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氧化鐵的化學元素范文第1篇

【關鍵詞】轉爐工藝；冶煉原理；操作要求

1 轉爐冶煉目的

轉爐冶煉主要是將生鐵里的碳及其它雜質（如：硅、錳）等氧化，產出比鐵的物理、化學性能與力學性能更好的鋼。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、化學性能與力學性能，可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。

氧氣頂吹轉爐煉鋼設備工藝：如圖1所示。按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內，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，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，除去雜質。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，當鋼水的成分和溫度都達到要求時，即停止吹煉，提升噴槍，準備出鋼。出鋼時使爐體傾斜，鋼水從出鋼口注入鋼水包里，同時加入脫氧劑進行脫氧和調節(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。 氧氣頂吹轉爐在煉鋼過程中會產生大量棕色煙氣，它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳氣體等。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。氧氣頂吹轉爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質量較好，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，因而所煉鋼種和質量就受到一定的限制。

2 轉爐冶煉原理簡介：

轉爐煉鋼是在轉爐里進行。轉爐的外形就像個梨，內壁有耐火磚，爐側有許多小孔（風口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內，又叫做側吹轉爐。開始時，轉爐處于水平，向內注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉動轉爐使它直立起來。這時液態(tài)生鐵表面劇烈的反應，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，使反應遍及整個爐內。幾分鐘后，當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巨大的火焰。最后，磷也發(fā)生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。當磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。這時應立即停止鼓風，并把轉爐轉到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。如果氧氣是從爐底吹入，那就是底吹轉爐；氧氣從頂部吹入，就是頂吹轉爐。

轉爐一爐鋼的基本冶煉過程。頂吹轉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，檢查爐襯和傾動設備等并進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后硅錳氧接近結束，碳氧反應逐漸激烈，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（隨吹煉進行鋼中碳逐漸降低，約12min后火焰微弱，停吹）；

（5）倒爐，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）進行脫氧合金化。

3 轉爐煉鋼主要工藝設備簡介：

3.1 轉爐（converter）

爐體可轉動，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉爐爐體用鋼板制成，呈圓筒形，內襯耐火材料，吹煉時靠化學反應熱加熱，不需外加熱源，是最重要的煉鋼設備，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行吹氧脫碳、脫硫、脫氣、溫度調整、化學元素調整。

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行的。

轉爐傾爐系統(tǒng)

傾爐系統(tǒng)：變頻調速（變頻器+電機+減速機+大齒輪）

傾爐機構：傾爐機構由軌道、傾爐油缸、搖架平臺、水平支撐機構和支座等組成。

4 轉爐煉鋼要求

低碳鋼是轉爐煉鋼的主要產品。由于轉爐脫碳快，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。

轉爐冶煉中、高碳鋼雖然有一些困難，但也能保證鋼的質量。轉爐鋼制造的各種結構鋼、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%時靠經驗拉碳很難控制準確，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，只是在鋼包內用增碳劑增碳，使含碳量達到丘岡紳的要求。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量合乎要求。

轉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。所以冶煉合金鋼應與爐外精煉相結合.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行合金成分微調的操作。

參考文獻：

氧化鐵的化學元素范文第2篇

關鍵詞 鐵塔；熱鍍鋅；工藝

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

一般情況下，建設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的嚴重，甚至達到一半以上。但是，在鋼結構當中，對于防腐的方法也有幾種：熱噴涂鋅、陰極保護法、涂層法以及熱浸鍍鋅法等。

由于輸變電鐵塔一般應用的都是角鋼，如果鍍鋅的效果沒有達到理想的程度，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鐵銹的現象，另一方面，如果是在惡劣的潮濕環(huán)境當中，當鐵銹又產生了電化學條件的反應，則會把鐵銹給腐蝕掉。在實踐工作當中，研究熱鍍鋅的工藝我們發(fā)現，一般鍍鋅層一般是由外到內的，并且分為5層。在鍍鋅層的合金層當中，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，也就是所謂的反應過程。

1 形成鍍鋅層

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

在我國眾多的鍍鋅行來當中，一般大型輸變電鐵塔所應用的工藝都是以工件脫脂酸進行洗水，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在幾個方面，并且都要按照步驟進行操作。但是，生產熱鍍鋅的工藝時也會出現幾方面的缺陷，主要表現在：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)范進行。第三，對于助鍍劑的溶液沒有控制在一個良好的參數范圍內。第四，在鋅液的中夾會雜夾著其它有害成分。對此，只有準確的了解漏鍍的具體原因，才能有效的用科學的方法對其進行處理，并且把這一個缺陷很好的控制在一定范圍之內。

2 對于熱鍍鋅的生產工藝流程

1）進行除油處理。由于鐵塔熱鍍鋅是不具備專業(yè)的工序堿洗，而對于油漆的標記也是應用了磨光機磨的方法來進行清除的。主要可以通過應用往除銹液當中適當的加一些表面活性劑，這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，則可以應用化學的方法進行去除；2）進行除銹處理。這道工序是非常重要的，由于除銹的方式方法以及對其質量的好壞都會影響到產品。一般情況下，鹽酸和氧化鐵的反應是非常快的，而跟鐵的反應則是相對較慢的，并且可以降低鐵耗，從而減少酸洗以及氫脆的現象等問題。但是，當氯化亞鐵的溶解度出現較大時，而它的使用期限則會較長，而廢鹽酸也會被利用回收；3）進行水洗處理。應用水洗方法的重要目的則是為了除掉工件表面的雜質，以避免鐵離子直接進到熔劑當中，但是，如果進行水洗時就會給污染源造成一定的影響，因此，必須要應用環(huán)保設備；4）進行熔劑處理。把NH4CL作為熔劑時，則會體現出如果根據比例混合的應用效果才是最好的。如果往熔劑當中添加了一定量的KCL則可以有效的提高其亮度。在當工件進行浸鋅時，會在其表面漂浮著一些黑色和褐色的油狀物，也就是它的反應生成物；5）對于浸鋅的處理。由于鋅液的化學成分主要是通過熱鍍鋅的生產工藝再向鋅液當中加入適量的鉛，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和鋼鐵當中的硅量相一致，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，而浸鋅的時間也應該要和工件厚度進行一定的匹配，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行改變，并且也要控制好浸鋅的溫度，減薄鍍層。一旦出現引出的速度較快時，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，應盡量垂直引出，其引出的角度也應大于45°為好。行車的吊鉤與鋅面的距離應與鋅鍋的長度相等， 這樣才能保證工件表面光滑；6）對余鋅進行清除處理。由于鐵塔熱鍍鋅是不需要進行擦拭的，而且對于它的光潔度也是可以靠調整來進行的，主要有幾個方面：第一，可以在鋅液當中適量的加入合金，從而促使在鋅液的表面可以呈現出鏡面的效果；第二，應盡可能的提高引出的角度，并且選擇好引出的速度；第三，可以應用刷子去除余鋅以及鋅灰；7）進行冷卻處理。一般的鐵塔熱鍍鋅通常都是應用水進行快冷，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）進行鈍化處理。應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）由于化學元素會對熱鍍鋅造成很嚴重的影響，所以在生產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，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，當硅的含量較高時，則會出現灰色的鍍層，并且促破壞粘附性，因此，必須要預防出現硅的氧化；2）對于材料的表面質量也會造成熱鍍鋅的質量影響，主要在表面會出現裂紋、結疤、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裂紋的底部。但是進行鍍鋅時其氧化鐵皮是極易出現溶解的，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 結論

在應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，所以就會出現很多方面的問題，從而也直接影響到了鍍鋅層的工藝質量。對此，我們必須要嚴格控制熱鍍鋅的生產工序、工藝以及操作等都必須要嚴格有效的實施監(jiān)控，并且制定出有效的方法進行控制，從而提高輸電線路鐵塔熱鍍鋅的工藝水平。

參考文獻