求鋼鐵是怎樣煉成的？？

【專家解說(shuō)】：

高爐-助手--燒結(jié)

鐵礦石通過(guò)皮帶運(yùn)到燒結(jié)廠，大塊的直接進(jìn)入高爐煉鐵，小塊的和散碎的運(yùn)到燒結(jié)廠燒結(jié)成團(tuán)。由選礦機(jī)選出的礦很大一部分是細(xì)小的粉礦，不能直接進(jìn)入高爐，需要預(yù)先制成塊，制塊的過(guò)程就是燒結(jié)。燒結(jié)就是將精礦粉、富礦粉、高爐塵、軋鋼皮等配加一定的燃料和熔劑均勻混合，加熱到１１５０～１５００℃經(jīng)燒結(jié)機(jī)燒結(jié)成塊，再通過(guò)皮帶送到高爐內(nèi)?，F(xiàn)代高爐的燒結(jié)塊使用率已達(dá)８０％以上。

燒結(jié)使粉礦和經(jīng)過(guò)選礦的貧礦都能入爐煉成鐵，擴(kuò)大了鐵礦石資源，使大量的工業(yè)廢料高爐塵、轉(zhuǎn)爐鋼渣、軋鋼皮、鐵屑、硫酸渣等能變廢為寶，化害為利。燒結(jié)加工還可以除掉原料中的一些有害雜質(zhì)，使鐵礦石的粒度變大，成份穩(wěn)定，提高鐵水的質(zhì)量。燒結(jié)已成為現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)必不可少的工藝之一。

燒結(jié)工藝分為原燃料儲(chǔ)存、原燃料和熔劑的破碎與篩分、配料、混勻制粒、混合料的燒結(jié)、抽風(fēng)除塵、成品處理以及環(huán)保治理等環(huán)節(jié)。

燒結(jié)作業(yè)是燒結(jié)生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)。布料器將混合料裝入小礦槽，經(jīng)過(guò)圓筒給料機(jī)和反射板將混合料分布到燒結(jié)機(jī)的臺(tái)車上，點(diǎn)火器將混合料加熱到點(diǎn)火溫度，料層著火，抽風(fēng)、燒結(jié)同時(shí)開(kāi)始?；旌狭贤ㄟ^(guò)自上而下的燒結(jié)，逐漸形成有一定強(qiáng)度的燒結(jié)礦。

燒結(jié)生產(chǎn)線屬于粉塵較大、環(huán)境相對(duì)惡劣的工序，武鋼經(jīng)過(guò)多年技術(shù)改造，生產(chǎn)條件已得到大大改善。

古代煉鐵，直接用塊礦入爐，沒(méi)有燒結(jié)這一道工序，白白浪費(fèi)了許多資源。

高爐二助手--焦化

為煉鐵提供燃料的是焦化廠。由于煤塊里有許多雜質(zhì)和有害物質(zhì)，而且受到高熱后容易粉碎，被高爐煤氣吹跑，所以不能直接用于煉鐵。焦炭的強(qiáng)度較高，里面有很多小孔，能儲(chǔ)藏空氣，被用來(lái)煉鐵。

現(xiàn)代高爐像一個(gè)大圓桶，煉鐵所需要的原料鐵礦石、燒結(jié)礦、焦碳等按比例從上面投入，在高爐內(nèi)形成一個(gè)“料柱”。焦碳在冶煉中主要有３個(gè)作用。一是提供熱源的發(fā)熱劑，焦碳燃燒后，為高爐提供所需熱量的６０％～８０％；二是作為鐵礦石的還原劑；三是成為支撐料柱的骨架。焦碳在料柱中所占的體積約為３０％～５０％，沒(méi)有焦碳作為骨架支撐，空氣不能流通，整個(gè)料柱就會(huì)下落，造成高爐“悶火”和熄火。

煉焦就是把煉焦煤放在１０００℃的焦?fàn)t里“干蒸”，冶金行話稱作“干餾”。干餾后剩下的硬塊就是焦碳?，F(xiàn)代煉焦的工序分為洗煤、配煤、煉焦和產(chǎn)品處理。煤經(jīng)過(guò)沖洗后，灰份和雜質(zhì)大大降低，然后將２種以上的煤按適當(dāng)比例配合，使煤的不同特性充分發(fā)揮，煉成符合要求的優(yōu)質(zhì)焦碳。

配合好的煤裝入煉焦?fàn)t的碳化室以后，在隔絕空氣的條件下，由兩側(cè)的燃燒室加熱。煤受熱后，隨溫度升高逐步進(jìn)行分解。煉好一爐焦一般需要１２～１７ｈ。

煉好的焦碳用推焦車推出，噴水熄滅后，再經(jīng)篩分分級(jí)分別使用。直徑大于２５ｍｍ的冶金焦才能用于大高爐煉鐵。

１ｔ干煤只能煉出７００ｋｇ左右的冶金焦，副產(chǎn)品之一的焦?fàn)t煤氣是居民家用的燃料。其他的副產(chǎn)品如煤焦油、粗苯、氨等，都是生產(chǎn)化工產(chǎn)品的重要原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著重要作用。目前我國(guó)的焦化產(chǎn)品已有１００多種。

煉焦車間主要設(shè)備是焦?fàn)t，由炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、儲(chǔ)煤塔組成。

高爐巨人

地球上除了極少數(shù)隕鐵外，絕大多數(shù)鐵都是以氧化物的形式存在。煉鐵就是將鐵從氧化物中分離出來(lái)。常用的鐵礦有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鈦磁鐵礦，在化學(xué)中氧化物的失氧反應(yīng)叫還原反應(yīng)，煉鐵的過(guò)程也就是鐵的還原過(guò)程。

人類與大自然爭(zhēng)奪鐵，已延續(xù)了２０００多年。

河南鞏縣鐵生溝漢代冶鐵遺址發(fā)掘出各種煉爐、熔爐、鍛爐共２０座。煉爐的形式有圓形豎爐、長(zhǎng)方形煉爐和并列的“排爐”。漢代豎爐已開(kāi)始采用水力帶動(dòng)的“水排”鼓風(fēng)，達(dá)到了較高的技術(shù)水平。

在發(fā)明用煤冶煉以前，古代煉鐵的燃料是木炭。英國(guó)在１５世紀(jì)時(shí)，為了煉鐵，不得不將高爐建在靠近森林和礦山都比較近的地方，以至于森林資源大片喪失，水土流失。燃料的枯竭，迫使人們采用煤煉鐵。中國(guó)明代開(kāi)始用煤煉鐵，早于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。１７０９年，達(dá)比試驗(yàn)用焦炭煉鐵成功。

鐵礦石中除了鐵和氧以外，還有二氧化硅、三氧化二鋁、硫、磷等雜質(zhì)，加入的石灰石有幫助熔化雜質(zhì)的作用，所以石灰石被稱為熔劑。

用厚鋼板焊接成的大高爐，雄偉壯觀，像個(gè)挺胸凸肚的巨人。鋼殼是它的皮膚，里面的耐火磚是它的皮下脂肪和肌肉。頂上的大鐘和小鐘是它的帽子，再往下是爐喉。從爐喉到腹部之間的一大段是它的身子，爐腹下面叫爐缸，爐缸下面是鋼筋混凝土加耐火磚筑成的爐底。

煉鐵時(shí)，爐料從爐喉加入，被爐子下面吹上去的熱風(fēng)烘熱，漸漸熔化變成鐵水沉到爐缸里，到一定時(shí)間，工人打開(kāi)出鐵口和渣口，浮在上面的渣滓從后面的渣口流到大渣罐中，鐵水從鐵口流出。

渣口上面有一圈風(fēng)口，從熱風(fēng)爐里吹過(guò)來(lái)的熱風(fēng)從風(fēng)口源源不斷地涌進(jìn)高爐里，代替一部分焦炭燃燒的煤粉也從風(fēng)口吹入。焦炭和煤粉不斷燃燒，釋放出高熱，使?fàn)t溫保持在１４００℃以上。碳與空氣里的氧化合，生成還原能力很強(qiáng)的一氧化碳并放熱，一部分焦炭在下降過(guò)程中與鐵礦石中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，部分鐵被還原出來(lái)。爐內(nèi)的一氧化碳和二氧化碳組成的高爐煤氣，溫度高達(dá)１２００℃以上，從下向上移動(dòng)，將從上而下的爐料加熱。礦石里的雜質(zhì)和石灰石一起熔化，成為爐渣。煤氣中的一氧化碳與下降的鐵礦石、燒結(jié)礦反應(yīng)，奪取了其中的氧，使鐵被分離出來(lái)。煤氣經(jīng)過(guò)爐腹、爐腰、爐身，最后夾帶著大量的爐料碎末，從爐喉離開(kāi)。

高熱的高爐煤氣經(jīng)過(guò)凈化處理后可用于余熱發(fā)電和工業(yè)燃料。

高爐的大小是用容積作標(biāo)準(zhǔn)的。從爐缸到爐喉的容積總和叫做高爐有效容積。高爐的每一立方米的有效容積在一天內(nèi)生產(chǎn)的鐵量叫高爐利用系數(shù)，利用系數(shù)越大，說(shuō)明爐子的生產(chǎn)效率越高。

現(xiàn)代高爐的一個(gè)重要特點(diǎn)是長(zhǎng)期連續(xù)生產(chǎn)。開(kāi)爐后就得晝夜２４ｈ不停，從開(kāi)爐到停爐大修稱“一代壽命”，操作精心、護(hù)理得當(dāng)，爐子壽命就能大大延長(zhǎng)。高爐大修一次，除了要花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)的錢財(cái)，一般還需要好幾個(gè)月的時(shí)間。一座爐容為４０００ｍ３的高爐，能日產(chǎn)生鐵１萬(wàn)ｔ。顯然，爐齡越長(zhǎng)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也越好。

高爐外邊的大圓筒叫熱風(fēng)爐，里面砌滿了格子磚。空氣從它的下面吹進(jìn)去，被熾熱的格子磚加熱到１０００℃，再送進(jìn)高爐里，能節(jié)省高爐的冶煉時(shí)間。

古代的高爐，附屬設(shè)備不過(guò)是鼓風(fēng)機(jī)、送風(fēng)管等，極其簡(jiǎn)陋。現(xiàn)代高爐，如果沒(méi)有完備的附屬設(shè)備，是不可能煉出鐵來(lái)的。

高爐的附屬設(shè)備還有料車，一個(gè)上，一個(gè)下，全是用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的。文氏管，可為高爐煤氣除塵；堵口機(jī)，是用來(lái)堵住出鐵口的。

高爐里的鐵水比重較大，從開(kāi)口高的出鐵口定時(shí)放出，渣水從渣口放出。以前爐渣都是用大渣罐裝了拖到渣場(chǎng)一倒完事，多年以后，廢渣堆積得像一座座小山?，F(xiàn)在都已綜合利用。經(jīng)高壓水沖碎的高爐渣像沙子，叫做水渣，它是制造水泥的上好原料，供不應(yīng)求。

武鋼５號(hào)高爐是我國(guó)自己設(shè)計(jì)、制造和施工的第一座大型高爐。有效容積為３２００ｍ３，日產(chǎn)量６４００ｔ，最高可達(dá)８０００ｔ，高爐壽命１０年，采用了９０年代最新工藝技術(shù)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，是我國(guó)大型高爐走向現(xiàn)代化的成功范例。

武鋼５號(hào)高爐采用了第四代無(wú)料鐘爐頂，將高爐頂壓從０．１４ＭＰａ提高到０．２５ＭＰａ，使高爐產(chǎn)量提高２５％，維修方便、省時(shí)，工序精度高。內(nèi)燃式熱風(fēng)爐能預(yù)熱風(fēng)溫達(dá)到１２５０℃，能自動(dòng)倒換、自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)溫。水渣處理采用英巴爐渣?；b置，工藝先進(jìn)，設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小，自動(dòng)控制程度高，而且沖渣粒水能循環(huán)使用，解決了水的外排和對(duì)江河的污染。

高爐鐵水裝罐以后就送到煉鋼廠去，大部分供煉鋼使用，少部分送到鑄鐵機(jī)翻成小塊鐵給鑄造廠使用，還有一部分送到軋輥廠澆鑄成大型鑄鐵件。高爐鐵水直接澆鑄是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)。

煉鋼

讓我們以現(xiàn)代化的武鋼第三煉鋼廠為例，來(lái)說(shuō)明煉鋼的過(guò)程。武鋼三煉鋼是９０年代世界上規(guī)模最大，技術(shù)最先進(jìn)的煉鋼廠。

三煉鋼第一期工程的主要設(shè)備是兩臺(tái)容量為２５０ｔ的頂吹轉(zhuǎn)爐和一臺(tái)雙流弧形連鑄機(jī)，一年能生產(chǎn)連鑄坯１８０萬(wàn)ｔ。第二臺(tái)連鑄機(jī)建成后，年產(chǎn)量將達(dá)２５０萬(wàn)ｔ。全部完工后，３座轉(zhuǎn)爐、４臺(tái)連鑄機(jī)日夜生產(chǎn)，年產(chǎn)鋼坯７００萬(wàn)ｔ。

三煉鋼建成后，原有的二煉鋼經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，提高產(chǎn)量到３００萬(wàn)ｔ，老式的用平爐煉鋼的工藝就要淘汰了。最終武鋼將保持在年產(chǎn)１０００萬(wàn)ｔ鋼的水平。

僅僅只看轉(zhuǎn)爐和雙流連鑄機(jī)，你還體會(huì)不出現(xiàn)代煉鋼技術(shù)的先進(jìn)性，我們?cè)賹?duì)比著看看平爐煉鋼就知道了。武鋼一煉鋼廠共有容量為５００ｔ的平爐６座，年產(chǎn)鋼２６０多萬(wàn)ｔ。平爐煉鋼分為裝料、熔化精煉和脫氧、合金化三個(gè)階段。與圓筒形的轉(zhuǎn)爐不同，平爐像個(gè)敞開(kāi)大門的兩層樓房間，下面是砌有格子磚的蓄熱室、沉渣室、煙道等，上面是熔煉室和爐頭。煉鋼時(shí)，先用裝料機(jī)把廢鋼、白云石、石灰等裝進(jìn)爐內(nèi)，加熱熔化后，再將鐵水罐吊過(guò)來(lái)，把鐵水兌入爐內(nèi)，然后放下氧槍吹氧煉鋼。接著放出初渣，再加入新的造渣劑造渣，開(kāi)始精煉。精煉能使鋼水里的有害物硫、磷去掉，含碳量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

出鋼前，停止吹氧，經(jīng)取樣、化驗(yàn)，確認(rèn)合格后，用穿孔彈打開(kāi)出鋼口出鋼。出鋼溫度一般在１６３０～１６８０℃。

脫氧和合金化在鋼包內(nèi)進(jìn)行。加入錳鐵、硅鐵或鋁脫氧，加入其它元素合金化，微調(diào)鋼水成份。煉好的平爐鋼，還要鑄成鋼錠。鋼錠分為鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼兩種，每個(gè)鋼錠重７～１４ｔ。鋼錠鑄完后，用火車將鋼錠拖到脫模車間脫模。

為便于軋制，鋼錠要重新加熱，專門加熱鋼錠的爐子叫均熱爐。武鋼研制的上部燒嘴式均熱爐，曾獲全國(guó)科技大會(huì)成果獎(jiǎng)。

初軋后的板材或型材分別送到型材廠和軋板廠軋制成成品材。

平爐煉鋼、均熱、初軋、軋制的老工藝煉鋼相當(dāng)麻煩，要浪費(fèi)大量人力物力，而轉(zhuǎn)爐加全連鑄，省掉中間的鑄錠、均熱、初軋三道工序，再加上寬大的連鑄坯成坯率高達(dá)９５％～９６％，提高了工效，節(jié)省了大量能源。

模鑄不象連鑄那樣，能連續(xù)不斷地澆鑄，只能一個(gè)個(gè)澆鑄。它有帽口、熱脹冷縮的“縮孔”，還要加熱、切頭尾以后才能開(kāi)坯軋制，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。武鋼用連鑄代替模鑄，１ｔ鋼降低成本１７０元。２６０萬(wàn)ｔ平爐鋼就可以多創(chuàng)效益４．４億元。從模鑄到最終產(chǎn)品，消耗的總能量為每噸鋼２８４７ＭＪ，而連鑄板坯冷裝軋制，噸鋼能耗只有１６７５ＭＪ，節(jié)約４１％；如果用連鑄坯熱裝軋制，噸鋼能耗降到８７９ＭＪ，效益十分可觀。所以國(guó)家要求盡快淘汰落后的平爐工藝，推廣先進(jìn)的全連鑄工藝。

今后我國(guó)的鋼鐵工業(yè)，要朝著大型化、現(xiàn)代化、集約化方向發(fā)展。我們要以品種、質(zhì)量取勝，走質(zhì)量效益型道路，只有盡快采用國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的技術(shù)和裝備，我們才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

煉鋼可以歸納成８?jìng)€(gè)字：四脫二去，調(diào)溫調(diào)質(zhì)。四脫，就是脫碳、脫磷、脫硫和脫氧；二去就是去除鋼中氣體，去除鋼中惡化雜質(zhì)。

調(diào)溫就是調(diào)整溫度，為澆成合格的鋼坯（鋼錠）創(chuàng)造條件；調(diào)質(zhì)就是合金化，以冶煉出符合要求的鋼種。無(wú)論是平爐還是轉(zhuǎn)爐煉鋼，都是如此。

武鋼為了煉出優(yōu)質(zhì)鋼，從國(guó)外引進(jìn)ＫＳ鐵水脫硫預(yù)處理、ＲＨ真空處理技術(shù)后，才形成了ＫＲ－ＬＤ（轉(zhuǎn)爐）－ＲＨ先進(jìn)生產(chǎn)線，此后增加了鋼水吹氬處理站，研制出保溫升溫裝置（ＣＡＳ－ＯＢ），出鋼擋渣技術(shù)，使這一工藝更加成龍配套。

現(xiàn)代煉鋼技術(shù)，是從１７４０年英國(guó)的韓特斯曼發(fā)明坩鍋煉鋼法開(kāi)始的。１８５０年至１８８０年，炒鋼方法在德國(guó)和英國(guó)取得成功。１８５０年，英國(guó)的貝塞邁和美國(guó)凱利試驗(yàn)將空氣吹入鐵水煉鋼，經(jīng)過(guò)法國(guó)馬塞特的改進(jìn)，轉(zhuǎn)爐煉鋼成功。１８７９年，托馬斯和吉爾克萊斯的堿性爐襯轉(zhuǎn)爐出現(xiàn)，使鋼的質(zhì)量大大提高。１８６５年，法國(guó)馬丁用西門子兄弟發(fā)明的蓄熱室創(chuàng)建平爐取代傳統(tǒng)的炒鋼爐。２０世紀(jì)初，電爐煉鋼出現(xiàn)，為今天的鋼鐵工業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

武鋼三煉鋼除配備了鐵水預(yù)處理、爐外精煉、真空處理設(shè)備外，還采用了計(jì)算機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，能及時(shí)提出應(yīng)采取的對(duì)策，以保證冶煉質(zhì)量。

軋鋼

從煉鋼廠出來(lái)的鋼坯還僅僅是半成品，必須到軋鋼廠去進(jìn)行軋制以后，才能成為合格的產(chǎn)品。

從煉鋼廠送過(guò)來(lái)的連鑄坯，首先是進(jìn)入加熱爐，然后經(jīng)過(guò)初軋機(jī)反復(fù)軋制之后，進(jìn)入精軋機(jī)。軋鋼屬于金屬壓力加工，說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)，軋鋼板就像壓面條，經(jīng)過(guò)搟面杖的多次擠壓與推進(jìn)，面就越搟越薄。在熱軋生產(chǎn)線上，軋坯加熱變軟，被輥道送入軋機(jī)，最后軋成用戶要求的尺寸。軋鋼是連續(xù)的不間斷的作業(yè)，鋼帶在輥道上運(yùn)行速度快，設(shè)備自動(dòng)化程度高，效率也高。從平爐出來(lái)的鋼錠也可以成為鋼板，但首先要經(jīng)過(guò)加熱和初軋開(kāi)坯才能送到熱軋線上進(jìn)行軋制，工序改用連鑄坯就簡(jiǎn)單多了，一般連鑄坯的厚度為１５０～２５０ｍｍ，先經(jīng)過(guò)除磷到初軋，經(jīng)輥道進(jìn)入精軋軋機(jī)，精軋機(jī)由７架４輥式軋機(jī)組成，機(jī)前裝有測(cè)速輥和飛剪，切除板面頭部。精軋機(jī)的速度可以達(dá)到２３ｍ／ｓ。熱軋成品分為鋼卷和錠式板兩種，經(jīng)過(guò)熱軋后的鋼軌厚度一般在幾個(gè)毫米,如果用戶要求鋼板更薄的話，還要經(jīng)過(guò)冷軋。

與熱軋相比，冷軋廠的加工線比較分散，武鋼的冷軋產(chǎn)品主要有普通冷軋板、涂鍍層板也就是鍍錫板、鍍鋅板和彩涂板。經(jīng)過(guò)熱軋廠送來(lái)的鋼卷，先要經(jīng)過(guò)連續(xù)三次技術(shù)處理，先要用鹽酸除去氧化膜，然后才能送到冷軋機(jī)組。在冷軋機(jī)上，開(kāi)卷機(jī)將鋼卷打開(kāi)，然后將鋼帶引入五機(jī)架連軋機(jī)軋成薄帶卷。從五機(jī)架上出來(lái)的還有不同規(guī)格的普通鋼帶卷，它是根據(jù)用戶多種多樣的要求來(lái)加工的。

冷軋廠生產(chǎn)各種各樣不同品質(zhì)的產(chǎn)品，那飛流直下，似銀河落九天的是鍍錫板，那銀光閃閃的是鍍鋅板，有紅、黃、蘭各種顏色的是彩色涂層鋼板。鍍錫板是制造罐頭和易拉罐的原料，又叫馬口鐵，以前我國(guó)所需要的鍍錫板全靠進(jìn)口，自從武鋼鍍錫板大量生產(chǎn)后，部分替代了進(jìn)口貨。武鋼生產(chǎn)鍍錫板采取的是電鍍錫工藝，這些鍍錫板好像鏡子一樣，光鑒照人，就像詩(shī)人描寫的：“軋鋼工人巧手繪錦帳，千萬(wàn)面銀鏡送給心愛(ài)的姑娘，你知道不知道，在那愛(ài)妻牌洗衣機(jī)上，有我們汗水的芬芳”。

鍍鋅板的生產(chǎn)工藝有兩種，一種是熱鍍鋅，一種是電鍍鋅。武鋼生產(chǎn)的是熱鍍鋅板，那貌不驚人包裝特別的是武鋼特有的硅鋼片，它們用在發(fā)電設(shè)備、機(jī)電設(shè)備、輕工、食品和家電上，為祖國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。用鍍鋅板作為基材，在反面涂上各種涂料就成為彩色涂層鋼板。由于工藝先進(jìn)，涂層十分牢固，可以直接用于家電產(chǎn)品和作裝飾材料。除了板材以外，軋鋼廠也生產(chǎn)長(zhǎng)材，如型鋼、鋼軌、棒材、圓鋼和線材，它的生產(chǎn)過(guò)程和軋鋼原理與板材類似，但是使用的軋輥輥型完全不同。