坩堝煉鋼法
什么坩堝可以拿來煉鋼?至少要耐1500度
石墨坩堝的一個(gè)相當(dāng)重要的用途即是用來煉鐵煉鋼。這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量 (含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度)，可使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠高的溫度。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。
但是要注意，確保石墨坩堝爐襯良好，爐襯必須修好，盡可能同心，這樣可以避免火焰加熱爐中的火焰偏轉(zhuǎn)而沖擊坩堝，保證感應(yīng)爐處于正常工作狀態(tài)。
轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐的外形就像個(gè)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(shí)，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(dòng)轉(zhuǎn)爐使它直立起來。
這時(shí)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(duì)流作用，使反應(yīng)遍及整個(gè)坩堝爐內(nèi)。
中國(guó)古代為什么沒有發(fā)展出坩堝煉鋼法?
無(wú)論從文物考古資料還是文獻(xiàn)資料來看，中國(guó)除了西部少數(shù)民族地區(qū)有生產(chǎn)坩堝鋼的可能外，中原漢人聚居區(qū)一直缺乏鑌鐵生產(chǎn)的可靠證據(jù)。中國(guó)自始至終鑌鐵沒有大規(guī)模生產(chǎn)，一方面是中國(guó)自己的生鐵一生鐵脫碳鋼的鋼鐵技術(shù)體系非常完善，而外來的坩堝冶煉高碳鋼的工藝除了滿足少量統(tǒng)治階層內(nèi)部人員的享樂外并未有多少實(shí)際用途，遠(yuǎn)不及生鐵改善中國(guó)生產(chǎn)工具帶來生產(chǎn)力的進(jìn)步大;
另一方面，從兵器角度來看鑌鐵刀固然為利器，但是在宋代以后逐漸產(chǎn)生的火器技術(shù)將軍事技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)從以前冷兵器時(shí)代吸引到火器技術(shù)上以后，也使中國(guó)喪失了進(jìn)一步研究鑌鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)的動(dòng)力。元代雖然有西域各國(guó)的人士幫助中國(guó)生產(chǎn)鑌鐵，但是由于歷史短暫，加之統(tǒng)治階級(jí)的等級(jí)制度，沒有漢人集團(tuán)掌握這項(xiàng)技術(shù)的可能，終于導(dǎo)致了鑌鐵不能在中國(guó)中原地區(qū)生產(chǎn)且絕傳的結(jié)果。
煉鋼的方法有些什么?
1.電弧爐煉鋼
電弧爐的基本構(gòu)造如圖1所示。利用電弧產(chǎn)生的熱量來熔化爐料和提高鋼液過熱溫度。由于電弧爐不用燃料燃燒的方法加熱，故容易控制爐氣的性質(zhì)?？砂凑找睙挼囊?，使之成為氧化性或還原性。電弧爐成為在鑄鋼方面應(yīng)用最普遍的煉鋼爐。
2.感應(yīng)電爐煉鋼
煉鋼采用無(wú)芯感應(yīng)電爐，其工作原理和構(gòu)造鑄鐵的電爐相同。爐體結(jié)構(gòu)與外觀如圖2所示，主要包括感應(yīng)器和坩堝兩部分。但由于煉鋼需要消耗更多的熱量，故在輸入功率方面比同樣容量的熔煉鑄鐵用爐大。煉鋼用的感應(yīng)電爐依爐子容量(坩堝直徑)的不同而采用不同的頻率，容量在10kg左右的用高頻(10000Hz以上)，容量從100~500kg的用中頻(1000~3000Hz)，而容量在500kg以上的感應(yīng)電爐采用工業(yè)用電頻率(50Hz)。
3.平爐煉鋼
用煤氣或重油作燃料，與預(yù)熱送風(fēng)相混合，進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的火焰直接噴射在爐料上，進(jìn)行加熱和熔化，由于是火焰加熱，故爐氣呈氧化性，煉鋼過程中元素?zé)龘p較電爐重，平爐的容量大，一般自幾十噸至數(shù)百噸，適用于澆注重型鑄件。
4.鋼包精煉爐
用電弧爐熔化爐料，然后將鋼液傾入鋼包精煉爐中,用氬氣進(jìn)行吹煉，能有效地清除鋼液中的氣體和夾雜物，提高鋼液的質(zhì)量。在鋼包精煉爐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的氬氧脫碳(AOD)法和真空氬氧脫碳(VOD)法是冶煉高純凈度鋼液，特別是低碳的高純凈度鋼液的先進(jìn)方法，特別適用于生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼等鋼種。
