鋼鐵的冶煉體現了氧氣的什麼用途

2022-02-02 23:03:48 字數 5540 閱讀 4064

1樓:eunice楊

1、 冶煉工藝 在鍊鋼過程中吹以高純度氧氣,氧便和碳及磷、硫、矽等起氧化反應,這不但降低了鋼的含碳量,還有利於清除磷、硫、矽等雜質。而且氧化過程中產生的熱量足以維持鍊鋼過程所需的溫度,因此,吹氧不但縮短了冶煉時間,同時提高了鋼的質量。高爐鍊鐵時,提高鼓風中的氧濃度可以降焦比,提高產量。

在有色金屬冶煉中,採用富氧也可以縮短冶煉時間提高產量。

二、氧氣的其他用途

2. 化學工業

在生產合成氨時,氧氣主要用於原料氣的氧化,以強化工藝過程,提高化肥產量。再例如,重油的高溫裂化,以及煤粉的氣化等。

3. 國防工業

液氧是現代火箭最好的助燃劑,在超音速飛機中也需要液氧作氧化劑,可燃物質浸漬液氧後具有強烈的**性,可製作液氧炸藥。

4. 醫療保健

供給呼吸:用於缺氧、低氧或無氧環境,例如:潛水作業、登山運動、高空飛行、宇宙航行、醫療搶救等時。

5. 其它方面

如:它本身作為助燃劑與乙炔、丙烷等可燃氣體配合使用,達到焊割金屬的作用,各行各業中,特別是機械企業裡用途很廣,作為切割之用也很方便,是首選的一種切割方法。

2樓:匿名使用者

鋼鐵的冶煉體現了氧氣的氧化作用,方程式如下:

o2+2c=2co

2co+o2=2co2

也就是靠氧的氧化作用,把鐵水中的碳含量氧化,變成氣態的一氧化碳和二氧化碳,也就是煤氣溢位,鐵水變成鋼水。當然啦,還要造渣脫硫、脫磷,還要進行脫氧合金化等。

3樓:匿名使用者

鋼鐵的冶煉是氧氣氧化硫鐵礦體現了氧氣的氧化性

4fes2硫鐵礦+11o2氧氣=8so2+2fe2o3

鋼鐵是怎麼煉成的要詳細過程

4樓:假面

鍊鐵:輸料系統把燒結礦(由燒結廠燒成的)、焦碳、石灰石等原料輸入到高爐頂的布料系統,由布料系統均勻的按一定比例布入爐內。熱風系統將風吹進高爐,焦碳燃燒形成一定的高溫(1150--1200度)化學氣氛,燒結礦中鐵的氧化物在這種溫度和環境下發生還原反應。

礦石中的氧一部分形成二氧化碳,一部分變成一氧化碳,還有一些雜質氣體被高溫排走,進入除塵淨化系統和高爐燃氣**系統,無用的二氧化碳被排走,一氧化碳被**再利用。礦石中的鐵被還原後在高溫下行成液態鐵水。

鐵水又叫生鐵。生鐵可分三類:一類是供鍊鋼用的鋼鐵(矽si含量小於1.

25%);一類是供澆鑄機件和工具的鑄造鐵(矽含量大於1.25%);還有一類是鐵合金(主要是錳鐵和矽鐵)。

鍊鋼:實質上是將鐵水(生鐵)加溫並新增不同的元素,通過吹氧等手段,使鐵的含碳量降低到0.2-1.

7%的冶煉過程。可煉出多種不同質地的鋼。如加錳,就煉出錳鋼;加鎳、鉻、鈦就煉出不易生鏽的鋼。

擴充套件資料:

鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類,鋼是含碳量為0.03%~2%的鐵碳合金。碳鋼是最常用的普通鋼,冶煉方便、加工容易、**低廉,而且在多數情況下能滿足使用要求,所以應用十分普遍。

按含碳量不同,碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高,碳鋼的硬度增加、韌性下降。

合金鋼又叫特種鋼,在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素,使鋼的組織結構和效能發生變化,從而具有一些特殊效能,如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性,等等。經常加入鋼中的合金元素有si、w、mn、cr、ni、mo、v、ti等。

合金鋼的資源相當豐富,除cr、co不足,mn品位較低外,w、mo、v、ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀初,合金鋼在鋼的總產量中的比例將有大幅度增長。

含碳量2%~4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆,但耐壓耐磨。

根據生鐵中碳存在的形態不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以fe3c形態分佈,斷口呈銀白色,質硬而脆,不能進行機械加工,是鍊鋼的原料,故又稱鍊鋼生鐵。

碳以片狀石墨形態分佈的稱灰口鐵,斷口呈銀灰色,易切削,易鑄,耐磨。若碳以球狀石墨分佈則稱球墨鑄鐵,其機械效能、加工效能接近於鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵,如加入cr,耐磨性可大幅度提高,在特種條件下有十分重要的應用。

由生鐵作原料鍊鋼,鍊鋼的過程主要是除碳的過程.還不能將碳除盡,鋼需要有一定量的碳,效能才達到最佳。

按冶煉裝置分

⑴轉爐鋼 用轉爐吹煉的鋼,可分為底吹、側吹、頂吹和空氣吹煉、純氧吹練等轉爐鋼;根據爐襯的不同,又分酸性和鹼性兩種。

⑵平爐鋼 用平爐煉製的鋼,按爐襯材料的不同分為酸性和鹼性兩種,一般平爐鋼多為鹼性。

⑶電爐鋼 用電爐煉製的鋼,有電弧爐鋼、感應爐鋼及真空感應爐鋼等。工業上大量生產的,是鹼性電弧爐鋼。

按鋼的品質分

⑴普通鋼 鋼中含雜質元素較多,含硫量ws一般≤o.05%,含磷量wp≤0.045%,如碳素結構鋼、低合金結構鋼等。

⑵優質鋼 鋼中含雜質元素較少,含硫及磷量ws、wp,一般均≤0.04%,如優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼和合金工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。

⑶高階優質鋼 鋼中含雜質元素極少,含硫量ws一般≤o.03%,含磷量wp≤0.035%,如合金結構鋼和工具鋼等。高階優質鋼在鋼號後面,通常加符號「a」或漢字「高」以便識別。

5樓:匿名使用者

自然界中鐵的蘊藏量極為豐富,佔地殼元素含量的5%,居地球物質中的第四位。鍊鐵過程實質上就是將從自然形態--礦石等含鐵化合物還原出來的過程。鍊鐵生產裝置是高爐。

高爐生產所得的冶煉產品是生鐵,副產品是爐渣、煤氣和爐塵。

鐵是怎樣從高爐裡煉出來的?

簡單的說就是:輸料系統把燒結礦(由燒結廠燒成的)、焦碳、石灰石等原料輸入到高爐頂的布料系統,由布料系統均勻的按一定比例布入爐內。熱風系統將風吹進高爐,焦碳燃燒形成一定的高溫(1150--1200度)化學氣氛,燒結礦中鐵的氧化物在這種溫度和環境下發生還原反應。

礦石中的氧一部分形成二氧化碳,一部分變成一氧化碳,還有一些雜質氣體被高溫排走,進入除塵淨化系統和高爐燃氣**系統,無用的二氧化碳被排走,一氧化碳被**再利用。礦石中的鐵被還原後在高溫下行成液態鐵水。鐵水又叫生鐵。

生鐵可分三類:一類是供鍊鋼用的鋼鐵(矽si含量小於1.25%);一類是供澆鑄機件和工具的鑄造鐵(矽含量大於1.

25%);還有一類是鐵合金(主要是錳鐵和矽鐵)。

鋼又是怎樣煉成的呢?

鍊鋼實質上是將鐵水(生鐵)加溫並新增不同的元素,通過吹氧等手段,使鐵的含碳量降低到0.2-1.7%的冶煉過程。

可煉出多種不同質地的鋼。如加錳,就煉出錳鋼;加鎳、鉻、鈦就煉出不易生鏽的鋼。

鐵和鋼的區別:鐵分為生鐵和熟鐵。熟鐵、鋼和生鐵都是鐵碳合金,以碳的含量多少來區別。

一般含碳量小於0.2%的叫熟鐵或純鐵,含量在0.2-1.

7%的叫鋼,含量在1.7%以上的叫生鐵。熟鐵軟,塑性好,容易變形,強度和硬度均較低,用途不廣;生鐵含碳很多,硬而脆,幾乎沒有塑性;鋼具有生鐵和熟鐵兩種優點,為人類廣泛利用。

早期的鍊鐵是將鐵礦石和木炭一層夾一層地放在煉爐中,在650-1000℃和上焙燒利用木炭的不完全燃燒產生的一氧化碳使鐵礦石中的氧化鐵還原成鐵。由於煉爐中溫度偏低,不能使熔點為1535℃的鐵熔化,所以得不到液態的鐵。人們等鍊鐵成功後冷卻煉爐,取出鐵塊, 這種鍊鐵方法叫塊鍊鐵。

用這種方法煉得鐵質地疏鬆,還夾雜著許多來臬礦石的氧化物和經。在實踐中人們發現如果把這種鐵,加熱到一定溫度下經這反覆鍛打,就可把夾雜的氧化物擠出去,此時鐵的機械效能就得到了改善。

在反覆鍛打鐵塊的基礎上,古人又找出塊鍊鐵滲碳成鋼的經驗,這種鋼地就是最早的鋼。它是為改變塊鍊鐵的效能而要用木炭作燃料,加熱塊鍊鐵並鍛打,這樣少量的碳會從鐵的表面滲進去。西漢時,為提高塊鍊鐵滲碳鋼的質量,人們都增加了鍛打的次數,由十次,三十次,五十次增至近百次從而得到所謂的「百鍊鋼」。

由此也產生了「百鍊成鋼」這一成語,它用來比喻久經鍛鍊,變得非常堅強,成為優秀人物。

春秋戰國鋼鐵的冶煉

春秋時代是我國由奴隸社會向封建社會轉變的階段。促成這一社會變革的物質因素,是社會生產力的發展。

勞動工具是社會生產力發展的重要標誌。鐵製工具的廣泛使用,促進了我國由奴隸制向封建制的過渡。商代用隕鐵製作了鐵刃銅鉞,說明對鐵的性質和鍛打嵌鑄的技術已經有了一定的認識和掌握,但當時尚不知人工鍊鐵。

春秋時期,鐵器已經在農業、手工業生產中使用。農業生產中使用鐵鋤、鐵斧等。鐵器堅硬、鋒利,勝過木石和青銅工具。

晉國用鐵鑄刑鼎,鑄鼎的鐵是作為軍賦向民間徵收的,可見晉國民間鐵已不少。在江蘇六合縣程橋、湖南長沙龍洞坡等地出土了春秋時的鐵器。戰國初或稍早已發明鑄鐵技術,這是我國勞動人民對冶金技術的重大貢獻,比外國早一千八百年左右。

河北興隆縣壽王墳出土了大量戰國時的鐵範,其中有較複雜的複合範和雙型腔,還採用了難度較大的金屬型芯,反映了當時的鑄造工藝已有較高水平。戰國時發明的用柔化退火製造可鍛鑄件的技術和多管鼓風技術是冶金技術的重要成就,比歐洲早二千年左右。戰國時還掌握了塊鍊鐵固態滲碳制鋼的方法和淬火技術。

塊鍊鐵的方法也就是「固體還原法」。由於塊鍊鐵是鐵礦石在較低溫度下從固體狀態被木炭還原的產物,所以質地疏鬆,還夾雜有許多來自礦石的氧化物,例如氧化亞鐵和矽酸鹽。這種塊鍊鐵在一定溫度下若經過反覆鍛打,便可將夾雜的氧化物擠出去,機械效能就改善了。

從江蘇六合縣程橋東周墓出土的鐵條,就是塊鍊鐵的產品。春秋末期和戰國初期的一些鍛造鐵器也是以塊鍊鐵為材料。

在反覆鍛打塊鍊鐵的實踐中,人們又總結出塊鍊鐵滲碳成鋼的經驗。從河北易縣武陽臺村的燕下都遺址44號墓中曾出土79件鐵器,經分析鑑定,它們的大部分都是由塊鍊鋼鍛成的,這證明至遲在戰國後期塊煉滲碳鋼的技術已在應用,塊鍊鐵質柔不堅,塊鍊鋼雖經滲碳處理,變得較堅硬,但在生產上仍嫌不足。人們在生產實踐中又摸索出塊鍊鋼的淬火工藝,這就進一步提高了塊鍊鋼的機械效能。

上述燕下都出土的鍛鋼件,大部份是經過淬火處理的,這又表明在當時,人們對淬火工藝也較熟悉了。

生鐵的冶鑄工藝,在原料、燃料上與塊煉法基本一樣。它們之間主要的差別在冶煉溫度的不同。塊煉法的爐溫大約在1000(c左右,離純鐵的熔點(1534(c)相差很遠,而生鐵冶煉時,爐溫達到了1100-1200(c。

在冶煉中,被還原生成的固態鐵會吸收碳,這種吸收隨著溫度的升高,速度就會加快。

另一方面吸收碳後,鐵的熔點隨之降低,當含碳量達到2.0%時,熔點降至1380(c;當含碳量達到4.3%時,熔點為最低,僅1146(c。

在這種條件下,爐溫就可使鐵熔化,從而得到了液態的生鐵。液態生鐵就可以直接澆鑄成器,冶鑄過程簡化了,就使鐵器的生產有了大發展的可能。

江蘇六合程橋東周墓出土的鐵丸,洛陽出土的公元前五世紀的鐵錛、鐵鏟都是生鐵器物,這證明在塊煉法的同時,我國已出現生鐵冶鑄工藝。生鐵與塊鍊鐵同時發展,是我國古代鋼鐵冶金技術發展的獨特途徑。世界上許多其他國家,從塊鍊鐵發展到生鐵,大約經歷了上千年的時間。

就拿歐洲一些國家來說,雖很早已有塊鍊鐵,但出現生鐵則在公元十三世紀末和十四世紀初。

生鐵的生產效率高,鑄造效能又較好,這為廣泛使用鐵器提供方便。在冶煉生鐵的初期,由於溫度還不夠高,矽含量也較低,致使生鐵中的碳在冷卻凝固時不能成為石墨狀態,而成為碳化三鐵(fe3c),與奧氏體狀態的鐵在1146(c共晶。因此,煉出的生鐵性脆而硬,鑄造效能雖好,但強度不夠,這種生鐵,人們稱它為白口鐵,它只能鑄造某些農具。

從河北興隆燕國礦冶遺址出土的大批鋤、範等,就是由白口鐵鑄成的。

為了克服白口鐵的脆性,在戰國早期,人們就創造了白口鑄鐵柔化處理技術。所謂柔化處理就是將白口鑄鐵長時間加熱,使碳化鐵分解為鐵和石墨,消除了大塊的滲碳體,這對減少脆性、提高韌性可以起良好的作用。處理後的白口鐵就變成了展性鑄鐵。

長沙出土的戰國鐵鏟,輝縣出土的戰國中期鐵帶鉤,易縣燕下都出土的戰國晚期鐵钁、鋤等,都是屬於這種展性鑄鐵。

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