6.3 炼铁

冶炼，去掉杂质而得到金属铁(生铁)。 高炉炼铁是指把铁矿石和焦炭、一氧化碳、氢气等燃料及熔剂装入高

炼铁的设备是高炉，如图 6-2 示。将铁图6-3a)、石灰石(图6-3b)焦炭(图6-3c)等料从高的顶部加人，通过焦炭的燃烧使中温度达1800℃以上，从而使炉中产生大量的一氧化碳气体，进而将铁石还原。

图6-2 高炉

铁矿石的主要成分是Fe;O和 FezO，在高温下会发生下列反应:

Fe,O,+4CO=3Fe+4CO_↑ Fe_0,+ 3CO = 2Fe + 3CO₂ ↑

生成的铁沉积在炉底，这就是平时所说的生铁。

高炉生产是连续进行的。一代高炉(从开炉到大修停炉为一代)能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶(一般炉顶是由料钟与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶)不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风(温度为1000-1300℃)，喷入油、煤或天然气等燃料。装人高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，生成铁，这个过程称为还原。

媒气从炉顶排

护顶的高压，用排出的部分煤气发电。炼铁流程如

b)

图6-3 炼铁原料

a)铁矿石 b)石灰石 c)焦炭

6.4 炼钢

把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成的各种钢铸件等。通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。钢的生产及应用如图6-5所示。

中国是世界上最早生产钢的国家之一。考古工作者曾经在湖南长沙杨家山春秋晚期的墓葬中发掘出一把“铁剑”，通过金相检验，结果证明是钢制的。这是迄今为止见到的中国最早的钢制实物。它说明从春秋晚期起中国就有炼钢生产了，炼钢生产在中国已有 2500 多年的历史。

钢的冶炼方法主要有转炉炼钢和电弧炉炼钢。转炉炼钢工艺流程(见图6-6)可归纳为“四脱”(脱碳、脱氧、脱磷和脱硫)“二去”(去气和去夹“二调整”(调整成分和调整温度)。电弧炉炼钢利用电能作为热源进行冶

落，电弧炉如图6-7所示

第6章 金属的冶炼 153

炼铁 炼钢 连铸 轧钢 主要产品

钢轨

球团 焦炭

型铜轧制 型钢 棒材

4

一8 棒线材

铁矿石烧结矿石灰石

棒线材轧制

一中厚板

铁液氧气转炉小方坯大方坯直接轧制 HDR中厚板轧制热轧板卷轧制一热轧板卷或薄板

。--冷轧板卷或薄板

板坏 冷连轧机

高炉

焊管 一焊管

废钢 电弧炉 -无缝管

加热炉 无缝管轧制 -铸钢件

图6-5钢的生产及应用

把氧气吹入 业一倒入炉中的铁液

熔化的金属

氧气与铁中的碳结合成为一氧化碳。这一反应放热，使铁仍处熔化状

废钢占所用的熔化金属的

1/4

生石灰(氧化钙)除 去杂质，如磷。生 钢锭

石灰(氧化钙)与杂质反应形成熔渣，

工序完成后，炉子倾侧，

浮在钢液上面

让钢液流进铸勺，然后翻转炉子，清除熔渣