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钢铁材料的加工过程

钢铁材料的加工过程

埃菲尔铁塔的浪漫美、鸟巢的自然美无不显示出钢铁材料在现实生活中的巨大作用。

钢铁工业发展程度如何，是衡量一个国家工业化水平高低的重要标志之一。总之

料，是社会文明的标志。那么，钢铁材料是如何从矿石加工成产品的呢？

大多数钢铁材料的加工过程可分为五个步骤：矿石的冶金、熔炼、铸造、锻造或者轧制、

首先是矿石的冶金，选矿是冶炼前的准备工作，从矿山开采下来矿石以后，首先需要将含

金属元素高的矿石甄选出来，为下一步的冶炼活动做准备。选矿一般分为破碎、磨矿、

给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10-2

料。铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和

产前的准备除了准备铁矿石（烧结矿和球团矿）外，还需要准备好必需的燃料--焦炭。焦炭是高

料，焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使高炉内

反应得以进行。高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。高炉冶炼是把铁矿石还原成

铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持

炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在

口、渣口放出。高炉生产是连续进行的。转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、

过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的

炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属

度和调整成分。

经过第一步的冶炼过后，主要除去了矿石中的碳酸钙杂质，

就会熔化成液态，在用物理的方法分离，当然其中有还原反应，因为矿石中的铁为+2价和+3价，

铁是0价，铁发生还原反应，这个反应也贯穿在整个工序之中。

熔炼是铸造生产工艺之一。将金属材料及其它辅助材料投入加热炉溶化并调质，炉料在高温

结矿等外，有时还需添加为使炉料易于熔融的熔剂，以及为进行某种反应而加入还原剂。此

度，往往需加入燃料燃烧，并送入空气或富氧空气。粗金属或金属富集物由于与熔融炉渣互溶度

为两层而得以分离。富集物有锍、黄渣等，它们尚须经过吹炼或其他方法处理才能得到

应是很迅速的，故熔炼设备生产率高，每平方米熔池面积的昼夜生产能力达几吨乃至几十吨

化冶金设备无法与之比拟的。除此，单台设备的生产能力也很大。

其次就是铁矿石的铸造。铁矿石的铸造就是将铁矿石经过熔炼后得到的粗金

属精加工之后，将纯度较高的铁熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷

却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的过程。铸造是现代机

械制造工业的基础工艺之一。

金属铸造在造型方法上可以分为砂型铸造和特种铸造。而砂型铸造又可以分

为湿砂型铸造、干砂型铸造和化学硬化砂型铸造三类；特种铸造可分为以天然矿

产砂石为主要造型材料的特种铸造如（熔模铸造）和以金属为主要铸型材料的特

种铸造（金属型铸造）两类。

对于砂型铸造来说，首先需要铸造图纸进而来设计模具，模具一般由木材或

者其他金属材料制成的，然后是制造砂型。制造砂型的基本原材料是铸造砂和型

砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂，应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用

各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。

接下来是制芯，只要通过把树脂砂粒置于模具中，以形成内部表面的铸件，因此

芯与模具之间的空隙即为铸造的零件。最后一步是清洁，目的是除去砂砾以及打

磨铸件外的多余金属。

对于特种铸造中的熔模铸造它的制壳过程为首先是模组的除油和脱脂，将表

面的油污除去，接下来是在模组上涂挂涂料和撒砂挂，涂料时,把模组浸泡在涂

料中,左右上下晃动,使涂料能很好润湿熔模，均匀覆盖模组表面。涂料涂好后，

即可进行撒砂。然后是型壳干燥和硬化。接下来是在型模中熔去蜡模，脱蜡方法

用得较多的是热水法和同压蒸汽法。最后一步是焙烧型壳，焙烧时逐步增加炉温，

将型壳加热至800-1000℃，保温一段时间，即可进行浇注。

金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一

种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。金属

型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属

只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚

无法铸出。但是金属型铸造也是有很多优点的：生产效率高；使铸件产生缺陷