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        冷拉六角鋼煉鋼時需要除去生鐵中磷硫等影響

          生活中,鋼鐵制品隨處可見,但我們通常所說的鋼和鐵并不是純鐵,而是鐵的兩種“合金”的總稱。生鐵和鋼的主要組成元素是鐵,同時還含有少量碳、 硅、錳、硫、磷,以及其他元素。生鐵和鋼的主要區別在于含碳量、冷拉六角鋼性能以及用途。

          生鐵的含碳量大于2%,工業生鐵含碳量一般在2.11%至4.3%之間,并含有硅、錳及少量硫、磷等元素,生鐵是通過鐵礦石經高爐冶煉的產品。而鋼的含碳量介于0.02%至2.11%之間,還含有少量硅、錳及極少量硫、磷等元素。

          生鐵可以鑄造,但不適宜鍛造,而鋼強度高,硬度大,韌性強,延展性好,易機械加工。

          煉鋼主要目的是把生鐵中過高的含碳量降低。對于鋼材,磷元素是有害元素,它會降低鋼的塑性和韌性,冷拉六角鋼出現冷脆性(隨著溫度的降低,金屬材料強度有所增加,而韌性下降),需將其含量限制在0.05%以下。同時,硫元素也是有害元素,它會使鋼熱脆性變大,需將其含量限制在0.05%以下。但是,錳元素卻可以增加鋼材的堅固性、強度和耐磨損性。除此之外,硅元素也有助于增強鋼材強度。所以,煉鋼時需要除去生鐵中磷、硫等影響鋼材性能的元素,同時保留或增加硅、錳等元素并調整元素之間的比例。

          以轉爐煉鋼為例。轉爐的外形酷似梨,內壁有耐火磚,按氣體吹入爐內的部位分為底吹、頂吹和側吹轉爐。轉爐煉鋼的基本任務是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧,去除有害氣體和非金屬夾雜物,提高溫度和調整成分。

          轉爐煉鋼主要是將氧氣鼓入熔融的生鐵中,使雜質硅、冷拉六角鋼錳等氧化。在氧化的過程中釋放出大量的熱量 (含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度),使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需外加熱源。

          煉鋼開始時,先清除爐內的爐渣,再向轉爐內注入1200~1300 ℃的液態生鐵以及一定量的廢鋼和生石灰,然后鼓入空氣、轉動轉爐使其直立起來。冷拉六角鋼在這一過程中,液態生鐵表面會發生劇烈反應,使硅、錳元素氧化生成爐渣,并利用對流作用使反應充分進行。經過一段時間,鋼液中只剩下少量的硅元素與錳元素時,碳元素開始氧化,生成一氧化碳并釋放出大量熱量,使鋼液劇烈沸騰,溢出爐口的一氧化碳會燃燒產生巨大的火焰。后,磷元素也會發生氧化反應并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵與生石灰反應生成磷酸鈣和硫化鈣從而形成爐渣。當磷元素、硫元素逐漸減少,火焰消退,爐口出現褐色的四氧化三鐵蒸汽時,鋼便已經煉成。后,將轉爐轉到水平位置,鋼水傾至鋼水包內,再加入脫氧劑進行脫氧。

          值得一提的是煉鐵和煉鋼是兩種完全不同的工藝。首先,兩者原料不同,煉鐵原料為鐵礦石、焦炭等,煉鋼原料為生鐵和廢鋼。其次,設備不同,通常煉鐵用的設備是高爐,而煉鋼用的是轉爐、電爐等。冷拉六角鋼煉鋼和煉鐵是鋼鐵生產中的兩個階段,煉鐵是鋼鐵生產的上游工藝,煉鐵得到的生鐵是煉鋼的原料。一般是先煉鐵,冷拉六角鋼之后再進行煉鋼,后得到各種鋼材。
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