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矿石是如何变成钢铁的?

2020-11-16 15:31阅读(59)

矿石是如何变成钢铁的?:本人在首钢二炼钢厂工作了19年(1992年--2011年),对炼铁,炼钢工艺略知一些(本人从事的岗位是设备维修工作)。如:-矿石,钢铁

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本人在首钢二炼钢厂工作了19年(1992年--2011年),对炼铁,炼钢工艺略知一些(本人从事的岗位是设备维修工作)。如有谬误,还请各位专业人士批评指教!!!(部分图片来自网络!)


首钢远眺


首钢风景(首钢制氧厂)


首钢厂东门




铁矿石



铁矿石

铁矿石的矿山开采


1.炼铁部分(铁矿石——铸铁)

铁矿石主要有磁铁矿(主要成份为四氧化三铁,Fe3O4,呈黑褐色,有磁性)和赤铁矿(三氧化二铁Fe2O3,呈锈红色)。

但地球自然界中高品位的铁矿石很少,大多数都是低品位的铁矿石。因此铁矿石开采后还要进行选矿,以提高铁矿石的品位。天然矿石(铁矿石)经过破碎、磨碎、磁选、浮选、重选等程序逐渐选出铁,然后烧结成球,再进入高炉(高品位的铁矿石可直接入炉)!


高炉远眺


炼铁厂炼铁工艺流程:

炼铁工艺是是将含铁原料(烧结球团,或高品位铁矿石)、燃料(焦炭)及其它辅助原料(石灰石等)按一定比例装入高炉。在鼓风机强劲风力的吹动下,炉内焦炭燃烧产生一千四百多度的高温,碳和氧化铁发生还原反应而生成生铁,铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣。

铁水由于比重大而留在炉底,放出后装入鱼雷罐(铁水包),送往炼钢厂(或浇筑成铁锭)。

炼铁过程中同时产生高炉煤气和炉渣两种副产品。高炉炉渣主要是矿石中的杂质与石灰石等熔剂结合生成,自排渣口排出后,经水淬处理后成为‘水渣’,水渣可作为水泥生产原料;高炉产生的煤气从炉顶导出,经除尘后,可作为燃料。


2.炼钢部分(铁水——钢水)

炼钢厂转炉和大包


铁水包向转炉内倾倒铁水


向转炉内加废钢


所谓炼钢,实际上就是一个铁水的脱碳过程。炼铁厂炼出的铁水,碳的含量很高(约6--14%),也称生铁。

将铁水、废钢等原料,装入转炉,同时将氧气吹入炉内。铁水在转炉氧化的气氛中‘脱碳’,将生铁炼成‘钢’。纯氧顶吹转炉为目前使用最普遍的炼钢设备,主要用于生产碳钢、合金钢的冶炼。

在炼钢过程中,控制脱碳的程度,可分别炼出高碳钢或低碳钢。如果加入合金成分(如:锰,镍等),就是合金钢!

钢水炼好后,转炉翻转,将炼好的钢水倒入钢包(我们称作‘大包’),然后送到精炼(主要是脱硫,脱磷),经过‘精炼’,钢水包由天车吊到方坯(板坯)连铸机,制成方坯(主要是生产钢筋)或板坯(主要是生产板材)!!

钢水也可以铸成钢锭(模铸,现已基本淘汰),以便生产别的零件所用!!

转炉炼出的钢水是无法长时间保存的,因此要把钢水冷却成材!而连铸机就是将钢水连续铸成方坯(板坯)的机器!


板坯连铸机

板坯:截面宽、高的比值较大,主要用来轧制板材。


方坯连铸机

方坯:截面宽、高相等,主要用来轧制型钢、线材。



3.成材(钢坯——钢材)轧钢

从炼钢厂出来的钢坯仅仅是半成品,钢坯只有到轧钢厂去进行轧制以后,才能成为合格的产品(钢材)。

从炼钢厂送过来的方坯,要进入加热炉,然后经过轧机的反复轧制之后,才能成为钢筋。这就像市场卖面条的压面机,轧机就像压面条,只有经过轧辊的多次挤压,面条才会压好,钢筋也是一样!

钢筋根据直径,分为线材和棒材。

直径在8mm以下的钢筋可以盘成圈(也称‘盘条’)。直径大于10mm的钢筋,无法盘成圈,只能做成棒材!!

在热轧生产线上,轧坯加热变软,被辊道送入轧机,最后轧成用户要求的尺寸。

板坯热轧成品分为钢卷和锭式板两种,经过热轧后的钢板厚度一般在几个毫米,如果用户要求钢板更薄的话,还要经过冷轧。

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我是黑嫂,我来回答。


如果是生活在矿区,会经常看到一些铁矿石,这些矿石有的是黄色、有的是红色,甚至有的是黑色,有的结块,有的成粉。

很多人就好奇,这些矿石,最终是如何变成钢铁的?

黑嫂以前在山西生活过十来年,那边铁矿很多,而黑嫂在矿区生活过,为了满足好奇心,还下过那种矿洞非常狭窄的矿口。

后来收废品,也没少跟铁厂打交道,对于这个炼铁的过程,同样也在我的好奇范围之内,就从多方面了解了一下。其实后来自己也跟朋友全伙投过小炼铁炉,但赔了钱。

所以在这里简单说一下这个矿石是如何成铁的,但必须要说明,这都是自己了解到的实际操作,并不是书本上那些数据,所以只是说个过程。


Ⅰ:矿石粉和焦炭粉的第一层提炼

很多人想象里,觉得既然这个铁是铁矿石炼出来的,那么在挖出这些铁矿石后,就该直接投进炼铁炉。其实并不是这样的,前面有不少流程,比如筛选和粉碎啥的。

筛选是为了把里面的石头给挑出来。粉碎后的铁矿粉和焦炭粉按比例掺在一起。需要注意的是,这时候是不进炼铁炉的,要在外面先进行第一步的炼制。

所谓在外面进行第一步炼制,就是把这些粉碎好的铁矿粉和焦炭粉掺好后堆成一堆,在下面点着火,然后让其燃烧,下面用鼓风机吹,长长的一个铁通风口,埋进这一堆原料里,吹的风让焦炭彻底燃烧。

所以我们路过炼铁厂时,会发现里面有一堆一堆冒烟的东西,那些都是在进行第一步炼制的矿石。经过第一步的铁矿石从矿石粉又变成了一块块结在一起的东西,乌黑乌黑的。

这一步过后才能进炼铁炉,将这些东西投入炼铁炉中后,炉里不再添加焦炭,但需要加一种叫“白云石”的矿物,这是一种青白色的石头,质地不硬。投入这种矿物质的原因是为了阻止里面的铁矿成铁水后沾炉子,这种白云石可以起到分离铁水和铁炉的作用。

而里面的达到一定温度后成铁水,这些铁水到一定程度后被倒到外面的模子里,这时候出来的就是生铁,从模子里倒出后,也就是我们常见的“面包铁”。


Ⅱ:从生铁到钢的转变

生铁大多用来直接铸造,比如我们常见的生铁锅、锁等等,这些东西不需要过度锻造,生铁也经不住锻造,主要是韧性太差,它本身太脆。

所以,就需要进一步的炼制来形成熟铁或者是钢材。

而生铁变成钢的过程以及需要的温度,则比矿石变成铁水的温度要高得多,因为这个过程其实也是个过滤的过程。

我们前面说出来的是面包铁,但也有直接炼制成钢的,也就是直接从铁水到钢。这个过程需要个特殊的东西叫“转炉”。啥是转炉呢?就是一个可以转动的炉子。其目的是可以旋转带动里面的铁水,使氧气可以更好更快吹入,靠杂质的氧化放热同时升高温度。

但不要以为这时候出来就成钢了,事实上,出来后,外面的工序非常非常重要,也叫做“炉外精炼”,当然了,这个技术非常复杂,不是三言两语能说清的,整体来说,就是先洗,把钢水和钢液对合着物的冲洗,来达到纯度的一种方法。

然后就是抽气,使钢水面一度达到真空,去除杂质和气泡。接着就是我们常见的操作搅拌了,当然不会是人工搅拌,现在的方法很多。经过这些流程后,钢水已经降温,需要再一次加热,现在的加热和前面不同,现在被加热的钢水纯度已经达到标准。最后就是精炼了,把不同类型的原料喷入钢水中,来达到精炼的目的。


Ⅲ:当然了,我们现在有不少的合金钢,这个过程其实是差不多的,只不过最后加入的东西不同,于是就形成了不同的合金,这个不再多说。

黑嫂说的是个粗糙的过程,因为没有说任何诸如生铁的含量,钢的含量啥的,咱们说的就是个过程,大致就是这么个样子。当然了,从矿石到钢材,这个过程是复杂的,并不是自己弄个炉子就可以随便兑,这是需要数据的支撑和技术以及经验的。

我是黑嫂,很高兴为您解答问题,再见!

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不是很懂 但是也想回答,不误导别人 不说内容