⑴ 水泥混凝土裡摻的鐵渣粉有什麼要求謝謝
3.水泥生產工藝
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3.1生產方法
硅酸鹽類水泥的生產工藝在水泥生產中具有代表性,是以石灰石和粘土為主要原料,經破碎、配料、磨細製成生料,然後喂入水泥窯中煅燒成熟料,再將熟料加適量石膏(有時還摻加混合材料或外加劑)磨細而成。
水泥生產隨生料制備方法不同,可分為干法(包括半干法)與濕法(包括半濕法)兩種。
①干法生產。將原料同時烘乾並粉磨,或先烘乾經粉磨成生料粉後喂入干法窯內煅燒成熟料的方法。但也有將生料粉加入適量水製成生料球,送入立波爾窯內煅燒成熟料的方法,稱之為半干法,仍屬干法生產之一種。
②濕法生產。將原料加水粉磨成生料漿後,喂入濕法窯煅燒成熟料的方法。也有將濕法制備的生料漿脫水後,製成生料塊入窯煅燒成熟料的方法,稱為半濕法,仍屬濕法生產之一種。
干法生產的主要優點是熱耗低(如帶有預熱器的干法窯熟料熱耗為3140~3768焦/千克),缺點是生料成分不易均勻,車間揚塵大,電耗較高。濕法生產具有操作簡單,生料成分容易控制,產品質量好,料漿輸送方便,車間揚塵少等優點,缺點是熱耗高(熟料熱耗通常為5234~6490焦/千克)。
3.2 生產工序
水泥的生產,一般可分生料制備、熟料煅燒和水泥製成等三個工序。
(1) 生料磨製
分干法和濕法兩種。干法一般採用閉路操作系統,即原料經磨機磨細後,進入選粉機分選,粗粉迴流入磨再行粉磨的操作,並且多數採用物料在磨機內同時烘乾並粉磨的工藝,所用設備有管磨、中卸磨及輥式磨等。濕法通常採用管磨、棒球磨等一次通過磨機不再迴流的開路系統,但也有採用帶分級機或弧形篩的閉路系統的。
(2) 煅燒
煅燒熟料的設備主要有立窯和回轉窯兩類,立窯適用於生產規模較小的工廠,大、中型廠宜採用回轉窯。
①立窯:
窯筒體立置不轉動的稱為立窯。分普通立窯和機械化立窯。普通立窯是人工加料和人工卸料或機械加料,人工卸料;機械立窯是機械加料和機械卸料。機械立窯是連續操作的,它的產、質量及勞動生產率都比普通立窯高。近年來,國外大多數立窯已被回轉窯所取代,但在當前中國水泥工業中,立窯仍佔有重要地位。 根據建材技術政策要求,小型水泥廠應用機械化立窯,逐步取代普通立窯。
②回轉窯:
窯筒體卧置(略帶斜度,約為3%),並能作回轉運動的稱為回轉窯。分煅燒生料粉的干法窯和煅燒料漿(含水量通常為35%左右)的濕法窯。
a.干法窯
干法窯又可分為中空式窯、余熱鍋爐窯、懸浮預熱器窯和懸浮分解爐窯。70年代前後,發展了一種可大幅度提高回轉窯產量的煅燒工藝——窯外分解技術。其特點是採用了預分解窯,它以懸浮預熱器窯為基礎,在預熱器與窯之間增設了分解爐。在分解爐中加入占總燃料用量50~60%的燃料,使燃料燃燒過程與生料的預熱和碳酸鹽分解過程,從窯內傳熱效率較低的地帶移到分解爐中進行,生料在懸浮狀態或沸騰狀態下與熱氣流進行熱交換,從而提高傳熱效率,使生料在入窯前的碳酸鈣分解率達80%以上,達到減輕窯的熱負荷,延長窯襯使用壽命和窯的運轉周期,在保持窯的發熱能力的情況下,大幅度提高產量的目的。
b.濕法窯
用於濕法生產中的水泥窯稱濕法窯,濕法生產是將生料製成含水為32%~40%的料漿。由於制備成具有流動性的泥漿,所以各原料之間混合好,生料成分均勻,使燒成的熟料質量高,這是濕法生產的主要優點。
濕法窯可分為濕法長窯和帶料漿蒸發機的濕法短窯,長窯使用廣泛,短窯目前已很少採用。為了降低濕法長窯熱耗,窯內裝設有各種型式的熱交換器,如鏈條、料漿過濾預熱器、金屬或陶瓷熱交換器。
(3) 粉磨
水泥熟料的細磨通常採用圈流粉磨工藝(即閉路操作系統)。為了防止生產中的粉塵飛揚,水泥廠均裝有收塵設備。電收塵器、袋式收塵器和旋風收塵器等是水泥廠常用的收塵設備。
近年來,由於在原料預均化、生料粉的均化輸送和收塵等方面採用了新技術和新設備,尤其是窯外分解技術的出現,一種干法生產新工藝隨之產生。採用這種新工藝使干法生產的熟料質量不亞於濕法生產,電耗也有所降低,已成為各國水泥工業發展的趨勢。
3.3 生產工藝流程舉例
原料和燃料進廠後,由化驗室采樣分析檢驗,同時按質量進行搭配均化,存放於原料堆棚。 粘土、煤、硫鐵礦粉由烘乾機烘乾水分至工藝指標值,通過提升機提升到相應原料貯庫中。 石灰石、螢石、石膏經過兩級破碎後,由提升機送入各自貯庫。化驗室根 據石灰石、粘土、無煙煤、螢石、硫鐵礦粉的質量情況,計算工藝配方,通過生料微機配料系統進行全黑生料的配料,由生料磨機進行粉磨,每小時采樣化驗一次生料的氧化鈣、三氧 化二鐵和細度的百分含量,及時進行調整,使各項數據符合工藝配方要求。磨出的黑生料經過斗式提升機提入生料庫,化驗室依據出磨生料質量情況,通過多庫搭配和機械倒庫方法進行生料的均化,經提升機提入兩個生料均化庫,生料經兩個均化庫進行搭配,將料提至成球盤料倉,由設在立窯面上的預加水成球控制裝置進行料、水的配比,通過成球盤進行生料的成球。所成之球由立窯布料器將生料球布於窯內不同位置進行煅燒,燒出的熟料經卸料管、鱗板機送至熟料破碎機進行破碎,由化驗室每小時采樣一次進行熟料的化學、物理分析。根據熟料質量情況由提升機放入相應的熟料庫,同時根據生產經營要求及建材市場情況,化驗室將熟料、石膏、礦渣通過熟料微機配料系統進行水泥配比,由水泥磨機分別進行425號、525號普通硅酸鹽水泥的粉磨,每小時采樣一次進行分析檢驗。磨出的水泥經斗式提升機提入3個水泥庫,化驗室依據出磨水泥質量情況,通過多庫搭配和機械倒庫方法進行水泥的均化。經提升機送入2個水泥均化庫,再經兩個水泥均化庫搭配,由微機控制包裝機進行水泥的包裝,包裝出來的袋裝水泥存放於成品倉庫,再經化驗采樣檢驗合格後簽發水泥出廠通知單。
⑵ 鈦鐵渣用途
鈦鐵渣是鋁熱法冶煉鐵合金時產生的廢渣,數量相當大,平均每生產1t鐵合金就同時產生1.5t左右的鈦鐵渣.一、渣樣及渣樣組成渣樣系由上海某鐵合金廠提供.鈦鐵渣先用顎式破內碎機粗碎,然後再用球磨機粉碎容至250~320目.
⑶ 煉銅時為什麼加鐵渣
煉銅的時候加鐵渣含義是把鐵片放入硫酸銅溶液或其它銅鹽溶液中,可以置換出單質銅,這種方法就是現代濕法冶金的先驅。
濕法煉銅也稱膽銅法,其生產過程主要包括兩個步驟,一是浸銅,把鐵放在膽礬的溶液中,使膽礬中的銅離子被鐵置換成單質銅沉積下來;二是將置換出的銅粉收集起來,再加以熔煉。
⑷ 什麼是鐵渣 就是用火焰切割時融化的鐵塊,應該叫什麼還有他的鐵含量是多少
你的問題是否可以具體一點
鐵渣 有時候是指工廠生產中的切削下來的廢料
有時候是指鐵屑 有時候是鐵銹
⑸ 灰口鑄鐵件表面有鐵渣是什麼因素造成的
灰口鑄鐵件表面有鐵渣,可能是接觸了士氣。
⑹ 煉鐵的鐵渣,當地人叫(鐵屎)還有什麼用
可以做硅酸鹽水泥,也可做保溫材料岩棉,也可做輕質磚等等,用處大了。
⑺ 廢鐵渣有什麼用處
廢鋼渣、廢舊鋼渣鐵渣如何利用,怎樣處理
廢鋼渣、廢舊鋼渣鐵渣如何利用,怎樣處理?隨著我國經濟的快速發展,廢鋼渣鐵渣的產生量大幅增長,如果不加以利用,將逐漸成為社會的一大負擔,給社會、企業造成極大的污染和損失。
鋼渣中的Ca、Mg等均以氧化物形式存在,不需經過碳酸鹽的分解過程,因而還可以節省大量熱能。由於目前高爐利用高鹼度燒結礦或熔劑性燒結礦,基本上不加石灰石,所以鋼渣直接返回高爐代替石灰石的用量將受到限制。但對於燒結能力不夠、高爐仍加石灰石的煉鐵廠,用鋼渣作高爐熔劑的使用價值仍很大。
鋼渣也可以作化鐵爐熔劑代替石灰石及部分螢石。使用證明,其對鐵水溫度、鐵水含硫量、熔化率、爐渣鹼度及流動性均無明顯影響,在技術上是可行的。使用化鐵爐的鋼廠及相當一部分生產鑄件的機械廠都可以應用。
作煉鋼返回渣轉爐煉鋼每噸鋼使用高鹼度的返回鋼渣25kg左右,並配合使用白雲石,可以使煉鋼成渣早,減少初期渣對爐襯的侵蝕,有利於提高爐齡,降低耐火材料消耗,同時可取代螢石。我國有部分鋼廠已在生產中使用,並取得了很好的技術經濟效果。
回收廢鋼鐵鋼渣中一般含有7%~10%的廢鋼及鋼粒,我國堆積的1億多噸鋼渣中,約有700萬噸廢鋼鐵。在基本建設可以回收大量廢鋼鐵及部分磁性氧化物。水淬鋼渣中呈顆粒狀的鋼粒,磁選機很容易提取,可以作煉鋼調溫劑。
鋼渣可以經過選別將其有用的成分進行回收,可用礦渣磨機、浮選機等設備將鐵成分回收回來再利用,完全可以實現廢棄物再利用,也是非常好的途徑。
總之,鋼渣在鋼鐵廠內部作冶金原料使用效果良好,利用價值也高。我國礦源磷含量低於0.01%~0.04%的地區,鋼渣在本廠內的返回用量可以達到50%~90%。
近20年來,我國每年產生1000多萬噸鋼渣,利用率已達61%左右,鋼渣的處理經濟效益高達40元/噸左右。國外鋼渣的主要利用用途是,在鋼鐵公司內部自行循環使用,代替石灰作熔劑,返回高爐或燒結爐內作為煉鐵原料,也可以用於公路路基、鐵路路基以及作為水泥原料,改良土壤等。據調查,我國鋼渣綜合利用情況為:造地佔60%,築路佔23%,生產水泥佔6.4%,作燒結熔劑佔5.8%,其他佔4.8%
用作冶金原料
1、作燒結熔劑轉爐鋼渣一般含有40%~50%的CaO,1t鋼渣相當於0.7~0.75t石灰石。把鋼渣加工到小於8mm的鋼渣粉便可代替部分石灰石作燒結熔劑用,配加量視礦石品位及含磷量而定,一般品位高、含磷低的精礦,可加入鋼渣4%~8%。燒結礦塊率提高,風化率降低,成品率增加。再加上由於水碎渣疏鬆、粒度均勻,料層透氣性好,有利於燒結造球及提高燒結速度。
此外,由於鋼渣中的Fe和FeO的氧化放熱,節省了鈣、鎂碳酸鹽分解所需要的熱量,使燒結礦燃耗降低。鋼渣作燒結熔劑,不僅回收利用了渣中的鋼粒、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化錳和稀有元素(V、Nb……)等有用成分,而且成了燒結礦的增強劑,因而顯著地提高了燒結礦的質量和產量。
我國在鋼渣用於燒結方面進行了大量的研究工作,不少鋼廠取得了較好的效果。例如,濟南鋼廠在燒結礦中配入水淬轉化爐鋼渣後,其技術經濟效果為燒結機利用系數提高10%以上,轉鼓指數提高2%~4%,焦耗降5%,FeO降低2%。雖然鐵品位降低1%~2%,但高爐利用系數仍提高0.1t(d·m3),焦比降低31kg/t鐵。每噸鋼渣使用價值可達20多元。
廢鋼渣、廢舊鋼渣鐵渣如何利用,怎樣處理
⑻ 生鐵渣子一般是什麼規格的,我想從事鋼廠高爐煉鐵下來的生鐵渣 這行,希望有經驗的可以告訴我,謝謝。
看來樓主是外行啊!「生鐵渣子」行業上應該叫「高爐爐渣」。主要成分是CaO、SiO2、Al2O3、MgO,還有FeO少量物質等,貨源當然很多,一噸鐵大概產生350~450kg爐渣。不過好多優質鋼鐵企業自家搞個超細粉出口代替或做水泥用。
⑼ 中國鋼鐵冶煉業及世界鋼鐵冶煉業發展歷史
一、 生產工具的鐵器化與冶鐵業的發展
戰國以後,由於冶鐵技術的進步,社會經濟制度的變革,社會上對於鐵器需要量的增加,鐵礦的開采,鐵的冶煉和鑄造成為關系國計民生的重要手工業,因此,冶鐵業開始發展起來。在戰國時代開發的鐵礦已經不少,戰國時代的著作《山海經·五藏山經》所載產鐵之山就有37處,記錄屬南陽的就有「帝X之山『其陰多鐵』」,約在今河南省泌陽縣和南陽縣之間;另一處即「兔床之山,『其陽多鐵』」,約在今嵩縣和南陽縣之間。戰國時代各國都有冶鐵手工業,其中韓、楚兩國的冶鐵手工業最為發達,著名的冶鐵手工業地點也最多,當時的南陽已經成為戰國時代聞名的冶鐵中心。《荀子·議兵篇》記載:「宛鉅鐵(釒也),慘如蜂蠆。」至秦漢時期,鐵器和冶鐵技術在廣大地區已經得到了廣泛的傳播和使用。從考古中發現,西漢初年鐵制農具和工具已取代了銅、骨、石、木器,到西漢中期,隨著冶鐵技術的發展,鍛鐵工具增多,鐵兵器也逐步占據了主要地位,直至東漢,主要的兵器全部為鋼鐵所制,從而完成了兵器和生產工具的鐵器化進程。
西漢初年,冶鐵業可聽任商人經營。魏國的孔氏原經營冶鐵業,秦滅魏後,被強行遷到南陽,靠冶鐵成為巨富。西漢武帝時,武帝任用南陽的大冶鐵商孔僅為「大農丞,領鹽、鐵事」,管理全國的鹽鐵業,南陽成為全國設立鐵官的手工業基地之一。在南陽瓦房庄發掘的漢代冶鐵遺址中,就曾發現西漢時期的冶鐵遺物(熔爐基、耐火磚、鼓風管、鑄造用的模具及鐵器,包括鐵犁鏵、鐵耬鏵、鐵鍤、錛、斧等)。至東漢,南陽的冶鐵業在西漢基礎上,冶鐵作坊數量增多,規模空前擴大,技術顯著提高。建國後在南陽附近發現的冶鐵遺址就有:南陽市北關瓦房庄鑄鐵作坊遺址,桐柏張陂村的大張陂冶鐵遺址,桐柏縣鐵爐村遺址,南召縣太山廟、草店冶鐵遺址,方城縣趙河村冶鐵遺址,鎮平縣安國城鐵范、鐵鑄件遺址,西峽縣白石尖冶鐵石等。1959~1960年南陽市北關瓦房庄發掘的漢代冶鐵遺址,主要遺址面積達2800平米,發現了大量的冶鐵遺跡和遺物,其中熔爐9座,炒鋼爐8座,鍛爐1座。發現在當時的生產條件下冶鐵過程中使用了熱鼓風爐,這是我國早期使用的節約熱能的熔爐。鑄造使用的模和范近40種。由文物考古發掘的遺物可見,在當時南陽已經成為全國的冶鑄中心。
二、 冶鐵技術、工藝的發展
冶鐵技術在秦漢時期得到進一步的發展。高爐煉鐵已成為一種經濟而有效的煉鐵方法。高爐煉鐵從上邊裝料,下部鼓風,形成爐料下降和煤氣上升的相對運動。燃料產生的高溫煤氣穿過料層上升,把熱量傳給爐料,其中所含一氧化碳同時對氧化鐵起還原作用。這樣燃料的熱能和化學能同時得到比較充分的利用,下層的爐料被逐漸還原以至熔化,上層的爐料便從爐頂徐徐下降,燃料被預熱而能達到更高的燃燒溫度。這確是一種比較合理的冶煉方法,因而具有強大的生命力而長期流傳。其冶煉水平的發展表現在以下幾個方面:
第一,高爐煉鐵中的築爐技術達到了較高的水平。有的用含三氧化硅較高的黃色或紅色耐火粘土燒成的長方形或弧形的耐火磚砌築。南陽瓦房庄遺址出土的耐火磚,在不同部位耐火磚所用的材料、厚度、形狀均不相同。有的用直徑0.3~0.5cm的白色石英砂粒並摻有少量的細砂。有的用草拌泥、黃粘土及大量的石英砂混合而成,所用石英砂不僅有天然的,而且還有經過加工破碎的。這些耐火磚耐火強度達到1463℃~1469℃之間,這顯然是耐火土中摻入了含有二氧化硅相當高的砂石的結果。這種含二氧化硅相當高的酸性耐火材料,從我國古代高爐所出大都是酸性爐渣來看,是合適的。
第二,高爐煉鐵所用原料大部分已進行了加工。冶煉工人從長期的實踐經驗中發現,爐料的粒度整齊可以減少對煤氣的阻力。因此,在冶煉之前,就要對原料進行加工,在桐柏縣張畈村遺址中,曾挖出數以千噸計的礦石粉末,說明當時已十分注意對礦石的加工。
除了高爐煉鐵外,在西漢時期還發現有坩堝煉鐵技術。南陽市北關瓦房庄遺址中,就發現坩堝煉爐17座,其中3座較完整,都近似長方形。其中一座長3.6米,寬1.82米,深度殘存0.82米。爐的建築方法是,就地面挖出長方坑,留下爐門,周壁經過夯打後再塗薄泥一層。爐頂用弧形的耐火磚砌成,磚的大小不同,磚的內面敷有一層厚約1厘米的耐火泥,泥的表面還留有很薄的灰白色岩漿,磚的背面塗有較厚(約5厘米)的草拌泥。有一部分是用土坯和草拌泥券成。爐由門、池、窯膛、煙囪四部分組成。門在爐的最前端,當是用來裝爐和通風的,左右兩壁都經火燒,已成磚灰色。池在門內,周壁也燒成磚灰色,池底留有厚約1厘米的細砂,當是用作燃燒時的「風窩」的。爐膛為長方形,周壁糊有草拌泥,火燒較輕,當是盛放成行排列的坩堝和木柴、木炭等燃料的,爐的後部設有3個煙囪,當是排出爐煙用的。有的爐內填滿木柴灰,有的爐底堆有很多燒土塊和磚瓦碎片。發現坩堝3件,都是橢圓形的圜底陶罐,罐外敷有草拌泥厚約3~4厘米,泥的內部燒成紅磚色,表面則成光亮的深黑色,並存有一層灰白色光亮岩漿。另在一坩堝的內壁還粘有鐵渣的碎塊。從煉爐的結構以及流傳到後世的坩堝煉鐵法,可以推知當時的煉鐵方法是:先用碎塊礦石和木炭以及助溶劑混合配好,裝入坩堝,裝爐前,先在爐底鋪上一層適當數量的磚瓦碎片,使爐底通風;並留出許多「火口」放進易燃物,以便點火,接著就鋪上一層木炭,在木炭上安裝成行坩堝;然後在這層坩堝之上再鋪上一層木炭,在木炭上再安裝成行坩堝,待爐裝滿,便可以從「火口」點火,並加以鼓風,使坩堝中礦石還原溶化成生鐵。
第三,鼓風技術的發展。高爐煉鐵和冶鐵技術的發展,與鼓風技術的改進是分不開的。我國古代煉鐵高爐是用皮製的「橐」作為鼓風器的。隨著時間的推移以及經驗的積累,人們逐步改變了鼓風的方法。在大型的冶煉爐中不止有一個鼓風器,而是增加鼓風器和鼓風管,使得爐中燃料充分燃燒,提高爐子的溫度,加速冶煉的進程。在瓦房庄的冶鐵遺址中,有大量的鼓風管出土,其中有一部分帶有彎頭的陶制鼓風管,粗端內徑約100mm,細端內徑為50mm,長約400mm。由於陶胎鼓風管下測泥層被燒琉,經測定,其燒琉溫度當為1250℃~1280℃之間。從此溫度及挖掘出的實物可判斷,漢代南陽冶鐵爐裝有熱鼓風裝置(《南陽漢代冶鐵》,中州古籍出版社,1995年12月,第23頁。)。這種裝置利用爐口余熱把風管內冷風變成熱風鼓進熔爐,既提高了熔爐溫度,又縮短了冶煉時間,提高了鐵水質量。就鼓風動力而言,出現了「人排」鼓風動力,畜力鼓風,如「馬排」、「牛排」等。東漢建武七年(31),杜詩任南陽太守,創造了用水力鼓風的「水排」,並進行了推廣。利用水排鼓風,鑄造農具,比用人力鼓風要「用力少,見功多」,並取得良好的效果。現今發掘的桐柏縣張畈村的冶鐵遺址距礦山較遠,而是建在河流旁,很可能就是利用「水排」來鼓風的緣故。水排的發明和應用,不僅提高了鼓風能力,而且大大降低了成本,因而長期被冶鐵工業所沿用。像這樣以水為動力的鼓風機械,歐州在1100多年後才出現。
鼓風技術的改進,促進了冶鐵技術的發展。除了冶鑄生鐵技術的快速發展之外,還創造了鑄鐵柔化工藝,出現了灰口鑄鐵及球墨鑄鐵。在南陽市北關瓦房庄漢代冶鐵遺址出土的鐵器中,經分析檢驗,可以看到漢代的農具主要採用可鍛鑄鐵。在其中檢驗的12件農具中,有9件是可鍛鑄鐵,2件是鑄鐵脫碳鋼,1件是白口鐵。這表明在鑄鐵中已經採用了柔化技術。從質量上看,當時的鑄鐵柔化技術已相當穩定。在瓦房庄冶鐵遺址的東漢地層中出土的135號鐵钁,它的石墨組織雖不是出自鑄態,而是在高溫退火時形成的,但形狀規則接近球狀,邊緣也很光滑,從而提高了工件的機械性能。
三、 炒鋼、鑄鐵脫碳鋼及鑄造技術
為了適應社會對鋼鐵製品的需要,到西漢後期已創造了「炒鋼」技術。這種技術把生鐵加熱到熔化或基本熔化的狀態下加以炒煉,使鐵脫碳成鋼或熟鐵。
在南陽市方城縣趙河村漢代冶鐵遺址中也曾發現與鞏縣鐵生溝漢代冶鐵遺址中相同的爐型6座。這種炒鐵爐容積小,呈缶形,溫度可以集中;挖入地下成為地爐,散熱少,有利於溫度升高;爐下部作「缶底」狀,是為了便於裝料攪拌。此外,在南陽市北關瓦房庄冶鐵遺址中也發現幾座炒鋼爐,形制和構築方法大同小異,爐底還有鐵塊。從這個遺址發掘內容看,南陽瓦房庄的冶鐵作坊中,不僅鑄造鐵器,而且還用生鐵炒鋼或熟鐵,以此鍛制工具和其他構件。在此遺址中還出土有鑿、钁等,當是該作坊自製的鑿、钁等。通過考古資料證明,到東漢時期,炒鋼技術已很普及。南陽東郊曾出土一件東漢鐵刀,形制較特殊,類似炊事用刀,刀身有一道平行於刃部的鍛接痕跡,刀寬112厘米,長約17厘米,刀背厚約05厘米,保存較完好,是用炒鋼鍛制而成(河南省博物館等:《河南漢代冶鐵技術初探》,《考古學報》1978年第1期。)。
西漢後期已經創造了簡便的炒鋼爐,將生鐵炒煉成熟鐵或鋼的技術發展,標志著煉鋼技術發展到了一個新的階段,使得鋼材的產量大大提高,這對於當時生產工具的改進,鋼製品的推廣均具有重要的意義。
古代煉鋼以含碳量低的塊煉鐵或熟鐵為原料,採用滲碳的方法煉製成鋼(現在仍然使用此法),一種即以含碳量高的生鐵為原料,在固體狀態下脫碳制鋼。戰國時代已經採用了柔化處理工藝,將生鐵進行脫碳退火,得到了脫碳不完全的鑄鐵脫碳鋼件(李眾:《中國封建社會前期鋼鐵冶煉技術發展的探討》,《考古學報》,1975年第2期。),至漢代仍然使用這一工藝。如,南陽瓦房庄冶鐵遺址所出土的鐵斧,中心是白口組織,表層是鋼的成份。類似這樣的鐵器在其他遺址里也有發現。它們都是用白口鐵坯件,在氧化氣氛下退火,使外層脫碳,由表及裡依次成為純鐵素體、亞共析、共析組織,由於脫碳不完全,內部仍然是鐵,實際上是一種由鋼和鐵組成的復合材料。另一種情況是脫碳比較完全,已全部清除白口組織,但內層析出部分石墨。如南陽瓦房庄出土的一件鐵鑿,從外形看是鑄件,表面金相分析是鋼的組織,很容易誤認為是鋼鑄件。在漢代當時的技術條件下,沒有高於1500℃的高溫和相應的耐火材料,是不可能出現液態鑄鋼的。南陽瓦房庄出土的另一件鐵鑿,經檢驗,基體為過共析鋼,內層殘留石墨,證明它是經脫碳而成的鋼質工具。另外,在南陽瓦房庄冶鐵遺址中還有成形的薄鐵板出土,這些鐵板實際是經過脫碳熱處理的已成為含碳較低的鋼板,可以鍛打成器,實際上是創造了一種新的制鋼工藝。這樣就擴大了生鐵的使用范圍,增加了優質鋼材的來源,對於鋼鐵生產有重大的作用。
鑄鐵的熱處理技術在漢代有很大的發展,並臻於成熟。在南陽瓦房庄冶鐵遺址中所發掘的9件農具,經檢驗8件為黑心韌性鑄鐵,質量良好,有一些與現代黑心韌性鑄鐵已無大的差別。還有一部分白心韌性鑄鐵,白心韌性鑄鐵可製作耐沖擊、性能良好的手工工具,黑心韌性鑄鐵可製作耐磨的農具。在鑄制的鐵器中有一部分鐵鍤、鐵耬鏵、鐵钁即為白心韌性鑄鐵。
從發現的漢代冶鐵遺址來看,當時的作坊有以煉鐵為主而兼鑄鐵器的,也有專門鑄造鐵器的。而最初的鐵鑄件,是由煉鐵爐的鐵水直接澆鑄。在漢代,出現了專門的化鐵爐,這對於提高熔鐵的質量,獲得優質鑄件,有很大的好處。從南陽瓦房庄遺址看,化鐵爐的結構和築爐材料與煉鐵爐有明顯的區別,說明當時的煉鐵與化鐵的分工已很明確。
南陽瓦房庄冶鐵遺址出土化鐵爐7座,它的構築方法是:在平整的地面上,鋪築直徑約2.6m、厚50mm的草拌泥,燒成橙黃色,作為爐基。爐底是空心的,由整體基底、束腰式支柱、周壁與爐缸底部組成。基底約厚45mm,用羼有大量大顆粒砂的耐火粘土鋪成,砂的粒度在10mm左右。周壁和支柱的築爐材料與基底稍有不同。羼有大量小顆粒砂。周壁厚40~50mm,支柱直徑70~120mm,高70cm,根據遺址所出土的長方形耐火磚的尺寸來估算,支柱可能有15個左右,基上砌築爐缸底部。
爐體全用弧形耐火磚建造,從磚的內表面不同的熔融程度看,爐體可分為3個區域:爐口及其下三、四層磚(磚長36cm,寬17cm,厚6~9cm不等),爐襯略現熔融,有許多龜裂紋道,溫度最低,為預熱區。爐體中部的三、四層磚,爐襯均有燒琉,說明溫度較高,應是還原區。再往下三、四層磚,爐襯普遍燒琉,甚至全部流下,露出磚體,這里溫度最高,當是靠近風口的氧化區。依照耐火磚的高度及上述爐壁燒琉情況來推算,化鐵爐的爐體高度約為3~4m。
化鐵爐的爐壁分3層,弧形耐火磚是特製的成形磚塊,外敷草拌泥,厚約15~50mm,內搪爐襯,厚約40mm。根據出土時較完整的14塊耐火磚的弧度來看,化鐵爐最小外徑為1.16m,內徑為0.92m,最大外徑為2.3m,內徑為2.14m,其平均內徑有1.5m左右。經鑒定,耐火磚均有砂粒和粘土配製,從石英砂的顆粒組成看,有渾圓狀的和稜角狀的白石英和少量長石,說明除天然砂外,已使用了人工破碎的砂粒。石英顆粒有裂紋出現,玻璃相中析出針狀莫來石晶體,有流動結構,均說明當時化鐵爐能夠達到相當高的溫度。
從遺址中出土的大量鼓風管的情況推測,化鐵時有可能已試用換熱式熱風裝置,有一種陶質鼓風管,外敷厚約45mm的草拌泥,下層泥料表層燒熔下滴,靠近拐角處的泥料熔融順角流下,據測定溫度,燒琉溫度當在1250℃~1280℃之間。風管的這種燒琉狀態,有一種解釋認為,它可能是架設在爐頂上,作為預熱管道使用的。
此外,在出土的大量碎鐵塊和熔渣中,有不少梯形鐵板和鏵、鍤、錛、钁、鋤、斧等鐵器殘片(厚度約40~70mm)。這些遺物可能是化鐵爐所用原料,方形的鐵砧和鐵錘,既是鍛造工具,又是用來破碎原料的工具。大量的木炭渣表明所用燃料為木炭,爐中殘留木炭凝塊,有的與表面微熔的鐵塊凝結在一起,某些器形尚能辨認。由這種現象推測可能是分層裝料的結果。從出土的爐襯看,斷面明顯分成三層,至少已經過兩次停爐和補爐,補爐的材料與耐火磚所用材料相同。根據出土的遺物推測,對於這樣大的熔爐,當是半連續操作的,每過一定時間,出一次鐵水,澆注一批鑄范。當熔煉過久或鑄范已畢需適時停爐。這說明漢代工匠已很好地掌握了熔爐的操作程序。漢代鑄造技術,在戰國時代鑄造鐵器和銅器的技術上又有所發展。這時鑄造所用的范有泥范、陶范和鐵范,特別是鐵范的使用,使鑄造鐵器的質量及效率均有不同程度的提高。從南陽瓦房庄發掘出的各種模及范來看,其工藝過程大致如下:制模工人就地選取黃粘土,羼入35%左右的細砂,加水調泥,製成模版,然後精工細雕地挖模面,按照嚴格的尺寸要求,塑制不同模面上的各個部位的形體。模面制妥後,塗上塗料涼干,這是首先的必要的制模工序。在澆鑄之前,先合模,糊加固泥,再將鑄模送入窯中烘烤,到一定溫度之後停烘出窯,乘熱澆鑄鐵汁,在澆注時將澆口、冒口注滿鐵汁,以適應模腔收縮的需要。待鐵汁在模腔中凝固到一定程度之後,打開加固泥,脫去泥模,再打掉澆口鐵,即可獲得鐵質的鑄范。然後把鑄出的鐵上范、鐵下范進行合范,再將鐵范芯插入范腔中,並用某種鐵工具將鐵范捆紮夾固,以免澆注時鐵汁的熱漲作用而開裂。合范後,也可能入窯烘烤,乘熱澆注鐵汁,待鐵汁凝固到一定程度之後,打開鐵范,並打掉澆口、冒口鐵,便獲得產品。
鑄造技術方法的發展還表現在疊鑄技術方面。疊鑄技術就是把許多范片或范塊層層疊合起來,用統一的直澆道,一次澆鑄出多個鑄件。這種方法在戰國時已經發明(梓 溪:《談幾種古器物的范》,《文物參考資料》1957年8期。),它主要適用於小型鑄件的大量生產。到漢代疊鑄技術又有了進一步發展,如河南溫縣發掘的一處漢代烘范窯,出土有500多套疊鑄范,有16種鑄件,36種規格,一套范有4~14層不等,每層有1~6個鑄件,最多的一次可鑄84件,這樣就大大提高了生產效率。南陽瓦房庄冶鐵遺址出土有幾件疊堆微熔遺物和三至五個「V」字形鐵犁鏵套疊遺物等,充分證明南陽是最早採用雙堆疊鑄技術的冶鐵大郡。
鑄范的設計也相當科學,范腔之間的泥層很薄,為使范面緊湊盡可能減少吃泥量,有些范的直澆口製成扁圓形,合范用的榫卯定位結構也按此原則予以布置。范的外形與范腔相吻合,不少鑄范削去角部,使邊厚盡可能一致,不但可以減少范的體積和用泥量,而且使散熱更加均勻,提高鑄件質量。
范芯的製造,除自帶泥芯外,形狀簡單的用泥條捺入芯座內。復雜的,如車(車口)泥芯,用泥質對開式芯盒製成。南陽瓦房庄發現的東漢時期多堆式疊鑄(車口)范,范塊採用對開式垂直分型面,兩堆鑄范共用一個直澆道,使金屬實收率更高,澆注時間更少,說明疊鑄技術有了進一步的發展。
⑽ 鐵渣有多少 種類
1. 水渣又叫水淬礦渣,是一種很好的活性混合料. 但由於水渣硬度高且易磨性差,目前,僅有少量被水泥生產企業當作水泥摻合料使用,而大多數鋼廠都將水渣作為廢料堆放,不但佔有大量耕地,且污染環境. 2.高爐爐渣是冶煉生鐵時從高爐中排出的熔融硅酸鹽類物質;高爐冶煉時,從爐頂加入鐵礦石、燃料(焦炭)以及熔劑等,當爐內溫度達到1400~1500℃時,物料熔化變成液相,在液相中浮在鐵水上的熔渣,通過鐵口經主鐵溝撇渣器分離或渣口排出,這就是高爐爐渣。高爐爐渣是由脈石、灰分、熔劑和其他不能進入生鐵中的雜質組成的,是一種易熔混合物。高爐爐渣的處理方式主要有以下三種:高溫爐渣自然冷卻變成為堅硬的干渣;用水淬將高溫液態爐渣擊碎,變成為鬆散的水渣;用蒸汽或壓縮空氣將高溫液態爐渣擊散,變成為蓬鬆的渣棉。高爐水渣是綜合利用的好方法,先進的高爐水渣已經100%得到利用。目前,沖制水渣的工藝設備均能保證水渣的質量,玻璃化程度可以達到90%~95%,水渣平均粒度為0.2~3.0mm,水渣含水≤15%。高爐水渣的主要用途如下:(1)生產礦渣水泥。水渣具有潛在的水硬膠凝性能,在水泥熟料、石灰、石膏等激發劑作用下,可顯示出水硬膠凝性能,是優質的水泥原料。水渣既可以作為水泥混合料使用,也可以製成無熟料水泥。①礦渣硅酸鹽水泥,是用硅酸鹽水泥熟料與水渣再加入3%~5%的石膏混合磨細,或者分別磨後再加以混合均勻而製成的。礦渣硅酸鹽水泥簡稱為礦渣水泥。在磨製礦渣水泥時,高爐爐渣的摻入量對水泥的抗壓強度影響不大,而對抗拉強度的影響更小,所以其摻入量可以加入到占水泥重量的20%~85%。這樣,對提高水泥質量,降低水泥生產成本是十分有利的。②石膏礦渣水泥,是將乾燥的水渣和石膏、硅酸鹽水泥熟料或石灰按照一定的比例混合磨細或者分別磨細後再混合均勻所得到的一種水硬性膠凝材料。在配製石膏礦渣水泥時,高爐水渣是主要的原料,一般配入量可高達80%左右。這種石膏礦渣水泥成本較低,具有較好的抗硫酸鹽侵蝕和抗滲透性,適用於混凝土的水工建築物和各種預制砌塊。③石灰礦渣水泥,是將乾燥的水渣、生石灰或消石灰以及5%以下的天然石膏,按照適當的比例配合磨細而成的一種水硬性膠凝材料。石灰的摻入量一般為10%~30%,它的作用是激發水渣中的活性成分,生成水化鋁酸鈣和水化硅酸鈣。石灰摻入量太少,水渣中的活性成分難以充分激發;摻入量太多,則會使水泥凝結不正常、強度下降。石灰礦渣水泥可用於蒸汽養護的各種混凝土預製品,水中、地下、路面等的無筋混凝土和工業與民用建築砂漿。(2)生產礦渣磚和濕碾礦渣混凝土製品①礦渣磚,用水渣加入一定量的水泥等膠凝材料,經過攪拌、成型和蒸汽養護而成的磚叫做礦渣磚。用87%~92%水渣,5%~8%水泥,加入3%~5%的水混合,所生產的磚其強度可達到10MPa左右,能用於普通房屋建築和地下建築。此外,將高爐礦渣磨成礦渣粉,按重量比加入40%礦渣粉和60%的水渣,再加水混合成型,然後再在100~110MPa的蒸汽壓力下蒸壓6h,也可得到抗壓強度較高的磚。②濕碾礦渣混凝土,是以水渣為主要原料製成的一種混凝土。它的製造方法是將水渣和激發劑(水泥、石灰和石膏)放在輪碾機上加水碾磨製成砂漿後,與粗骨料拌和而成。濕碾礦渣混凝土的各種物理力學性能,如抗拉強度、彈性模量、耐疲勞性能和鋼筋的黏結力均與普通混凝土相似。而其主要優點在於具有良好的抗水滲透性能,可以製成不透水性能很好的防水混凝土;具有很好的耐熱性能,可以用於工作溫度在600℃以下的熱工工程中,能製成強度達50MPa的混凝土。此種混凝土適宜在小型混凝土預制廠生產混凝土構件,但不適宜在施工現場澆築使用。(3)用於隔熱填料。可代替硅澡土用於隔熱填料,節約成本。(4)生產礦渣微粉。高爐水渣經過超細磨,可作為生產礦渣微粉的主要原料。目前,有的把高爐水渣細磨後作為處理SO2的煙氣吸收劑。