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煉鋼,是用氧化方法去除生鐵和廢鋼中的雜質,加入適量的合金元素,使之成為具有高的強度、韌性或其他特殊性能的鋼,這一工藝過程稱為「煉鋼」。

量≤2.0%的鐵碳合金,鐵碳相圖中2.0%C的意義。高溫:奧氏體,熱加工性能好;常溫:以珠光體為主 。

目的

因為生鐵無法廣泛應用。含碳高:高溫下無奧氏體;性能不良:硬脆、韌性差、焊接性能差,不能加工;雜質多:S、P、夾雜物含量高。

鐵和鋼最根本的區別是含碳量,理論上一般把碳含量小於2.11%稱之鋼,它的熔點在1450-1500℃,而生鐵的熔點在1100-1200℃。在鋼中,隨着碳含量的增加,其強度、硬度增加,而塑性和衝擊韌性降低[1]

歷史

中國是世界上最早生產鋼刀的國家之一,煉鋼歷史可以追溯到2500多年前。鋼、鐵向來不分家。生鐵、熟鐵、鋼的主要區別在於含碳量上。含碳量超過1.7%的鐵叫生鐵;含碳量低於0.02%的鐵叫熟鐵;含碳量在0.02%~1.7%當中的鐵,稱為

中國古代最早的煉鋼工藝流程是:採用木炭作燃料,在爐中將鐵礦石冶煉成呈海綿狀的固體塊,待爐子冷後取出,叫塊煉鐵。塊煉鐵含碳量低,質地軟,雜質多,是人類早期練得的熟鐵。用塊煉鐵作原料,在碳火中加熱吸碳,提高碳含量,然後經過鍛打,除掉雜誌又滲進碳,從而得到鋼。這種鋼,叫塊煉鐵滲碳鋼。但這種鋼的質量還不夠好,煉製過程中碳滲進的多少,分布的是否均勻,雜質除掉的程度,都非常難掌握,且生產效率極低。

為了提高鋼的質量,西漢中期的工匠發明了「百鍊鋼」的新工藝。所謂「百鍊鋼」,就是將塊煉鐵反覆加熱摺疊鍛打,使鋼的組織緻密、成份均勻,雜質減少,從而提高鋼的質量。百鍊鋼的品種繁多,見於記載的有「五煉」、「九煉」、「卅煉」、「五十煉」、「七十二煉」以及「百鍊」。「煉」字前的這些具體數字的含義,研究者一般認為是加熱的次數,即煉了多少火。用百鍊鋼製成的刀劍質量很高。在三國時期,百鍊鋼就已經相當普遍了。

炒鋼的發明,是我國煉鐵史上的一次技術革命,比歐洲始於英國的炒鋼技術早了1600多年[2]

鋼中常見元素

鋼中常見元素 :五大元素:C、Mn、S、P、Si(必須要求)。其他元素:V、Cr、Ni、Ti、Cu 等(根據鋼種)。存在原因:

  • 工藝限制:S、P無法完全脫除;
  • 原料殘餘:廢鋼殘餘Cu、Zn;
  • 改善性能:Mn提高強度 Al細化晶粒。

元素含量指標:

  • 國標要求:GB;
  • 企業標準:企業自定;

煉鋼工藝流程

煉鋼「全三脫」工藝流程配有4座300t KR脫硫站、2座300t脫磷轉爐、3座300t脫碳轉爐;脫工位和脫碳工位採用「2+3」雙高跨布置,便於「半鋼」鐵水倒運;精煉配有2座300t雙工位RH爐、2座300t CAS爐和1座300t LF爐;連鑄採用4台雙流板坯連鑄機。

工藝特點:採用先進的「一罐到底」、「全三脫」技術,鋼水100%精煉工藝處理,鑄機高拉速,打造高效快節奏的潔淨鋼生產平台。

視頻

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告訴你一個詳細的冶鐵煉鋼的原理和過程
由於古代沒有煉鋼的條件,但當時卻創造一種冶金方法「百鍊鋼」

參考文獻

  1. 鐵和鋼如何來區別?碳是主導? ,搜狐,2018-03-31
  2. 中國鋼鐵歷史,360個人圖書館,2014-4-22