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氧化鐵的化學(xué)元素范文第1篇

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)爐工藝；冶煉原理；操作要求

1 轉(zhuǎn)爐冶煉目的

轉(zhuǎn)爐冶煉主要是將生鐵里的碳及其它雜質(zhì)（如：硅、錳）等氧化，產(chǎn)出比鐵的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能更好的鋼。鋼與生鐵的區(qū)別：首先是碳的含量，理論上一般把碳含量小于2.11%稱之鋼，它的熔點在1450-1500℃，而生鐵的熔點在1100-1200℃。在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。鋼具有很好的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能，可進(jìn)行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備工藝：如圖1所示。按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并加入適量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入氧氣（純度大于99%的高壓氧氣流），使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)。用純氧代替空氣可以克服由于空氣里的氮氣的影響而使鋼質(zhì)變脆，以及氮氣排出時帶走熱量的缺點。在除去大部分硫、磷后，當(dāng)鋼水的成分和溫度都達(dá)到要求時，即停止吹煉，提升噴槍，準(zhǔn)備出鋼。出鋼時使?fàn)t體傾斜，鋼水從出鋼口注入鋼水包里，同時加入脫氧劑進(jìn)行脫氧和調(diào)節(jié)成分。鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋制成各種鋼材。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中會產(chǎn)生大量棕色煙氣，它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳?xì)怏w等。因此，必須加以凈化回收，綜合利用，以防止污染環(huán)境。從回收設(shè)備得到的氧化鐵塵粒可以用來煉鋼；一氧化碳可以作化工原料或燃料；煙氣帶出的熱量可以副產(chǎn)水蒸氣。此外，煉鋼時，生成的爐渣也可以用來做鋼渣水泥，含磷量較高的爐渣，可加工成磷肥，等等。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質(zhì)量較好，以及建廠速度快、投資少等許多優(yōu)點。但在冶煉過程中都是氧化性氣氛，去硫效率差，昂貴的合金元素也易被氧化而損耗，因而所煉鋼種和質(zhì)量就受到一定的限制。

2 轉(zhuǎn)爐冶煉原理簡介：

轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐的外形就像個梨，內(nèi)壁有耐火磚，爐側(cè)有許多小孔（風(fēng)口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內(nèi)，又叫做側(cè)吹轉(zhuǎn)爐。開始時，轉(zhuǎn)爐處于水平，向內(nèi)注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)爐使它直立起來。這時液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，使鐵、硅、錳氧化 （FeO，SiO2，MnO，） 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應(yīng)遍及整個爐內(nèi)。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。最后，磷也發(fā)生氧化并進(jìn)一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。當(dāng)磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。這時應(yīng)立即停止鼓風(fēng)，并把轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進(jìn)行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。如果氧氣是從爐底吹入，那就是底吹轉(zhuǎn)爐；氧氣從頂部吹入，就是頂吹轉(zhuǎn)爐。

轉(zhuǎn)爐一爐鋼的基本冶煉過程。頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的操作過程主要由以下六步組成：

（1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動設(shè)備等并進(jìn)行必要的修補和修理；

（2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置）；

（3）降槍開吹，同時加入第一批渣料（起初爐內(nèi)噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰；3～5min后硅錳氧接近結(jié)束，碳氧反應(yīng)逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時渣料熔化，噪聲減弱）；

（4）3～5min后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉（隨吹煉進(jìn)行鋼中碳逐漸降低，約12min后火焰微弱，停吹）；

（5）倒?fàn)t，測溫、取樣，并確定補吹時間或出鋼；

（6）出鋼，同時（將計算好的合金加入鋼包中）進(jìn)行脫氧合金化。

3 轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備簡介：

3.1 轉(zhuǎn)爐（converter）

爐體可轉(zhuǎn)動，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉(zhuǎn)爐爐體用鋼板制成，呈圓筒形，內(nèi)襯耐火材料，吹煉時靠化學(xué)反應(yīng)熱加熱，不需外加熱源，是最重要的煉鋼設(shè)備，也可用于銅、鎳冶煉。

3.2 AOD精煉爐

AOD即氬氧脫碳精煉爐，是一項用于不銹鋼冶煉的專有工藝。AOD爐型根據(jù)容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。裝備水平也由半自動控制發(fā)展到智能計算機(jī)控制來冶煉不銹鋼。

VOD精煉爐

VOD精煉爐（vacuumoxygen decarburization），是在真空狀下進(jìn)行吹氧脫碳的爐外精煉爐，它以精煉鉻鎳不銹鋼、超低碳鋼、超純鐵素體不銹鋼及純鐵為主。將初煉鋼液裝入精煉包中放入密封的真空罐中進(jìn)行吹氧脫碳、脫硫、脫氣、溫度調(diào)整、化學(xué)元素調(diào)整。

3.3 LF精煉爐

LF（ladle furnace） 爐是具有加熱和攪拌功能的鋼包精煉爐。加熱一般通過電極加熱，攪拌是通過底部透氣磚進(jìn)行的。

轉(zhuǎn)爐傾爐系統(tǒng)

傾爐系統(tǒng)：變頻調(diào)速（變頻器+電機(jī)+減速機(jī)+大齒輪）

傾爐機(jī)構(gòu)：傾爐機(jī)構(gòu)由軌道、傾爐油缸、搖架平臺、水平支撐機(jī)構(gòu)和支座等組成。

4 轉(zhuǎn)爐煉鋼要求

低碳鋼是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要產(chǎn)品。由于轉(zhuǎn)爐脫碳快，鋼中氣體含量低，所以鋼的塑性和低溫塑性好，有良好的深沖性和焊接性能。用轉(zhuǎn)爐鋼制造熱軋薄板、冷軋薄板、鍍鋅板、汽車板、冷彎型鋼、低碳軟鋼絲等，都具有良好的性能。

轉(zhuǎn)爐冶煉中、高碳鋼雖然有一些困難，但也能保證鋼的質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐鋼制造的各種結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、硬鋼絲等都已廣泛使用。冶煉高碳鋼的困難是拉碳和脫磷。在C>O.2%時靠經(jīng)驗拉碳很難控制準(zhǔn)確，如果有副槍可借副槍控制，沒有副槍時需要爐前快速分析，這就耽誤了時間。高碳鋼終點（FeO）低，脫磷時間短，因此需要采用雙渣操作，即在脫碳期開始時放掉初期渣，把前期進(jìn)入渣中的磷放走，然而雙渣操作損失大量熱量和渣中的鐵，沒有特殊必要不宜采用。增碳法是冶煉中、高碳鋼的另一種操作法，這時吹煉操作和低碳鋼一樣，只是在鋼包內(nèi)用增碳劑增碳，使含碳量達(dá)到丘岡紳的要求。增碳劑為焦炭，石油焦等。中碳鋼的增碳量小，容易完成。高碳鋼增碳要很好控制，但軌鋼、硬線等用增碳法冶煉可以保證質(zhì)量合乎要求。

轉(zhuǎn)爐冶煉低合金鋼沒有特殊困難。冶煉合金鋼時，因為合金化需要加入鋼包的鐵合金數(shù)量大。會降低鋼水溫度，而過分提高出鋼溫度又使脫磷不利。所以冶煉合金鋼應(yīng)與爐外精煉相結(jié)合.用鋼包爐完成合金化。另外，隨著對鋼的成分的控制要求不斷嚴(yán)格，為減少鋼性能的波動，要求成分范圍越窄越好。這也需要在鋼包精煉時進(jìn)行合金成分微調(diào)的操作。

參考文獻(xiàn)：

氧化鐵的化學(xué)元素范文第2篇

關(guān)鍵詞 鐵塔；熱鍍鋅；工藝

中圖分類號TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）80-0178-02

一般情況下，建設(shè)電力鐵塔基本都是在野外，因為會受到長期的暴露，并且長時間的經(jīng)受各種惡劣天氣的影響，就會受到長時間的腐蝕，而在受到大氣腐蝕以后，其損失程度則會相當(dāng)?shù)膰?yán)重，甚至達(dá)到一半以上。但是，在鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中，對于防腐的方法也有幾種：熱噴涂鋅、陰極保護(hù)法、涂層法以及熱浸鍍鋅法等。

由于輸變電鐵塔一般應(yīng)用的都是角鋼，如果鍍鋅的效果沒有達(dá)到理想的程度，同時又受到了惡劣環(huán)境的影響，如果是鍍在沒有上鋅的那部分則會氧化并且出現(xiàn)鐵銹的現(xiàn)象，另一方面，如果是在惡劣的潮濕環(huán)境當(dāng)中，當(dāng)鐵銹又產(chǎn)生了電化學(xué)條件的反應(yīng)，則會把鐵銹給腐蝕掉。在實踐工作當(dāng)中，研究熱鍍鋅的工藝我們發(fā)現(xiàn)，一般鍍鋅層一般是由外到內(nèi)的，并且分為5層。在鍍鋅層的合金層當(dāng)中，主要的形成過程包括兩種：一種就是把鐵溶解在鋅中，而另一種則是形成的金屬化合物。而在鍍鋅的過程當(dāng)中其實就是一個形成金屬化合物的過程，也就是所謂的反應(yīng)過程。

1 形成鍍鋅層

在鋼制件以及在被熔融的鋅液當(dāng)中，這是經(jīng)過了一個非常復(fù)雜的過程，也是化學(xué)和物理的相互作用。如果鋅是處于在液態(tài)時，其金屬的熔點不管是高低，則均可能出現(xiàn)溶解以及侵蝕的作用。在鋼制件的表面進(jìn)行鍍鋅的過程當(dāng)中，主要會根據(jù)以下步驟而操作的，首先要把固體的鐵進(jìn)行溶解，再把鋅和鐵相結(jié)合并且對其化合物，并且也就產(chǎn)生了鐵，當(dāng)鋅和鐵的合金層的在其外側(cè)會聯(lián)結(jié)著一層純鋅，并且在進(jìn)行冷卻以后會結(jié)晶，所以，也就是說在熱浸鍍鋅的過程當(dāng)中則是根據(jù)擴(kuò)散的作用大小所形成的過程。

在我國眾多的鍍鋅行來當(dāng)中，一般大型輸變電鐵塔所應(yīng)用的工藝都是以工件脫脂酸進(jìn)行洗水，再通過清洗來提高鍍鋅烘干熱鍍鋅水冷卻的包裝檢驗。而對鍍鋅層的形成造成影響的幾道工序體現(xiàn)在幾個方面，并且都要按照步驟進(jìn)行操作。但是，生產(chǎn)熱鍍鋅的工藝時也會出現(xiàn)幾方面的缺陷，主要表現(xiàn)在：皺紋、漏鍍、不均勻的鍍層、灰暗層等多方面因素，但是漏鍍的缺陷則是最為常見的一個方面。由于影響輸電線路鐵塔熱浸鍍鋅出現(xiàn)漏鍍的存在因素有很多，并且不容易控制，而影響因素主要體現(xiàn)在幾個方面：第一，在工件的表面其沒有做好處理。 第二，在操作熱鍍鋅的工序時沒有按照規(guī)范進(jìn)行。第三，對于助鍍劑的溶液沒有控制在一個良好的參數(shù)范圍內(nèi)。第四，在鋅液的中夾會雜夾著其它有害成分。對此，只有準(zhǔn)確的了解漏鍍的具體原因，才能有效的用科學(xué)的方法對其進(jìn)行處理，并且把這一個缺陷很好的控制在一定范圍之內(nèi)。

2 對于熱鍍鋅的生產(chǎn)工藝流程

1）進(jìn)行除油處理。由于鐵塔熱鍍鋅是不具備專業(yè)的工序堿洗，而對于油漆的標(biāo)記也是應(yīng)用了磨光機(jī)磨的方法來進(jìn)行清除的。主要可以通過應(yīng)用往除銹液當(dāng)中適當(dāng)?shù)募右恍┍砻婊钚詣@種方法則是較為常見的一種方法。如果是遇到油污較多的螺栓和螺母時，則可以應(yīng)用化學(xué)的方法進(jìn)行去除；2）進(jìn)行除銹處理。這道工序是非常重要的，由于除銹的方式方法以及對其質(zhì)量的好壞都會影響到產(chǎn)品。一般情況下，鹽酸和氧化鐵的反應(yīng)是非常快的，而跟鐵的反應(yīng)則是相對較慢的，并且可以降低鐵耗，從而減少酸洗以及氫脆的現(xiàn)象等問題。但是，當(dāng)氯化亞鐵的溶解度出現(xiàn)較大時，而它的使用期限則會較長，而廢鹽酸也會被利用回收；3）進(jìn)行水洗處理。應(yīng)用水洗方法的重要目的則是為了除掉工件表面的雜質(zhì)，以避免鐵離子直接進(jìn)到熔劑當(dāng)中，但是，如果進(jìn)行水洗時就會給污染源造成一定的影響，因此，必須要應(yīng)用環(huán)保設(shè)備；4）進(jìn)行熔劑處理。把NH4CL作為熔劑時，則會體現(xiàn)出如果根據(jù)比例混合的應(yīng)用效果才是最好的。如果往熔劑當(dāng)中添加了一定量的KCL則可以有效的提高其亮度。在當(dāng)工件進(jìn)行浸鋅時，會在其表面漂浮著一些黑色和褐色的油狀物，也就是它的反應(yīng)生成物；5）對于浸鋅的處理。由于鋅液的化學(xué)成分主要是通過熱鍍鋅的生產(chǎn)工藝再向鋅液當(dāng)中加入適量的鉛，但這種方法是極其有害的，會增腐蝕的程度，從而造成鍍層變黑以及生長白銹等現(xiàn)象。同時，鉛的成份也會危害到員工的健康問題。在浸鋅的溫度上也會有一定的要求，由于浸鋅的溫度要求則應(yīng)和鋼鐵當(dāng)中的硅量相一致，而浸鋅的時間也是存在一定要求的，對于鍍層的厚度必須要和浸鋅的時間成為正比，而浸鋅的時間也應(yīng)該要和工件厚度進(jìn)行一定的匹配，如果工件的厚度較大，其浸鋅的時間則必須要較長，但是如果鍍層較厚時，則必須要對其鋅液成分進(jìn)行改變，并且也要控制好浸鋅的溫度，減薄鍍層。一旦出現(xiàn)引出的速度較快時，而鍍層則會越厚。在一般情況下，引出速度必須要和鋅液下流的速度相近時才是正確的， 但當(dāng)鋅液下流的速度則必須要和鋅液的含鐵量以及溫度相聯(lián)系，它是作為一個不定值的。在引出角度上看，應(yīng)盡量垂直引出，其引出的角度也應(yīng)大于45°為好。行車的吊鉤與鋅面的距離應(yīng)與鋅鍋的長度相等， 這樣才能保證工件表面光滑；6）對余鋅進(jìn)行清除處理。由于鐵塔熱鍍鋅是不需要進(jìn)行擦拭的，而且對于它的光潔度也是可以靠調(diào)整來進(jìn)行的，主要有幾個方面：第一，可以在鋅液當(dāng)中適量的加入合金，從而促使在鋅液的表面可以呈現(xiàn)出鏡面的效果；第二，應(yīng)盡可能的提高引出的角度，并且選擇好引出的速度；第三，可以應(yīng)用刷子去除余鋅以及鋅灰；7）進(jìn)行冷卻處理。一般的鐵塔熱鍍鋅通常都是應(yīng)用水進(jìn)行快冷，所以可以降低色差。而超低溫的低碳鋼，則可以不必下水，利用空氣便可以將其冷卻；8）進(jìn)行鈍化處理。應(yīng)用鈍化處理主要就是為了提高它的亮度，也是為了提高它的抗白銹能力。

3 主要的影響因素

1）由于化學(xué)元素會對熱鍍鋅造成很嚴(yán)重的影響，所以在生產(chǎn)工藝的過程中我們可以看出，一般在鋼中會含有很高量的C，從而這也就加劇了Fe-Zn 的反應(yīng)，也破壞了鍍鋅層的粘附性。但是，由于在鋼中還會含有一定量的Si，同時這也給鍍鋅造成很大的困難，當(dāng)硅的含量較高時，則會出現(xiàn)灰色的鍍層，并且促破壞粘附性，因此，必須要預(yù)防出現(xiàn)硅的氧化；2）對于材料的表面質(zhì)量也會造成熱鍍鋅的質(zhì)量影響，主要在表面會出現(xiàn)裂紋、結(jié)疤、表面的夾雜、劃傷、折疊等因素都會給鍍鋅造成一定的影響。此外，劃傷與裂紋對鍍鋅所造成的影響程度也是取決在它的深度，由于裂紋是存在一定深度的，所以酸洗是不能到達(dá)裂紋的底部。但是進(jìn)行鍍鋅時其氧化鐵皮是極易出現(xiàn)溶解的，其深度只要不會超過一定的范圍要求便可，所以一般是不會對鍍鋅造成影響和使用的。

4 結(jié)論

在應(yīng)用輸變電鐵塔的熱鍍鋅工藝時，由于會受到很多方面的因素影響，所以就會出現(xiàn)很多方面的問題，從而也直接影響到了鍍鋅層的工藝質(zhì)量。對此，我們必須要嚴(yán)格控制熱鍍鋅的生產(chǎn)工序、工藝以及操作等都必須要嚴(yán)格有效的實施監(jiān)控，并且制定出有效的方法進(jìn)行控制，從而提高輸電線路鐵塔熱鍍鋅的工藝水平。

參考文獻(xiàn)