鋼鐵，其實(shí)是兩個(gè)名詞——“鋼”和“鐵”的合稱。煉鋼之前先要煉鐵。

 　　鐵始衅，分為生鐵和熟鐵。

 　　鋼畸写，的含碳量介于生鐵和熟鐵之間藏雏。 

　　「生鐵」一般指含碳量在2~6.69%的鐵的合金涯塔。又稱鑄鐵鹤啡。生鐵里除含碳外惯驼，還含有硅、錳及少量的硫递瑰、磷等祟牲，它可鑄不可鍛。 

　　「熟鐵」是用生鐵精煉而成的比較純的鐵抖部。含碳量在0.02%以下说贝，又叫鍛鐵、純鐵慎颗。純鐵要求碳乡恕、磷、硫等雜質(zhì)元素含量很低俯萎，其冶煉難度較大傲宜，制造成本遠(yuǎn)大于生鐵和鋼。

 　　鐵的冶煉

　　煉鐵方法主要有高爐法讯屈、直接還原法蛋哭、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì)CO涮母、H₂谆趾、C；適宜溫度等）通過物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵叛本。生鐵除了少部分用于鑄造外沪蓬，絕大部分是作為煉鋼原料。 

　　「高爐煉鐵」是現(xiàn)代煉鐵的主要方法来候，鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)跷叉。由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝簡單营搅，生產(chǎn)量大云挟，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，能耗低转质，高爐法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的95％以上园欣。

 

▲ 高爐煉鐵示意

　　高爐是近似于圓柱形的爐子，它的外面包以鋼板休蟹，內(nèi)壁砌以耐火磚沸枯，整個(gè)爐子建筑在很深的混凝土基礎(chǔ)上。

　　高爐生產(chǎn)時(shí)赂弓，從爐頂裝入鐵礦石绑榴、焦炭、造渣用熔劑（石灰石）盈魁，從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣翔怎。在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧杨耙，從而還原得到鐵姓惑。煉出的鐵水從鐵口放出。

　　鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣按脚，從渣口排出于毙。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后辅搬，作為熱風(fēng)爐唯沮、加熱爐、焦?fàn)t堪遂、鍋爐等的燃料介蛉。

　　原料：鐵礦石、溶劑溶褪、燃料

　”揖伞①鐵礦石

　　自然開采的礦石，無論在化學(xué)成分猿妈、物理狀態(tài)等各方面吹菱，都很難滿足高爐冶煉的要求巍虫，必須經(jīng)過破碎、篩分鳍刷、選礦占遥、造塊、混勻等準(zhǔn)備處理输瓜，以品位高瓦胎、成分、粒度均勻穩(wěn)定的狀態(tài)供應(yīng)高爐尤揣。

　　冶金工業(yè)常用的鐵礦石有以下四種搔啊。

礦種	主要成分	理論含鐵量	自然含鐵量
赤鐵礦	Fe2O3	70%	50%~60%
磁鐵礦	Fe3O4	72.4%	40%~70%
褐鐵礦	2Fe2O3·3H2O	59.8%	37%~55%
菱鐵礦	FeCo3	48.2%	低

 　　②溶劑

　　礦石中的脈石和燃料中的灰分，都含有一些熔點(diǎn)很高的化合物（如SiO₂熔點(diǎn)為1625℃北戏，Al₂O₃熔點(diǎn)為2050℃）负芋，它們在高爐冶煉的溫度下，不能熔化成液體最欠，因而不能使它們很好地與鐵液分離示罗，同時(shí)也使?fàn)t子的操作發(fā)生困難。 

加入熔劑的目的在于其與這些高熔點(diǎn)的化合物形成低熔點(diǎn)的爐渣芝硬，以便在高爐冶煉溫度下完全液化蚜点，并保持相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性，以達(dá)到很好地與金屬分離之目的拌阴，保證生鐵的質(zhì)量绍绘。

根據(jù)熔劑的性質(zhì)，可分為堿性熔劑和酸性熔劑迟赃。采用哪一種熔劑要根據(jù)礦石中脈石和燃料中灰分的性質(zhì)來決定陪拘。由于天然礦石中脈石大多數(shù)為酸性，焦炭灰分也都是酸性的纤壁，所以通常都使用堿性熔劑左刽，如石灰石。酸性熔劑很少使用酌媒。

　∏烦铡③燃料

　　高爐冶煉所需要的熱量，主要是依靠燃料的燃燒而獲得秒咨，同時(shí)燃料在燃燒過程中喇辽，還起著還原劑的作用，所以燃料是高爐冶煉的主要原料之一雨席，常用的燃料主要是焦炭菩咨，還有無煙煤和半焦等。

　　理化過程：高溫下的還原反應(yīng)+造渣反應(yīng)

　　高爐冶煉的目的，就是要把鐵從鐵礦石中還原出來抽米，同時(shí)去除其中所含的雜質(zhì)特占。整個(gè)冶煉過程中，最主要的是進(jìn)行鐵的還原反應(yīng)以及造渣反應(yīng)缨硝。

　　除此之外摩钙，還伴隨著其他一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)罢低，如水分及揮發(fā)物的蒸發(fā)查辩、碳酸鹽的分解、鐵的碳化和熔化以及其他各種元素的還原等网持，而這一系列的反應(yīng)宜岛，都只有在一定的溫度下才能實(shí)現(xiàn)。因此功舀，冶煉過程還需要有燃料的燃燒來作為必要的條件萍倡。

　　 ①燃料的燃燒

　　C＋O₂→CO₂

　　②爐料的分解

　　水分蒸發(fā)和結(jié)晶水分解辟汰；揮發(fā)物的排除列敲；碳酸鹽的分解。

　√③高爐內(nèi)的還原反應(yīng)

　　>>鐵的還原

　　在高爐中戴而，鐵并不是直接從高價(jià)氧化物中還原出來的，而是要經(jīng)過一個(gè)由高價(jià)氧化物還原成低價(jià)氧化物翩蘸，再由低價(jià)氧化物還原出鐵的過程：

　　Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe

　　鐵的還原所意，主要依靠一氧化碳?xì)怏w和固體碳作為還原劑來實(shí)現(xiàn)。通常把一氧化碳的還原稱為間接還原催首，把固體碳的還原稱為直接還原扶踊。

　　間接還原總反應(yīng)為：

　　3Fe₂O₃＋9CO→6Fe＋9CO₂

　　直接還原總反應(yīng)為：

　　3Fe₂O₃＋C→2Fe₃O₄＋CO

　　>>鐵的碳化

　　從礦石中還原出來的鐵，是固體海綿狀的郎任，它的含碳量極低秧耗，通常不超過1％。由于CO在較低的溫度下分解舶治，而分解出的C具有很強(qiáng)的活性分井，當(dāng)它與鐵接觸時(shí)，很容易形成鐵碳合金歼疮。

　　因此杂抽，固態(tài)海綿狀鐵在較低的溫度下（400℃～600℃）就開始了滲碳作用。其化學(xué)反應(yīng)如下：

　　2CO＋3Fe→Fe₃C＋CO₂

　　或3Fe（液）＋C（固）→Fe₃C

　『唷④造渣過程

　　造渣過程就是礦石中的脈石和燃料中的灰分與熔劑合在一起缩麸，從高爐中被清除出去的過程。高爐中的成渣情況常見的有以下兩種：

　　用普通酸性礦石冶煉時(shí)赡矢，熔劑以石灰石形態(tài)裝入高爐杭朱，熔劑中的CaO并不能與礦石中的酸性氧化物密切接觸阅仔，因此最初形成的渣，主要是SiO₂弧械、Al₂O₃與一部分已還原的FeO生成的Fe₂SiO₄八酒。由于渣中有FeO存在，降低了爐渣的熔點(diǎn)刃唐，并有較好的流動(dòng)性羞迷，在它往下降落的過程（同時(shí)也是溫度升高的過程）中，所含的FeO逐漸被還原而失去画饥，而CaO的含量隨之增多衔瓮，最后形成末渣流入爐缸。

　　用自熔性礦石冶煉時(shí)抖甘，由于礦石中含有較多的CaO热鞍，并且它與酸性的SiO2能很好地接觸，所以在冶煉開始時(shí)CaO就立即參加了造渣反應(yīng)衔彻，尤其是采用自熔性燒結(jié)礦冶煉時(shí)薇宠，早在燒結(jié)過程中CaO就和SiO₂、Al₂O₃等形成了爐渣艰额，因此在這種礦石的初成爐渣中CaO的含量就較高澄港，在下降過程中爐渣的成分變化也較小。

　　高爐產(chǎn)品：生鐵+鐵合金

　　高爐冶煉的產(chǎn)品主要是生鐵悴晰、鐵合金慢睡，副產(chǎn)品有爐渣、煤氣和爐塵等铡溪。

　∑①生鐵

　　生鐵是含碳量在2％以上的鐵碳合金，其中還含有Si棕硫、Mn髓涯、S、P等雜質(zhì)哈扮。

　　根據(jù)用途和成分纬纪，可將生鐵分成兩大類。一類是煉鋼生鐵：這種生鐵中的碳以化合物形態(tài)存在滑肉，其斷面為銀白色包各，也叫做白口鐵；另一類是鑄造生鐵：直接用來制造機(jī)器零部件的靶庙。

　　 ②鐵合金

　　鐵與任何一種金屬或非金屬的合金都叫做鐵合金（有的也叫它合金生鐵）问畅。鐵合金的種類很多，有硅鐵、錳鐵护姆、鉻鐵矾端、鉬鐵、鎢鐵等卵皂。

 　　③爐渣秩铆、爐氣和爐塵

　　爐渣、爐氣和爐塵是高爐的副產(chǎn)品灯变，以前作為廢物而拋棄殴玛，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于建筑材料。

來源：熱處理生態(tài)圈