古代如何炼铜铁古代人是如何提炼铁铜等金属的.我主要是问他们开始是用什么工具提炼,金属的熔点那么高,他们不可能用石头做锅炉吧,第一口锅炉是如何制作出来的?
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古人最初采集铜矿石,是用于提炼纯铜.在冶炼青铜的过程中,我国古代劳动人民还逐步发现了铜与锡、铜与铅的配比的改变,能够使炼制出来的青铜的属性发生变化.青铜熔点低,加进的锡越多,熔点越低.同时随着加锡量的增多,硬度也随之增高,远远超过了红铜的硬度.但是当加锡过多时,青铜反而变脆,容易断裂.后来,人们又发现在青铜中加入定量的铅,就能克服青铜较脆的弱点.通过反复的实践,到春秋战国时期,古人已经总结出配制青铜的合金规律.古代世界冶炼生铁的技术最早发现于中亚,但是由于炼铁炉过小,鼓风力弱,只能炼出海绵状的块炼铁.从春秋晚期开始,中国在炼铁技术上就开始独领风骚,竖式炼铁炉成了生铁冶炼的主要设备.特别是到了汉代,国家专营的冶铁作坊技艺精进,使生铁得以大量生产.高炉的鼓风设备叫“橐”(音tuó),是一只皮制的鼓风机.这铸铁柔化术是中国古代钢铁业的另一重大发明.铸铁炼制出来之后,因为性脆、缺乏韧性而不适合锻造优良的铁器.炒铁是古代中国钢铁冶炼的重大发明,是一种简便有效的炼铁术.方法是把含碳量过高的可锻铸铁加热到半流体状态,再和铁矿石粉混和起来不断“翻炒”,让铸铁中所含碳元素不断渗出、氧化,从而得到中碳钢或低碳钢.如果继续炒下去,就得到含碳更低的熟铁.这种方法始于西汉,东汉的《太平经》中就明确记载了炒铁技术.两晋南北朝时,新的灌钢技术兴起了.这种方法是先将生铁炒成熟铁,然后同生铁一起加热,由于生铁的熔点低,易于熔化,待生铁熔化后,它便“灌”入熟铁中,使熟铁增碳而得到钢.这样,只要配好生熟铁用量的比例,就能比较准确地控制钢中含碳水平,再经过反复锻打,就可以得到质地均匀的钢材.这种方法比较容易掌握,工效提高较大,因此南北朝以后成为主要炼钢方法.灌钢技术在南北朝时已相当流行,这种方法是在炒钢的实践过程中逐步发展起来的.
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转炉一炉钢的冶炼过程是怎样进行的呢?
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由于使用的原材料成分不同(主要是铁水成分)和吹炼钢种的不同,吹炼工艺也有所区别。在我国使用低硫磷铁水的厂家一般都采用单渣二批料的操作工艺。
根据一炉钢在吹炼过程中金属成分、炉渣成分,熔池温度的变化规律,可以把冶炼过程大致分为三个阶段。
(1)吹炼前期一硅锰氧化期
装料后在开吹的同时加入1/2~2/3的造渣材料。此时的任务是早化渣,化好渣,保证温升均匀,这样对去除硫磷等有害杂质有利,同时又可以减少炉渣对炉衬的侵蚀。因此开吹的喷***位置很重要,既能加速头批渣料的迅速熔化尽快形成具有一定碱度、一定氧化铁和氧化镁含量,又要有适当的流动性的初期渣。
(2)综合考虑开***位的依据,应根据炉役期装入量、铁水成分及温度,冷却剂的种类以及加入数量的多少等来确定。一般来讲炉役前期铁水含硅量高时***位不易过高,反之炉役后期和铁水含硅量较低时***位可适当偏高些。铁水含磷量偏高,开***位也应稍高些,但如果铁水含磷过高就应考虑其他操作方法,当硅锰氧化基本结束头批渣料基本化好之后要加入二批渣料。二批渣料可以一次加入,也可以分小批多次加入。(2)吹炼中期-碳氧化期在硅锰氧化期末,碳开始激烈的氧化,由于碳的激烈氧化大大地降低了渣中的氧化铁含量(&Fe0),使炉渣出现&返干&现象,如果***位控制不当往往会造成金属喷溅,所以在这段时期内的***位仍然十分重要,既要控制碳的氧化反应均衡,又要保证炉渣中有适量氧化铁含量。保证去除硫磷的需要,所以合适的***位既能保证金属熔池有良好的搅拌又能保证炉渣有一定的(&Fe0),避免&返干&和喷溅。
(3)吹炼末期-终点控制
转炉吹炼的另一个重要环节就是终点控制。终点控制的首要任务是在拉碳的同时确保磷硫合乎所炼钢种要求,钢水温度达到所炼钢种要求,控制好炉渣的氧化性以确保钢中含氧量合适,保证钢水质量。完成这些任务的关键仍然是合适的***位。
为了保证终点拉碳准确,钢水温度、成分均匀需要降低***位,但必须注意保护炉底,不能降***过低。
拉碳后经过测温取样,待成分、温度合格就可以组织出钢。出钢过程中按钢种规格配加一定数量的铁合金,进行脱氧、合金化。
出钢后经过炉体检查,若无异常即可继续装料炼钢。
炼好一炉钢必须抓住上述几个关键环节,认真细心操作,才能保证各项技术经济指标的完成。为了说明问题,下面就炼钢中执行的几项制度详细加以说明。
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