钢铁是怎样炼成的？

一、定义和相关材料

钢铁一词源于原日耳曼形容词stahlij? 或者stakhlijan（钢制的)。对于普通铁-碳合金钢，碳的含量在0.002%和2.14%之间。碳含量值根据合金元素（例如锰、铬、镍、钨等）而变化。通常，钢是一种不经历共晶反应的铁碳合金。相反，铸铁经历过共晶反应。碳含量太低会使(纯)铁变得非常软、有韧性和脆弱。高于钢的碳含量会形成一种脆性合金，通常称为生铁。铁与碳形成的合金被称为碳钢，合金钢是为了改变钢的特性而有意添加其他合金元素的钢。常见的合金元素包括:锰、镍、铬、钼、硼、钛、钒、钨、钴和铌。在钢中，其它一些被认为是不需要的额外元素，如磷、硫、硅和痕量的氧、氮和铜，也很重要。

碳含量高于2.1%的普通碳铁合金被称为铸铁。现代的炼钢技术，如粉末金属成形，可以制造不常见的碳含量很高的钢。即使在加热时铸铁也不具有延展性，但它可以通过铸造形成，因为它的熔点比钢低，铸造性能好。铸铁的某些成分在保持熔化和铸造经济性的同时，可以在铸造后进行热处理，以制造可锻铸铁或球墨铸铁物体。钢不同于熟铁，熟铁可能含有少量的碳，但含有大量的炉渣。

二、材料特性

铁通常以矿石的形式存在于地壳中，通常是铁的氧化物，例如磁铁矿或者赤铁矿。通过与优选的化学组分结合除去氧，并将碳以二氧化碳的形式移除，将铁从铁矿石中提取出来。这个过程被称为熔炼，最早应用于低熔点金属的提取，例如锡和铜，以及青铜。相比之下，铸铁的熔点大约为1,375 °C。在古代，少量的铁是固态冶炼的，先用炭火加热矿石，然后用锤子把块状物焊接在一起，然后在这个过程中把杂质挤出来。碳含量可以通过在火中仔细的移动来控制。与铜和锡不同，液态或固态的铁很容易溶解碳。

三、炼钢

从矿石中冶炼出来的铁含有比预期要多的碳。必须对其进行再加工将碳减少到合适的量才能形成钢，此时可以添加其他元素。在过去，钢铁厂会将粗钢产品铸造成锭，然后储存起来，直到用于进一步的精炼过程，最终生产出成品。在现代钢铁厂中，初始产品接近最终成分，被连续铸造制成长板材，切割成型为棒材和挤压型材，并进行热处理以生产最终产品。如今，只有一小部分被铸变成锭。大约96%的钢是连续铸造的，而只有4%是铸锭。

然后在均热炉中加热铸锭，并热轧成板坯、钢坯或大方坯。板坯被热轧或冷轧成金属板或板材。钢坯被热轧或冷轧成棒材、棒材和线材。大方坯被热轧或冷轧成结构钢，例如工字钢和钢轨。在现代钢厂，这些过程通常发生在一条装配线上，矿石进入，成品钢出来。有时在钢的最终轧制后，对其进行热处理以获得强度；然而，这种情况相对较少。

四、炼钢历史

1.古代钢铁

钢在古代就为人所知，在锻铁炉和坩埚中生产。

已知的最早的钢铁生产是在安纳托利亚考古遗址出土的铁器碎片中发现的，可以追溯到公元前1800年，距今已有将近4000年的历史了。印度南部赛瑞钢铁公司在世界各地声誉显赫。斯里兰卡的金属生产基地采用季风驱动的风炉，能够生产高碳钢。在泰米尔使用坩埚和碳源大规模生产乌兹钢，如公元前6世纪的 Avāram 工厂，这是现代钢铁生产和冶金的先驱。

战国时期中国人发明了淬硬钢，而在汉朝，中国人通过将熟铁和铸铁熔化在一起制造钢，并在公元1世纪制得了碳中间钢的最终产品。

2.现代炼钢

自17世纪以来，欧洲钢铁生产的第一步就是在高炉中将铁矿石冶炼成生铁。最初使用木炭，现代方法使用焦炭，这被证明更经济。

从棒铁开始的过程

在该工艺中，生铁在精炼炉中精炼得到棒铁，然后用于炼钢。

1574年在布拉格发表的一篇论文描述了用渗碳过程生产钢，1601年开始在纽伦堡使用。1589年在那不勒斯出版的一本书中描述了类似的使装甲和锉刀表面硬化的工艺。这种工艺大约在1614年引入英国，并在1610年代由巴兹尔·布鲁克爵士在科尔布鲁克代尔用于生产此类钢材。

该过程的原材料是铁条。在17世纪，人们发现最好的钢来自瑞典斯德哥尔摩北部地区的铁矿。在19世纪，这仍是常规的原材料来源，几乎与该工艺使用的时间一样长。

文章来源：《粉末冶金工业》 网址: http://www.fmyjgyzz.cn/zonghexinwen/2021/0925/381.html