鋼鐵的基本生產(chǎn)過程，是首先獲得鐵礦石和焦煤等原料，然后把它們在煉鐵高爐內(nèi)煉制成生鐵；下一步再以生鐵為原料，用不同的煉鋼爐冶煉成鋼；鋼要鑄成鋼錠或連鑄坯形狀，再送到軋鋼機(jī)進(jìn)行軋制加工，或者經(jīng)過鍛造，最終成為可用的各種形狀的鋼材。
一、鐵礦石開采和加工
從地球誕生的那一天開始，鐵元素凝聚成的礦藏就非常不均衡地分布于世界各地。
鐵元素是以化合物的狀態(tài)存在于自然界中，尤其是以氧化鐵的狀態(tài)存在量特別多。在理論上來說，凡是含有鐵元素或鐵化合物的礦石都可以叫做鐵礦石。但是在工業(yè)上或者商業(yè)上來說，鐵礦石不但是要含有鐵的成份，而且必須有比較高的鐵含量，才有利用的價值。有較好冶煉性能和利用價值的，主要是赤鐵礦和磁鐵礦兩種。
赤鐵礦石
呈暗紅色或棕色的是赤鐵礦，它的主要成份為三氧化二鐵Fe2O3，比重大約5.26，多數(shù)含F(xiàn)e在70％以下，含O多于30％，是最主要的鐵礦石種類。
磁鐵礦石
呈黑灰色或夾雜金屬光澤的是磁鐵礦，它的主要成份為四氧化三鐵Fe3O4，比重大約5.15左右，理論最高含F(xiàn)e可達(dá)72.4％，含O最少27.6％，具有磁性，也是主要的鐵礦石種類。
有的鐵礦石埋藏淺，采用露天開采，猶如給地球開天窗一般地挖大坑，開采成本相對低一些。有些深部的鐵礦只能用井下巷道開采，與采掘地下煤炭的方法相類似。
馬鞍山鋼鐵公司南山露天鐵礦，使用鐵路電機(jī)車運(yùn)輸
露天鐵礦用電鏟與大型礦車運(yùn)輸?shù)穆?lián)合采礦作業(yè)
首鋼遷安水廠鐵礦使用的130噸電傳動1600馬力礦車，有6米多高
但是世界上含鐵達(dá)到66％以上的礦石不多，很多鐵礦的“品位”（也就是含鐵量）較低，可能也就是30％到50％之間，原礦石里的石頭成分太高，是不能直接用于煉鐵的。所以為了提高礦石原料當(dāng)中的含鐵量，要利用機(jī)械設(shè)備去除部分石頭雜質(zhì)，進(jìn)一步富集含鐵的成分，這就是要進(jìn)行“破碎”和“選礦”，其中的選礦環(huán)節(jié)都要大量用水。
選礦車間景象——球磨機(jī)和螺旋分級機(jī)
照片中這樣略小規(guī)模的赤鐵礦選場，每天可加工2000—3000噸含鐵60％左右“鐵精礦”。鐵精礦呈粉狀，一般稱為鐵礦粉，含鐵量高的可以達(dá)到62—66％。
選后得到的鐵礦粉
這樣的礦粉還不能直接裝進(jìn)高爐里冶煉，就象人們只在取暖爐里燒型煤一樣，必須人為地再把它們“捏”成塊狀，增加透氣和還原性。國際上通行的辦法是二次加工制造“燒結(jié)礦”和“球團(tuán)礦”，這兩樣“人造塊礦”同時提高了抗壓強(qiáng)度，有利于高爐冶煉。
鐵精粉原料中加入的燃料，經(jīng)過高溫點(diǎn)火后，燃燒放出大量熱量，使料層中礦物產(chǎn)生熔融，隨著燃燒層下移和冷空氣的通過，在1000—1100℃生成的熔融液相被冷卻而再結(jié)晶，凝固成具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的大塊燒結(jié)礦。
多孔隙的燒結(jié)礦
球團(tuán)礦的加工是先如同搖元宵一樣，把精礦粉混合配料進(jìn)行“造球”，然后也是上機(jī)焙燒，其規(guī)格沒有燒結(jié)礦那么大。
焙燒后的球團(tuán)礦
燒結(jié)礦和球團(tuán)礦就是可以加入高爐進(jìn)行冶煉的礦石原料。
二、采煤煉焦炭
現(xiàn)在世界上95％以上的鋼鐵生產(chǎn)，還在使用300年前英國人達(dá)比發(fā)明的焦炭煉鐵方法，所以煉鐵要有焦炭，主要是當(dāng)燃料用，同時焦炭也是還原劑，沒有它就不能從氧化鐵里置換出鐵。
焦炭不是礦物，而是要用特定的幾種煤混合“煉制”出來，一般的配比是肥煤25—30％，焦煤30—35％，然后裝入煉焦?fàn)t里炭化12—24小時后，形成堅硬多孔的焦炭。
焦炭成品
焦炭外觀與煤還是有幾分相像的，但是它的熱值很高，比煤純凈，幾乎就是純碳，而且重量要比煤輕一半以上，因為絕大部分雜質(zhì)都被清除掉了。
三、高爐煉鐵
高爐煉鐵是將鐵礦石與燃料（焦炭有雙重作用，一當(dāng)燃料，二作還原劑）、配料石灰石等，在高爐中熔化，使它在高溫狀態(tài)下發(fā)生還原反應(yīng)，從氧化鐵里還原出基本是以鐵元素為主的、含部分碳的“生鐵”，也就是鐵水。
煉鐵廠高爐外觀
高爐出鐵水
鐵水注入到鐵水包內(nèi)，運(yùn)輸去煉鋼廠，或送到鑄鐵機(jī)
如果鐵水不直接送去煉鋼，還可以鑄造成生鐵塊，儲存或到市場上銷售。
鑄造成型的生鐵塊
不過生鐵塊由于含碳量超過2％以上，所以很脆，落地就會摔斷。
直接用生鐵可以鑄造出各種鑄鐵產(chǎn)品，例如柴油機(jī)曲軸、鑄鐵管等。
四、煉鐵成鋼
鐵與鋼性質(zhì)上的根本區(qū)別，就是含碳量，含碳量低于2％才是真正的“鋼”。通常所說的“煉鋼”就是在高溫冶煉過程中使生鐵脫碳，把鐵變成鋼。常用的煉鋼設(shè)備是轉(zhuǎn)爐或電爐。
向氧氣轉(zhuǎn)爐內(nèi)倒入鐵水和廢鋼
轉(zhuǎn)爐煉鋼的原料包括85％左右的鐵水、10—15％的廢鋼兩類，再吹進(jìn)氧氣助燃，不用加任何燃料，依靠熾熱鐵水自身的物理熱能很短時間內(nèi)就把鋼煉好了。
150噸轉(zhuǎn)爐煉鋼景象
而電爐煉鋼要依靠外部的能源（電能）加熱熔化廢鋼和生鐵塊，它不用鐵水煉鋼。
大功率電弧爐在煉鋼
電爐出鋼，鋼水倒入鋼包
五、鑄造鋼坯
目前除了生產(chǎn)特殊鋼、大型鑄鋼件還需要少量鑄造鋼錠，用于鍛造加工以外，國內(nèi)外大批量生產(chǎn)普通鋼鐵基本廢棄了鑄造鋼錠——開坯——軋材的舊工藝，絕大多數(shù)采用把鋼水鑄造成鋼坯、再去軋材的辦法，稱為“連鑄”。
如果不等鋼坯降溫、中途不落地、直接送進(jìn)軋鋼機(jī)，可以“一火成材”制造出需要的鋼材產(chǎn)品。如果中途冷卻鋼坯，落地保存，鋼坯就可以成為市場銷售的商品。
鋼水正在澆入連鑄機(jī)
連鑄機(jī)效率高，可以設(shè)計同步生產(chǎn)3—8根方坯
連鑄大板坯
火焰切割方鋼坯
少量企業(yè)更為先進(jìn)，能夠采用先進(jìn)的“近終型”連鑄方法，直接把鋼水鑄成很薄的鋼帶坯，或型鋼坯，減少軋鋼機(jī)加工的環(huán)節(jié)，更加節(jié)省能源，增加效益。
碳素結(jié)構(gòu)鋼方坯成品
首鋼京唐鋼鐵公司的大板坯
六、鋼坯軋制成材
普通鋼材的種類繁多，常見的有各種型鋼、螺紋鋼、鋼板、帶鋼、鋼管等，有的要熱加工，有的需要冷加工，因此都要使用軋制鋼材的設(shè)備，稱為“軋鋼機(jī)”。
我們以熱軋棒材（圓鋼）和熱軋鋼卷兩個例子做簡單說明。
鋼坯再加熱到接近1000度
安陽鋼鐵公司260mm連續(xù)棒材軋鋼機(jī)
在軋機(jī)的碾壓下，鋼坯由粗變細(xì)，越來越接近產(chǎn)品最終直徑，送入棒材冷床進(jìn)行降溫。棒材多數(shù)用于加工機(jī)械結(jié)構(gòu)件等。
如果在最后一架棒材成品軋鋼機(jī)上使用花紋軋輥，就可以生產(chǎn)出螺紋鋼，也就是名為“鋼筋”的建筑結(jié)構(gòu)用材。
圓鋼在冷床上降溫，顏色由紅變黑
棒材成品堆成穩(wěn)固的垛型
國標(biāo)三級螺紋鋼，主要用于綁扎灌注鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
生產(chǎn)卷狀鋼材要使用熱卷連軋機(jī)。先軋出熱卷，此后進(jìn)一步用冷軋的方法加工出光潔度較高的冷軋鋼卷，以及再加工成涂鍍板卷。這種薄鋼材由于中間沒有斷頭，非常有利于象做服裝那樣，在鋼板上套裁切割，做出各種家用電器鋼板、汽車外殼等變形復(fù)雜的產(chǎn)品。
首鋼京唐鋼鐵公司2250熱連軋機(jī)在生產(chǎn)卷板
熱軋薄鋼板以卷狀交貨
首鋼京唐鋼鐵公司冷軋廠的冷軋卷產(chǎn)品
七、鍛造鋼材
根據(jù)不同的需要，有一部分特殊性能、或特殊形狀的鋼材，是無法用生產(chǎn)大批量產(chǎn)品的軋鋼機(jī)加工出來的，而要采用小批量、甚至僅僅生產(chǎn)一兩件的數(shù)量進(jìn)行生產(chǎn)。因此，煉鋼后需要鑄造若干個鋼錠，然后經(jīng)過加熱，在模鍛機(jī)、液壓機(jī)等特種加工設(shè)備上制成異形特種鋼材。特別需要說明的是，這一類鋼材有一半以上并不是在鋼鐵企業(yè)里生產(chǎn)出來的，它們的產(chǎn)地是大中型機(jī)械工廠。
我們以鍛造大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸件為例，來簡要形象地說明鍛造鋼材生產(chǎn)。
鍛造毛坯（鋼錠）經(jīng)過加熱后出爐
用4000噸鍛造水壓機(jī)加工大型軸件
鍛造出的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸
我們看到經(jīng)過怎樣的“千錘百煉”過程，鋼鐵產(chǎn)品終于誕生了。
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