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坩堝發展歷史簡介

a,1740,英國人B.Hunsman發明了坩堝煉鋼法。

貝塞麥(貝塞麥張國暉1813—1898),也譯為貝塞麥。英國發明家和工程師,轉爐煉鋼的發明者之壹。

c,1856,德國工程師威廉·西門子用蓄熱體為平爐的結構奠定了基礎。1864年,法國工程師馬丁使用帶蓄熱室的火焰爐,在燃燒火焰的直接加熱下,以煤氣或重油為燃料,將生鐵、廢鋼等原料熔化精煉成鋼水。

1,puddlingprocess流程

工業革命初期英國大規模生產熟鐵的冶煉方法。也稱為混合法。普德林爐的結構與平爐相似,只是沒有下蓄熱室。燃料燃燒後形成的長焰送入爐內,生鐵靠爐頂的倒影加熱,爐底用氧化鐵築成。由於火焰中氧氣過剩,爐底有大量氧氣,生鐵中的碳和磷被氧化除去。而普德林的爐溫只有1400℃左右。生鐵中的碳去除到壹定程度後,熔點超過爐溫,金屬處於半凝固狀態。需要人工攪拌才能繼續冶煉。但由於爐底和爐渣中含有470含量非常高的氧化鐵,碳可以被脫除到非常低的水平,成為熟鐵;然後經過反復鍛造,將熟鐵中的氧化鐵渣擠壓出來,制成材料使用。普德林法是現代煉鋼法出現之前的主要生產方法,已達到相當的生產規模。19世紀中葉,歐洲和美洲的普德林鐵藝鋪設的鐵路達到7萬多公裏。但由於半固態熔煉的根本弱點——勞動條件差,熟鐵質量差,貝塞麥法誕生後,普德林法很快被淘汰。

2.坩堝煉鋼法

在石墨粘土坩堝中將金屬材料熔化成鋼水的方法。1742最早是由英國的B.Huntsman應用的,他把滲碳的鐵切成小塊放在密閉的粘土坩堝裏,在坩堝外面加熱。鐵繼續從石墨中吸收碳,熔化成高碳鋼水,被鑄成小錠,鍛造成所需的形狀。當鋼在坩堝中熔化時,石墨碳也可作為還原劑,並發生以下還原反應:

碳+氧化亞鐵=鈷+鐵

2C+SiO2=2CO+Si

鋼中的氧可以去除,鋼液中的各種夾雜物也可以去除,所以鋼(工具鋼)的質量優於當時的各種金屬材料,可以用來制造加工金屬材料的工具。坩堝法是人類歷史上第壹種生產鋼水的方法。但是產量很小,成本很高。19年底電弧爐煉鋼(法)發明後,逐漸取代了它的地位。只是在壹些實驗中,還有人用坩堝冶煉鋼水進行研究,但這已經不在鋼鐵生產的範圍之內了。

3、貝塞麥轉爐煉鋼法

壹種轉爐煉鋼法,從有酸性爐襯的轉爐底部向鐵水中吹入空氣,氧化雜質元素並產生大量熱量,從而冶煉鋼水。又稱酸性底吹轉爐煉鋼法。19世紀中葉,歐洲資本主義工業蓬勃發展。當時現存的普德林法、坩堝煉鋼法等古代煉鋼方法已不能滿足社會對鋼鐵日益增長的需求。1855年,英國人H. Bessemer成功試驗了向鐵水中吹入空氣冶煉鋼水的方法,並於1856年獲得專利。同時,美國人w·凱利也研究成功了向鐵水中吹入空氣煉鋼的方法(凱利空氣沸騰法),並於1857獲得美國專利。貝塞麥開始實驗的時候,正好用低磷低硫高錳的生鐵做原料,初步成功。但使用其他生鐵時,冶煉產生的鋼水在凝固時會有氣孔和熱裂紋,使用起來比較困難。1856年,英國人R. Mushet在鋼水中加入鏡鐵(壹種含錳的合金),克服了上述困難,促進了貝塞麥法的發展,開創了鋼水批量生產的先河。生產率高,成本低,鋼材質量優於半固態普德林鐵,所以發展很快。從1870年到1908年的30年間,貝塞麥法成為世界上主要的煉鋼方法。圖1顯示了英國謝菲爾德貝塞麥煉鋼廠的概況。在美國,貝塞麥法在1908之前也占據主要地位,直到平爐煉鋼興起。隨著低磷鐵礦石的枯竭,世界上逐漸積累的廢鋼不能用於轉爐煉鋼,其鋼的質量比平爐鋼差。因此,貝塞麥煉鋼法逐漸衰落,被平爐煉鋼所取代。雖然現在貝塞麥煉鋼已經消失了,但卻是公認的現代煉鋼的開端。它巧妙地利用鼓風的動力作用,使金屬、爐渣和空氣處於高度乳化的分散狀態,冶金反應可以高速進行的原理至今仍廣泛應用於各種現代氧氣轉爐中。

4.堿性平爐煉鋼

平爐操作技術平爐煉鋼使用的原料有:①生鐵或鐵水、廢鋼等鋼鐵材料;(2)鐵礦石、工業純氧、人工富礦等氧化劑;③造渣劑,如石灰(或石灰石)、螢石、鋁礬土等。(4)脫氧劑和合金添加劑。平爐煉鋼的過程通常分為幾個步驟,如補爐、裝料(鐵礦石、石灰和廢鋼)、加熱、加入鐵水、熔化、精煉、脫氧和出鋼。以廢礦石法運行的300噸重油平爐為例,煉鋼各階段運行時間見表。爐渣比重僅為鋼水比重的1/2左右,漂浮在熔池表面,介於爐氣和鋼水之間,是爐氣向熔池傳熱和傳氧的介質。

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