铁怎么加工成熟铁

但中国的炼铁法和世界其他地方完全不同，大量采用生铁制品，炼铁方法是：用1100到1200度炉温，把铁矿石融化，流出后成为铸铁。 铸铁质地坚硬，但很脆，实际使用很困难，不论是做兵器还是铁器，都不好使。

3. 熟铁是生铁加工而成的吗

1、用眼看：生铁的断口是粗糙的，色彩呈现灰黑色，因为生铁晶粒粗和含有其它杂质的缘故，而熟铁断口一般比较光洁明亮呈白色；生铁的断口一般是不规则的，因为生铁很脆，大多是被打断的，（当然也有是经加工的，那也是很平整的）而熟铁是不能被打断的，大多是被用一定方式加工而分开的，所以断口一般是整齐的；断口如果是被气割的，那就是熟铁的，生铁是不能被气割的；生铁表面一定会有气孔，面熟铁则不会有气孔；如果一块铁是有明显变形的（如弯曲）那是熟铁，因生铁塑性很差，不大会有如此变形，真要达到弯曲了，要么断了要么有很明显的裂纹且弯形也不会很大。还有一些细节也不能说很清楚，这是要有一定经验的。

生铁与熟铁的辨别方法

2、用耳听：生铁敲打时发声清晰短促很闷，熟铁敲打时发声响亮，浑厚绵长。

3、如果你有锉刀在手，可用来锉一下看光洁也能作出判断，从锉下来的铁屑也可看出，但这已超出你的要求了，这在工厂里才可做到。

4、如果放在砂轮机上磨一下，看铁件发出的火花出可判断是生铁还是熟铁，但这出是要在工厂里才能做到。

4. 生铁怎么炼成熟铁

生铁焊接的方法

1、氧气用生铁焊条熔焊，但只适合小另件或薄材料。

2、焊接厚的生铁件用镍铬焊条(也叫生铁焊条)在火焰下预热再焊接，一遍焊接一遍用锤子撞击分散焊接应力，焊接后保温。切勿长期焊接防止产生应力把工作裂开，一定要停停焊焊多锤打分散应力等效加温。

生铁与熟铁的区别

生铁一般指含碳量在2~4.3%的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。

炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫白口铁。这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做炼钢的原料。铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗位强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。

球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。此外还有含硅、锰、镍或其它元素量特别高的生铁，叫合金生铁，如硅铁、锰铁等，常用做炼钢的原料。在炼钢时加入某些合金生铁，可以改善钢的性能。

5. 生铁如何炼制熟铁的方法

熟铁与生铁异种金属焊接常规的是对生铁做预热550度处理，采用J506焊条快速焊接后保温缓冷，用于有一般热处理条件的工厂或者加工店使用，如果要简单一些就采用可以适合生铁与熟铁异种金属焊接的铸铁焊条WEWELDING777焊接，就是省却了预热和焊后保温，这样工艺就简单多了，适合没有热处理条件的现场使用，特别是重要设备的检修抢修场合使用，但是焊接材料成本高一些，所以特别适合小缺陷修复，并且有一定的修复价值的产品。

使用工艺提示

1、焊前有必要做适当的表面清理，焊接接头最好斜切成一个U形的凹槽。　

2、裂纹两端处打止裂孔，以防止焊接过程中裂纹的扩大。　

3、修复角度不好时，可以选用WEWELDING100电焊条冷开槽形成有效的U型或者V型坡口。　

4、尽量小电流进行焊接，中等弧长，向焊接方向微微倾斜。　

5、建议焊道采用短而细的焊珠和窄的横向摆动的焊炬，在停止弧焊之前，填满焊口，通常不需进行热处理，允许零件缓慢冷却。

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