用煤冶炼技术?
1、铸铁柔化技术:早期的铸铁是白口铁,质地脆而硬,容易折断,不耐用。
战国时期人们已经掌握了铸铁柔化技术。它分为两种工艺:一种是在氧化气氛下对白口铸铁件进行退火脱碳处理,使之成为白心可锻铸铁;另一种是在中性或弱氧化气氛下,对白口铸铁件进行长时间高温退火处理,使之成为黑心可锻铸铁。
铸铁柔化处理技术的发明,有着非常重要的意义,通过它得到的可锻铸铁,既有较高的硬度,又有较好的韧性,这使生铁广泛用作生产工具成为可能。
2、高炉炼铁技术:也叫竖炉炼铁技术,竖炉炼铁是一种经济而有效的炼铁方法,从上边装料,下部鼓风,形成炉料下降,和煤气上升的相对运动。
燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料。其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用。
这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用。
下层的炉料被逐渐还原以至溶化,上层的炉料便从炉顶徐徐下降,炉料被预热而能达到更高的温度。中国是世界最早使用竖炉炼铁的国家。
春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了,开始一般采用木炭用原料。
汉代可能使用煤炭作治铁燃料,然而用煤冶炼缺点很多,容易堵塞炉硝,并把煤中硫、磷等杂质带入铁中。
16世纪时我国发明了炼焦技术,焦炭炼铁不仅解决了燃料问题,而且焦炭质地坚硬,可以承受较大的压力,使炉子能够加高、增大,产量大幅度增长。
焦炭又是多孔的,有利于炼铁过程中化学反应进行,所以是极为理想的燃料和还原剂,自那时起一直使用至今。
3、炒钢技术:炒钢因在冶炼过程中要不断地搅拌好像炒菜一样而得名。
炒钢的原料是生铁,操作要点是把生铁加热到液态或半液态,利用鼓风或撒入精矿粉等方法,令硅、锰、碳氧化,把含碳量降低到钢和熟铁的成分范围。
炒钢的产品多是低碳钢和熟铁,但是如果控制得好,也可以得到中碳钢和高碳钢。
炒钢的优点是成分可适当控制,生产率比较高,质量也比较好。
在现代,人们常把由矿石直接制钢的工艺叫一步冶炼或直接冶炼,而把先由矿石冶炼成生铁、然后再由生铁炼钢的工艺叫两步冶炼或间接冶炼。
炒钢的生产过程也分两步:先炼生铁,后炼钢。
因而在某种意义上说,炒钢的出现便是两步炼钢的开始,是具有划时代意义的重大事件。
它进一步促进了我国古代铁器的广泛使用和社会生产力的发展。
迄今世界上年代最早的炒钢冶金技术,我国在西汉早期就已发明和广泛应用了。
十八世纪中叶,英国发明了炒钢法,在产业革命中起了很大的作用。
4、淬火技术:西汉时期,将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。
淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性。
5、低温炼钢法:炉温不超过1000℃,此法看似原始,但相比近代的高温炼钢法,能炼出品质纯良的好钢。
不过高温炼出的钢材较软,易打造成形,而低温炼出的钢材较硬,较难打造较费人工。
6、百炼钢技术:我国在春秋时就有了炼钢生产,而最初的钢都是海绵铁。炼钢时,把海绵铁放入炉内,让它在受热中渗碳。到一定温度后拿出来煅打,这就是最早炼成的钢。
后来人们在冶炼中发现,反复加热煅打的次数越多,钢件越硬。所以,在以后的生产过程中,工匠们都有意地增加煅打加热的反复次数,并作为一种国家的工艺固定下来了,这就是百炼成钢工艺的起源。我国的百炼钢技术的萌芽出现在西汉时期;东汉时,百炼钢工艺已趋成熟,当时“炼”的工艺分为“三十炼”、“五十炼”、“百炼”等由此也产生了“百炼成钢”这一成语;魏晋南北朝是百炼钢的鼎盛时期。百炼钢碳分比较多,组织更加细密,成份更加均匀,所以钢的品质提高,主要用于制作宝刀、宝剑。7、灌钢法:大约在东汉末,可能出现炼钢新工艺“灌钢”法的初始形式;南北朝时,綦毋怀文对这一炼钢工艺进行了重大改进和完善;南朝齐、梁时的陶弘景首先记载了灌钢法。綦毋怀文的炼钢方法是:“烧生铁精,以重柔铤,数宿则成钢”,就是说,选用品位比较高的铁矿石,冶炼出优质生铁(含碳量2%到6.67%的称为生铁),然后,把液态生铁浇注在熟铁上(一般把含碳量小于0.05%的称为熟铁),经过几度熔炼,使铁渗碳成为钢(含碳量0.05%到2%的称为钢)。由于是让生铁和熟铁“宿”在一起,所以炼出的钢被成为“宿铁”。灌钢法是中国古代炼钢技术上一个了不起的成就。同百炼法等比较,其优点是(1)生铁作为1种渗碳剂,因熔化后温度高,加速向熟铁中渗碳的速度,缩短冶炼时间,提高生产率;(2)熟铁因为碳的渗入而成为钢,生铁由于脱碳也可以变成钢,增加了钢的产量;(3)在高温下,液态生铁中的碳、硅、锰等与熟铁中的氧化物夹杂发生反应,去除杂质,纯化金属组织,提高金属品质;(4)灌钢法操作简便,容易掌握,要想得到不同含碳量的钢,只要把生铁和熟铁按一定比例配合好,加以熔炼,就可获得。