工業上用什麼治煉鋼鐵

㈠ 鋼鐵工業在我國國民經濟中處於十分重要的位置，工業上採用高爐冶煉，常用赤鐵礦、焦炭、空氣和熔劑（石灰

㈡ 冶煉鋼鐵許要那些原料

高爐冶煉用的原料

高爐冶煉用的原料主要由鐵礦石、燃料和熔劑三部分組成。

（一）鐵礦石

高爐冶煉用的鐵礦石要求成分穩定、含鐵品位高、脈石（礦石中有用部分與沒有工業價值的岩石或其它礦物伴生在一起，這些沒有用的部分叫脈石）少、有害雜質少、礦石粒度均勻、強度好、還原性好。鐵礦石含鐵量的多少（即品位高低），直接影響到煉鐵生產的各項指標。一般含鐵量在30％以上的鐵礦石才有開采價值。含鐵量在45％以下的礦石，一般需經選礦和造塊，才能入爐冶煉。含鐵量在55％以上的鐵礦石可以作為高爐富礦，經破碎後直接入爐冶煉。當前作為煉鐵原料的鐵礦石主要有：

（1）磁鐵礦。構造緻密，晶粒細小，有黑色條痕，具有強磁性，含硫、磷較高，還原性差，是我國當前主要的礦種。這類鐵礦主要產於鞍山、本溪、河北遷安等地，純礦石最高含鐵量為72.4％。

（2）赤鐵礦。顏色和條痕均為櫻紅色，無磁性，一般含硫、磷低，還原性好。我國的鞍山和宣化等地有相當儲量，純礦石最高含鐵量為70.0％。

（3）褐鐵礦。顏色為淺褐色、深褐色、黑色，一般含鐵低，但受熱脫水後，含鐵品位升高，含硫低，含磷有高有低，還原性能好。這種鐵礦石主要產於山西省平定和廣東省雲浮等地，純礦石

含鐵量在48％～63％之間。

（4）菱鐵礦。是鐵的碳酸鹽，經過焙燒，二氧化碳從礦石中分解出來，礦石品位立刻提高。所以，菱鐵礦是很易富集的礦石。我國四川省威遠、湖南省新化等地有少量生產，儲量不算多。

（5）釩鈦磁鐵礦。除含鐵外，還有金屬釩和輕金屬鈦，理論上釩鈦磁鐵礦的含鐵量為36.8％，含鈦31.6％，其餘是釩和氧。我國西南地區重要鋼鐵基地攀枝花鋼鐵公司所用的礦石就是釩鈦磁鐵礦。攀枝花鐵礦是我國大型礦山，儲量豐富，前景極佳。安徽馬鞍山和河北承德等地也有部分礦是含釩鈦磁鐵礦。

生鐵冶煉除用以上天然鐵礦石外，還用燒結礦、球團礦等人造富礦（品位級≥50％）作為主要原料。

（二）燃料

高爐用燃料包括焦炭和噴吹燃料兩大類。高爐對焦炭的要求是：具有合適的反應性，且含碳高、灰分和雜質低、強度好。焦炭在煉鐵過程中有三種作用：一是燃燒供給熱量（熱源）；二是作為料柱骨架（氣窗）；三是作還原劑。因此，焦炭中的含碳量越高越好。除了強度好和骨架作用外，高爐對噴吹燃料的要求及其作用與焦炭相同。但對其可磨性、燃燒性、粒度等有特殊的要求。

硫和磷極容易轉到鐵里而破壞鐵的優良性能，因此，希望燃料中含硫、磷等雜質越少越好。

燃料中的灰分要低，灰分高會降低燃料的熱值。

焦炭的機械強度要好，如果沒有足夠的強度，在爐料下降到風口之前，焦炭就被壓成碎末，堵塞爐料的空隙，影響高爐的透氣性。

高爐煉鐵主要用焦炭作燃料。焦炭含碳量較高，氣孔率高，最大的特點是機械強度（以轉鼓指數表示）高，能滿足大型高爐的要求。因此，目前在高爐煉鐵中一般都採用焦炭作主要燃料。20世紀60年代開始盛行噴吹技術（噴煤、油、天然氣等），目的在於部分取代寶貴的焦炭資源，但只能取代焦炭的還原劑和熱源兩個作用，而料柱骨架作用取代不了。焦炭是高爐煉鐵必不可少的燃料。

（三）熔劑

在鐵礦石中，除鐵以外，還有脈石及硫等有害雜質，在焦炭及煤粉中含有灰分，所以煉鐵時要加入熔劑，與脈石和焦炭及煤粉中的灰分及其它雜質化合，形成爐渣，以達到降低脈石熔點並使雜質、灰分與鐵水分離的目的。

高爐冶煉採用的熔劑主要有石灰石、白雲石、蛇紋石等。對熔劑的要求是：鹼性氧化物（主要是氧化鈣）的含量要高，而酸性氧化物（主要是二氧化硅和三氧化二鋁）的含量盡可能低，有害雜質硫、磷含量也要低，強度高，塊度適宜。

㈢ 中國的鋼鐵是如何冶煉的

鐵礦石是地殼的主要組成成分之一，鐵在自然界中的分布很廣，但是人類發現鐵和利用鐵卻比黃金和銅晚。首先，這是由於天然的單質狀態的鐵在地球上是找不到的，而且它容易氧化生銹；其次是它的熔點（1 539℃）比銅高得多，使它比銅難於熔煉。

人類最早發現的鐵是從天空落下的隕石。隕石中含鐵的質量分數很高，它是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物。考古學家曾經在今天伊拉克境內美索不達米亞（Mesopotamia）烏爾（Ur）城的古代蘇美爾人（Sumerians）的墳墓中，發現一把隕鐵製成的小斧。在埃及第五至第六王朝（公元前2400年前）的金字塔所藏的宗教經文中，記述著太陽神等當時重要神像的寶座是用鐵製成的。這顯然也是從隕石得來的，因為鐵在當時被認為是帶有神秘性的最珍貴的金屬。埃及人乾脆把鐵叫做「天石」。阿拉伯人傳說，天上的金雨落進沙漠里變成了黑色的鐵。在古希臘文里，「星」和「鐵」是同一個詞。

1972年，在我國河北省藁城縣台西村的商代（約公元前16世紀～約公元前1066）遺址曾出土一件銅鉞，上面鑲鑄有鐵刃。鉞（yuè）是我國古代一種像斧子的兵器。鐵刃銅鉞的發現表明我國勞動人民早在三千多年前已經認識了鐵，掌握鐵的鍛造性能，識別鐵與青銅在性質上的差別，能夠把鐵進行鍛打加工並和青銅鑄接成器，增強銅的堅韌性。鐵刃雖已全部銹蝕，但經過科學鑒定，證明鐵刃是用隕鐵鍛成的，因為鐵中不含有人工冶煉過程夾帶的硅酸鹽等雜質，同時鐵銹中含有鎳和鈷。

我國出土的用隕鐵鍛成的銅器還有：1931年，在我國河南浚縣出土的商末周初的鐵刃銅鉞和鐵援銅戈各一件，於解放前流入美國，現存華盛頓弗里爾藝術館。還有，1978年在北京市平谷縣南獨樂河出土的商代鐵刃銅鉞。

由於隕石來源極稀少，從隕石中得來的鐵對生產起不了什麼作用。只是隨著青銅熔煉技術的成熟，才逐漸為鐵的冶煉技術的發展創造了條件。雖然最初提煉出來的鐵在硬度和防腐蝕性能等方面都不如青銅，但是由於鐵礦在自然界中的分布比銅廣泛，而且鐵器的好些性能比銅器好，遂使鐵器能夠迅速取代青銅器和石器。

我國古代人民什麼時候開始使用鐵，雖然說法不一，但多數歷史學者和科技史研究者斷定是在公元前1 000年的前後。

從目前考古發掘的結果來看，我國最早人工冶煉的鐵是在春秋（公元前722～公元前481）戰國（公元前403～公元前221）之交的時期出現的。江蘇六合縣程橋鎮春秋墓出土的鐵條、鐵丸和河南洛陽市水泥製品廠戰國早期灰坑中出土的鐵錛（音bēn，削平木料的平頭斧）、鐵（音bó，古代鋤田除草的農具）是迄今為止能確定的我國最早的生鐵工具。經過冶金學家們檢驗，鐵條屬於早期的塊狀煉鐵鍛成的；鐵丸和鐵錛、鐵是生鐵鑄件。這些鐵器證明我國在春秋晚期出現塊狀煉鐵的同時或稍後就出現了生鐵冶鑄技術。人類在冶煉鐵的過程中，最初因鼓風設備的限制，煉出的鐵不能熔化，只是塊狀的海綿體熟鐵，性質柔軟，可鍛而不可鑄，不宜製作硬度較大的工具，只是在提高煉鐵爐的溫度後，才能得到熔融的生鐵，用於鑄造。

歐洲一些國家在公元前1 000年前後也生產塊狀煉鐵，但多廢棄不用，直到公元14世紀才使用鑄鐵，其間經歷了十分漫長的發展道路。而我國古代只用較短的時間就實現了這一技術的突破，出現了鑄鐵。

我國生鐵的發明是人類用鐵的重大發展，也是我國勞動人民對人類作出的一項重大貢獻。英國科學史學家貝爾納（J.D.Bernal）在他編著的《歷史上的科學》（伍況甫等譯.北京：科學出版社，1959年，82頁）一書中寫到：「在歐洲，實在直到14世紀，古代所用的鐵，總是在手力鼓風的小型泥爐內，用木炭經低溫還原法而製成的。把所得的海綿狀的未經熔過的純鐵錠，打成比較軟的熟鐵條，再經鍛工和熔接，就成一些更復雜的鐵製品。」又寫到：「在古時候，作為金屬的鐵卻有一個很嚴重的缺點，就是爐中鼓風不夠，就熔不了它，所以澆鑄就留給青銅獨用了，例外的是中國，早在公元前二世紀，中國已能鑄鐵。」這說明我國生鐵的出現比歐洲早1 000多年。

我國的生鐵鑄造技術，在很長的一段時期內一直處於世界領先地位。隨著產量的增加和技術的提高，除鐵制的生產工具、生活用具以及兵器外，又出現大型鑄造的宗教藝術品。如現存的西安雁塔里的大鐵鍾，是唐代（618～907）的作品；世界上著名的河北省滄州大鐵獅是五代後周廣順三年（公元953年）的作品；山西太原晉祠鐵人是北宋年代（960～1127）的作品。

我國煉鋼技術的發展也很早。漢朝趙曄所著的《吳越春秋·闔閭內傳》中記載著：「闔閭請干將鑄作名劍二枚。干將者，吳人也，與歐冶子同師，俱能為劍……干將作劍，采五山之鐵精……使童女童男三百人鼓橐裝炭，金鐵乃濡，遂以成劍。」闔閭是春秋末年今江蘇一帶的吳國君（公元前514～公元前496在位）。可見，距今2000多年前，我國勞動人民已能煉鋼，而且規模還不小。文中的「橐」（tuó）按今天的字意解釋是「一種口袋」，在古代是指鼓風用的皮囊；「濡」（rú）按今天的字意解釋是「沾」、「漬」，在古代又作「柔韌」講。

1978年8月5日的《人民日報》第二版刊出一則消息：「湖南省博物館長沙鐵路車站建設工程文物發掘隊，從一座古墓出土一口鋼劍，從古墓隨葬陶器的器形、紋飾以及墓葬的形制來看，可以斷定它是春秋晚期的墓葬。從而說明我國煉鋼技術的出現，至少應推前200年左右，即春秋戰國之交，而不是過去認為的戰國中、晚期。經取樣分析，這口劍所用的鋼是含碳量0.5%（質量分數）左右的中碳鋼，金相組織比較均勻，說明可能還進行過熱處理。」

我國到西漢（公元前206～公元23）中、晚期出現了利用生鐵「炒」成熟鐵或製成不同含碳量的鋼的炒鋼技術。這是將生鐵加熱成半液體、半固體的狀態，再進行攪拌，利用空氣或鐵礦粉中的氧，進行脫碳，以獲得熟鐵或鋼。1974年在山東蒼山縣出土的漢安帝永初六年（112）的鋼刀和1978年在徐州漢代磚室墓中發掘出的漢章帝建初二年（77）的鋼劍經鑒定都是以炒鋼為原料，經多次反復加熱折疊鍛打而成的。

歐洲用炒鋼法冶煉熟鐵的技術在18世紀中葉才開始出現，比我國要晚1 900餘年。

在漢代炒鋼技術的基礎上，到南北朝（420～581）時期，我國又出現了灌鋼技術。這是先將含碳量高的生鐵熔化，澆灌到熟鐵上，使碳滲入熟鐵，增加熟鐵的含碳量，然後分別用牲畜尿或油脂淬火而成鋼。淬火是鋼鐵的一種熱處理工藝，是將工件加熱到適宜溫度，隨即在水、油或空氣中冷卻，以提高鋼鐵的硬度和強度。

在歐洲的坩堝煉鋼技術發明之前，灌鋼法是一種先進的煉鋼技術，對後世有重大影響。

㈣ 一氧化碳可用來治煉鋼鐵嗎

可以用作還原劑將氧化鐵中的鐵還原出來,這也是高爐煉鐵的第二部反應,第一步是C+O2=2CO.

㈤ 工業上用於煉鋼的氣體是什麼

O 2 C 6 H 12 O 6 Ca（OH） 2

㈥ 最早的鋼鐵是用什麼方法冶煉出來的

首先是中國鋼鐵冶煉的歷史， 春秋時代是我國由奴隸社會向封建社會轉變的階段。促成這一社會變革的物質因素，是社會生產力的發展。
勞動工具是社會生產力發展的重要標志。鐵制工具的廣泛使用，促進了我國由奴隸制向封建制的過渡。商代用隕鐵製作了鐵刃銅鉞，說明對鐵的性質和鍛打嵌鑄的技術已經有了一定的認識和掌握，但當時尚不知人工煉鐵。
春秋時期，鐵器已經在農業、手工業生產中使用。農業生產中使用鐵鋤、鐵斧等。鐵器堅硬、鋒利，勝過木石和青銅工具。晉國用鐵鑄刑鼎，鑄鼎的鐵是作為軍賦向民間徵收的，可見晉國民間鐵已不少。在江蘇六合縣程橋、湖南長沙龍洞坡等地出土了春秋時的鐵器。戰國初或稍早已發明鑄鐵技術，這是我國勞動人民對冶金技術的重大貢獻，比外國早一千八百年左右。河北興隆縣壽王墳出土了大量戰國時的鐵范，其中有較復雜的復合范和雙型腔，還採用了難度較大的金屬型芯，反映了當時的鑄造工藝已有較高水平。戰國時發明的用柔化退火製造可鍛鑄件的技術和多管鼓風技術是冶金技術的重要成就，比歐洲早二千年左右。戰國時還掌握了塊煉鐵固態滲碳制鋼的方法和淬火技術。
塊煉鐵的方法也就是「固體還原法」。由於塊煉鐵是鐵礦石在較低溫度下從固體狀態被木炭還原的產物，所以質地疏鬆，還夾雜有許多來自礦石的氧化物，例如氧化亞鐵和硅酸鹽。這種塊煉鐵在一定溫度下若經過反復鍛打，便可將夾雜的氧化物擠出去，機械性能就改善了。從江蘇六合縣程橋東周墓出土的鐵條，就是塊煉鐵的產品。春秋末期和戰國初期的一些鍛造鐵器也是以塊煉鐵為材料。
在反復鍛打塊煉鐵的實踐中，人們又總結出塊煉鐵滲碳成鋼的經驗。從河北易縣武陽台村的燕下都遺址44號墓中曾出土79件鐵器，經分析鑒定，它們的大部分都是由塊煉鋼鍛成的，這證明至遲在戰國後期塊煉滲碳鋼的技術已在應用，塊煉鐵質柔不堅，塊煉鋼雖經滲碳處理，變得較堅硬，但在生產上仍嫌不足。人們在生產實踐中又摸索出塊煉鋼的淬火工藝，這就進一步提高了塊煉鋼的機械性能。上述燕下都出土的鍛鋼件，大部份是經過淬火處理的，這又表明在當時，人們對淬火工藝也較熟悉了。
生鐵的冶鑄工藝，在原料、燃料上與塊煉法基本一樣。它們之間主要的差別在冶煉溫度的不同。塊煉法的爐溫大約在1000(C左右，離純鐵的熔點（1534(C）相差很遠，而生鐵冶煉時，爐溫達到了1100-1200(C。在冶煉中，被還原生成的固態鐵會吸收碳，這種吸收隨著溫度的升高，速度就會加快。
另一方面吸收碳後，鐵的熔點隨之降低，當含碳量達到2.0%時，熔點降至1380(C；當含碳量達到4.3%時，熔點為最低，僅1146(C。在這種條件下，爐溫就可使鐵熔化，從而得到了液態的生鐵。液態生鐵就可以直接澆鑄成器，冶鑄過程簡化了，就使鐵器的生產有了大發展的可能。
江蘇六合程橋東周墓出土的鐵丸，洛陽出土的公元前五世紀的鐵錛、鐵鏟都是生鐵器物，這證明在塊煉法的同時，我國已出現生鐵冶鑄工藝。生鐵與塊煉鐵同時發展，是我國古代鋼鐵冶金技術發展的獨特途徑。世界上許多其他國家，從塊煉鐵發展到生鐵，大約經歷了上千年的時間。就拿歐洲一些國家來說，雖很早已有塊煉鐵，但出現生鐵則在公元十三世紀末和十四世紀初。
生鐵的生產效率高，鑄造性能又較好，這為廣泛使用鐵器提供方便。在冶煉生鐵的初期，由於溫度還不夠高，硅含量也較低，致使生鐵中的碳在冷卻凝固時不能成為石墨狀態，而成為碳化三鐵（Fe3C），與奧氏體狀態的鐵在1146(C共晶。因此，煉出的生鐵性脆而硬，鑄造性能雖好，但強度不夠，這種生鐵，人們稱它為白口鐵，它只能鑄造某些農具。從河北興隆燕國礦冶遺址出土的大批鋤、范等，就是由白口鐵鑄成的。
為了克服白口鐵的脆性，在戰國早期，人們就創造了白口鑄鐵柔化處理技術。所謂柔化處理就是將白口鑄鐵長時間加熱，使碳化鐵分解為鐵和石墨，消除了大塊的滲碳體，這對減少脆性、提高韌性可以起良好的作用。處理後的白口鐵就變成了展性鑄鐵。長沙出土的戰國鐵鏟，輝縣出土的戰國中期鐵帶鉤，易縣燕下都出土的戰國晚期鐵钁、鋤等，都是屬於這種展性鑄鐵。
漢代的鋼鐵冶煉技術
漢代的鋼鐵冶煉技術，在戰國的基礎上又有了長足的發展，勤勞的中國人民在這方面又有了不少的創造和發明。
漢代鐵金屬在工業、農業和軍事中的作用愈顯重要，官府對冶鐵業的管理越加嚴格，漢武帝時任用孔僅為大農丞，將鹽、鐵、稅利的巨業，收歸官府經營管理，實行一系列嚴格措施，使冶鐵業得到空前的發展。孔氏家族原本是梁國的冶鐵商賈，素有經營冶鐵的管理才能，所以他能在漢武帝時一躍而成為大司農丞要職，在任職的短短十餘年間，從組織管理到冶鐵技術和農具的推廣，做出了巨大的努力，為漢武帝的雄才大略的擴展提供了雄厚的經濟基礎。
西漢時「百煉鋼」的技術興起，使鋼的質量較前提高。這種初級階段的百煉鋼，是在戰國晚期塊煉滲碳鋼的基礎上直接發展起來的，二者所用原料和滲碳方法都相同，因而鋼中都有較多的大塊氧化鐵-硅酸鐵共晶夾雜物存在；但不同的是增多了反復加熱鍛打的次數。鍛打在這里不僅起著加工成型的作用，同時也起著使夾雜物減少、細化和均勻化，晶粒細化的作用，顯著地提高了鋼的質量。
從河北滿城一號西漢墓出土的劉勝佩劍、鋼劍和錯金寶刀，它們雖與易縣燕下都鋼劍所用的冶煉原料相同，但金相檢查表明，鋼的質量卻有顯著的提高，它正是「百煉剛」技術興起的產物。
西漢中期以後，又出現炒鋼。這是因為塊煉鐵雖然能製造滲碳鋼，而產量不大，效率很低，不能適應當時封建社會生產發展的需要，「供不應求」即生產量與需要量的矛盾，促使出現了用生鐵炒成為鋼的新工藝。但是生鐵的產量已相當大，用生鐵作為制鋼原料，是煉鋼史上的一次飛躍發展，也是一次重大的技術革新。
炒鋼的產生，即將生鐵炒到成為半液體半固體狀態，並進行攪拌，利用鐵礦粉或空氣中的氧，進行脫碳，藉以達到需要的含碳量，再反復熱鍛，打成鋼製品，利用這種新工藝煉鋼，既省去了煩難的滲碳工序，又能使鋼的組織更加均勻，消除了由塊煉鐵帶來的嚴重影響性能的那種大共晶夾雜物，使質量大大提高。1974年7月，山東蒼山縣東漢墓出土的東漢永初六年卅煉環首鋼刀，經有關單位鑒定就是用炒鋼為原料，反復鍛打而成的。
與此同時，百煉剛的原料也由原來的塊煉鐵，發展到用生鐵炒成的鋼或熟鐵做為原料，經過滲碳鍛打而成。這樣一來，原料的改變即鐵基體有了變化，使鋼的質量也隨之大大提高，從而百煉鋼也發展到成熟階段。
百煉鋼雖然是漢代風行一時的煉鋼工藝，但固體滲碳工序費工費時；而在炒鋼過程中控制鋼的含碳量則是一個復雜的工藝，比較難以掌握控制。生產的發展，必然要求進一步發展工藝簡單、保證質量而成本較低的煉鋼方法。為此在兩晉南北朝時期又出現了以灌鋼為主的煉鋼技術。
鋼鐵業在漢代的大發展，也從煉爐的形狀及冶煉設備上反映出來。西漢時期煉鐵的豎爐就已得到發展，爐型有了擴大。煉鐵已用石灰石作為熔劑。為了適應豎爐加大的需要，對鼓風設備也進行了改革。早期開始用皮囊人力鼓風，既笨重又不適用，後來在長期的生產實踐中，勞動人民不斷總結經驗，創造出新，採用畜力代替人力鼓風，出現了馬排，但還遠遠不能滿足高爐生產的需要。
公元31年，東漢後期南陽太守杜詩總結了南陽冶鐵工人的實踐經驗，創造了水力鼓風的「水排」。利用「水排」鼓風生產鋼鐵，比用人力、畜力鼓風「用力少，見功多」。我國「水排」的出現比歐洲早一千二百多年。到魏晉時期，得到了更廣泛的應用。
南北朝以後鋼鐵業的發展
我國古代的鋼鐵冶煉技術，在封建社會前期的這些重大創造發明，歷經南北朝以後得到普遍推廣，並且更趨成熟。
兩晉南北朝時，新的灌鋼技術興起了。這種方法是先將生鐵炒成熟鐵，然後同生鐵一起加熱，由於生鐵的熔點低，易於熔化，待生鐵熔化後，它便「灌」入熟鐵中，使熟鐵增碳而得到鋼。這樣，只要配好生熟鐵用量的比例，就能比較准確地控制鋼中含碳水平，再經過反復鍛打，就可以得到質地均勻的鋼材。這種方法比較容易掌握，工效提高較大，因此南北朝以後成為主要煉鋼方法。
關於灌鋼的技術，南北朝南齊、梁時期的醫學家兼煉丹家陶弘景（約452-536年）就較早地記敘說：「鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者，生指生鐵，鍒指熟鐵，這就是灌鋼。稍晚一些時候，北齊的道士纂母懷文也是較早的灌鋼的實踐者之一。據說他「造宿鐵刀，其法燒生鐵精，以重柔鋌，數宿則成鋼」。製成的刀還要用牲畜尿和油脂進行淬火。尿中含鹽，用以淬火，冷卻能力比水高；油脂作淬火劑，高溫冷卻快而低溫冷卻慢，可以減少鋼件變形和脆性；適當地配合運用，能夠獲得性能優越的淬鋼件。灌鋼技術在南北朝時已相當流行，這種方法是在炒鋼的實踐過程中逐步發展起來的。
關於鋼鐵的熱處理，其實早在南北朝以前，就已應用了由冷卻方法的差別來求得鋼鐵的不同硬度的淬火技術。在河北易縣燕下都出土的戰國時期的鋼劍、鋼戟，就已用淬火處理。我國早期文獻對此也有記載。這說明當時對淬火工藝已有一定的規律性認識。
南北朝發明的灌鋼這一技術，宋、元以來不斷發展，成為主要的煉鋼方法之一。宋代的沈括在其《夢溪筆談》中載有：「世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之團鋼，亦謂之灌鋼」。在煉鋼爐中把熟鐵條屈曲地盤繞著，把生鐵塊嵌在盤繞著的熟鐵條之間，用泥把爐密封起來燒煉，待煉成後再加鍛打，這樣，「灌鋼」就煉成了。利用生鐵的含碳量高和熔點低可以在溫度較低的時候先熔化，讓生鐵的鐵液灌入四周盤繞的熟鐵中，和留存在熟鐵內的氧化渣緊密地發生氧化還原作用，既使熟鐵中的渣除去，又使所含的碳達到適當的分量，而轉變成為品質較純的鋼鐵。
到了明代，這種灌鋼的冶煉方法基本上一樣，但操作略有不同。明末宋應星著的《天工開物》（1637年）載：「凡鋼鐵煉法，用熟鐵打成薄片如指頭闊，長寸半許，以鐵片束包尖（夾）緊，生鐵安置其上（原註：廣南生鐵名墮子鋼者，妙甚），又用破草覆蓋其上（原註：粘帶泥土者故不速化），泥塗其底下。
明代鍛制生產工具時，採用了「生鐵淋口」的方法，這種方法的原理是和灌鋼相同的。在《天工開物》上對此有詳細的描述。這種方法是利用熔化的生鐵，作為熟鐵的滲炭劑，使這種熟鐵的刀口煉成鋼鐵。這一創造性的技術成就，現在應用於一些小農具的生產上面。
生鐵淋口的方法再發展一步，就產生了蘇鋼的冶煉方法。這種方法相傳是蘇州煉鋼工人首先發明的。它實際上是在灌鋼基礎上發展起來的卓越成就。
在煉鋼方面，封建社會後期出現了把煉鐵爐流出的鐵水，直接流進炒鐵爐里炒成熟鐵的做法，減少了一步再熔化的過程。這樣就在鋼鐵冶煉史上出現了半連續性系統。這一創造在《天工開物》中，不僅有詳細的文字記載，而且還有圖說明。
在鼓風方面，北宋有一種可以移動的煉爐叫做行爐。在北宋《武經總要》中有「行爐圖」，其側面出現了梯形木風箱，說明至遲在北宋時就已經發明了用蓋板開閉來鼓風的簡單木風箱。在燃料上，宋代煉鐵已十分普遍使用煤了。明代方以智的《物理小識》則記載說：「……煤則各處產之，臭者燒熔而閉之成石，再鑿而入爐曰礁，可五日不滅火，煎礦煮石，殊為省力」。由此可見，至遲在明代不但懂得煉焦，而且用焦炭進行冶煉了。
我國古代的鋼鐵冶煉史上每一項發明創造，無一不是勞動人民辛勤勞動的結果，凝結著他們的智慧和血汗的結晶。
現在中國鋼鐵冶煉確實很差勁，但現在差，不代表以前就技不如人。在很長的一段時間里我們的鋼鐵冶煉技術是一度領先於世界的，絕不是某些人所說的不堪一擊。
言歸正傳：灌鋼法又叫團鋼法,或生熟法,是中國早期煉鋼技術一項最突出的成就。17世紀以前,世界各國一般都是採取熟鐵低溫冶煉的辦法,鋼鐵不能熔化,鐵和渣不易分離,碳不能迅速滲入。中國發明的灌鋼法,成功解決這一難題,為世界冶煉技術的發展做出劃時代貢獻。

1 古代冶煉技術的演進春秋以前,中國的冶煉技術處於比較原始的階段,當時使用的冶煉方法稱為「塊煉法」。當時煉鐵使用木炭作燃料,熱量少,加上爐體小,鼓風設備差,因此爐溫比較低,不能達到鐵的熔煉溫度,所以煉出的鐵是海綿狀的固體塊,稱為「塊煉鐵」。塊煉鐵冶煉比較費時,質地比較軟,含雜質多,經過鍛打成為可以使用的熟鐵。鋼鐵冶煉技術的進一步發展到「塊煉滲碳鋼」。出土文物表明,中國最遲在戰國晚期已經掌握這種最初期的煉鋼技術。人們在鍛打塊煉鐵和熟鐵的過程中,需要不斷地反復加熱,鐵吸收木炭中的碳份,提高了含碳量,減少夾雜物後成為鋼。這種鋼組織緊密、碳分均勻,適用於製作兵器和刀具。進一步發展到「百煉鋼」技術。人們在打制器物的時候,有意識地增加折疊、鍛打次數,一塊鋼往往需要燒燒打打、打打燒燒,重復很多次,甚至上百次,所以稱之為百煉鋼。百煉鋼碳分比較多,組織更加細密,成份更加均勻,所以鋼的品質提高,主要用於製作寶刀、寶劍。

在西漢中晚期,中國出現新的煉鋼技術「炒鋼」,這是在生鐵冶鑄技術的基礎上發展起來的一種煉鋼技術。大約在春秋末期,中國就已經發明生鐵冶鑄技術,以後經過長時間的實踐和探索,逐漸形成利用生鐵為原料的炒鋼技術。其基本方法是將生鐵加熱成半液體和液體狀,然後加入鐵礦粉,同時不斷攪拌,利用鐵礦粉和空氣中的氧去掉生鐵中的一部分碳,使生鐵中的碳含量降低,去渣,直接獲得鋼,這就是炒鋼技術。這項技術的發明是煉鋼技術的重大突破,使冶煉業能向社會提供大量廉價、優質的熟鐵或鋼,滿足生產和戰爭的需要。炒鋼的出現促進百煉鋼技術的發展,人們以炒鋼為原料,經過反復加熱、折疊、鍛打成質量很好的鋼件。但是炒鋼和百煉鋼技術還存在一定缺陷,如炒鋼工藝復雜,不容易掌握;百煉鋼費工費時。

2 綦毋懷文發展灌鋼法大約在東漢末,可能出現煉鋼新工藝「灌鋼」法的初始形式。南北朝時,綦毋懷文對這一煉鋼工藝進行了重大改進和完善。南朝齊、梁時的陶弘景首先記載了灌鋼法,北朝魏、齊間的綦毋懷文曾用這種方法製成十分鋒利的「宿鐵刀」。綦毋懷文,姓綦毋,名懷文,是中國南北朝時期著名冶金家。他生活在公元6世紀北朝的東魏、北齊間,具體生卒年代歷史上缺乏記載,只知道他好「道術」,曾經作過北齊的信州(今四川省奉節縣一帶)刺史。據史書記載,綦毋懷文的煉鋼方法是:「燒生鐵精,以重柔鋌,數宿則成鋼」,就是說,選用品位比較高的鐵礦石,冶煉出優質生鐵,然後,把液態生鐵澆注在熟鐵上,經過幾度熔煉,使鐵滲碳成為鋼。由於是讓生鐵和熟鐵「宿」在一起,所以煉出的鋼被成為「宿鐵」。灌鋼法是中國古代煉鋼技術上一個了不起的成就。同百煉法或炒煉法比較,其優點1)生鐵作為1種滲碳劑,因熔化後溫度高,加速向熟鐵中滲碳的速度,縮短冶煉時間,提高生產率。(2)熟鐵因為碳的滲入而成為鋼,生鐵由於脫碳也可以變成鋼,增加了鋼的產量。(3)在高溫下,液態生鐵中的碳、硅、錳等與熟鐵中的氧化物夾雜發生反應,去除雜質,純化金屬組織,提高金屬品質。(4)灌鋼法操作簡便,容易掌握。要想得到不同含碳量的鋼,只要把生鐵和熟鐵按一定比例配合好,加以熔煉,就可獲得。3 推動中國古代刀劍技術的發展綦毋懷文是一位出色的制刀專家,對前人造刀經驗進行研究、比較,經過不斷實踐,創造一套新的制刀工藝和熱處理技術。

綦毋懷文造刀的方法是:先把生鐵和熟鐵以灌鋼法燒煉成鋼,做成刃口,然後「以柔鐵為刀脊,浴以5牲之溺,淬以5牲之脂」這樣做出來的刀稱為「宿鐵刀」,極其鋒利,能夠一下子斬斷鐵甲30札。對於含碳量比較高的鋼,理想的淬火介質應該是:當工件在比較高的溫度650～400℃,具有較大的冷卻速度,在低溫300～200℃,具有較慢的冷卻速度。這就需要採用雙液淬火法。綦毋懷文先用動物尿、後用動物油進行雙液淬火,能夠造出品質很高的「宿鐵刀」。中國早在戰國時代就使用了淬火技術,但是長期以來,人們一般都是用水作為淬火的冷卻介質。雖然三國時的制刀能手蒲元等人已經認識到:用不同的水作淬火的冷卻介質,可以得到不同性能的刀,但仍沒有突破水的范圍。而綦毋懷文則實現了這一突破,他在製作「宿鐵刀」時使用了雙液淬火法,即先在冷卻速度大的動物尿中淬火,然後再在冷卻速度小的動物油脂中淬火,這樣可以得到性能比較好的鋼,避免單純使用1種淬火(即單液淬火)的局限。雙液淬火法,即在工件的溫度比較高的時候,選用冷卻速度比較快的淬火介質,以保證工件的硬度;而在溫度比較低的時候,則選用冷卻速度比較小的淬火介質,以防止工件開裂和變形,使其有一定的韌性。雙液淬火法是1種比較復雜的淬火工藝,這在當時沒有測溫、控溫設備的條件下,完全依賴操作及經驗,是一個了不起的成就。在綦毋懷文之前,中國古代的鋼刀大都用百煉鋼製成,這樣製作的刀劍雖然性能優異鋒利,但也存在不少缺陷,整把刀全部用百煉鋼製成,價格昂貴;如一把東漢時期的名鋼劍的價錢可以購買當時供7個人吃2年9個月的糧食。
而且百煉鋼製作刀劍費時費力。三國時,曹操命有司製作寶刀5把,用了3年時間。為此,綦毋懷文對制刀工藝進行了重大更新。這表明綦毋懷文對鋼鐵的性能有比較深刻的認識,而且能根據不同的用途合理選擇材質,發揮各種材質的優點,節省某些貴重材料,降低成本和費用。1把刀的背部、刃口實際起著不同的作用,因而要求具有不同的性能。

一般來說,刃口主要起刺殺作用,因而要求有比較高的硬度,這樣才能保證刀的鋒利,所以應該選擇含碳量較高、硬度較大的鋼來製造。而刀背主要起1種支撐作用,要求有比較好的韌性,使刀在受到比較大的沖擊時不致折斷,這樣就要選擇含碳量較低、韌性較大的熟鐵。綦毋懷文正是有了上述類似的認識,在製作刀具時才能夠將熟鐵和鋼巧妙的結合起來,將2者恰到好處地用在合適的地方,既滿足了鋼刀的不同部分的不同要求,又節省大量昂貴鋼材,利於鋼刀的推廣和普及。這種制刀工藝,今天還在沿用。

由於綦毋懷文和千百萬工匠的辛勤勞動,使中國古代冶金技術自立於世界之林。因此,當我們研究和總結古代科學技術成就的時候,不應該忘記綦毋懷文的功績。這是中國冶金史上的一項傑出成就和偉大創新,在世界煉鋼史上佔有一定地位。4 灌鋼法的進一步革新灌鋼法的出現,使鋼的產量和品質大大提高,為隋唐以後生產力的大幅度增長提供了條件。後來,灌鋼法又不斷發展。宋代又把生鐵片嵌在盤繞的熟鐵條中間,用泥巴把煉鋼爐密封起來,進行燒煉,效果更好。明代又有改進,把生鐵片蓋在捆緊的若干熟鐵薄片上,使生鐵液可以更好均勻地滲入熟鐵之中。不用泥封而用塗泥的草鞋遮蓋爐口,使生鐵可從空氣中得到氧氣而更易熔化,從而提高冶煉的效率。明中期以後,灌鋼法更進一步發展為蘇鋼法以熟鐵為料鐵,置於爐中,而將生鐵板放在爐口,當爐溫升高到1300℃左右,生鐵板開始熔化時,既用火鉗夾住生鐵板左右移動,並不斷翻動料鐵,使料鐵均勻地淋到生鐵液;這樣,既可產生很好的滲碳作用,又可產生劇烈的氧化作用,使鐵和渣分離,生產出含渣少而成份均勻的鋼材。直到現今,在蕪湖、湘潭、重慶、威遠等地人們還在使用;可見其影響的深遠。在17世紀以前,中國的煉鋼技術長期居於世界領先地位,受到各國地普遍贊揚。公元1世紀時,羅馬博物學家在其名著《自然史》中說:「雖然鐵的種類很多,但沒有一種能和中國來的鋼相媲美。」

㈦ 鋼鐵在各個領域中發揮著重要的作用．（1）工業上可用焦炭、石灰石、鐵礦石為原料來冶煉生鐵，其中焦炭的

（1）焦炭和二氧化碳在高溫下反應生成一氧化碳，且該反應是放熱反應，所以版工業上可用焦炭、石權灰石、鐵礦石為原料來冶煉生鐵，其中焦炭的作用是產生還原劑一氧化碳；產生熱量、提高爐溫；一氧化碳和四氧化三鐵反應生成鐵和二氧化碳，化學方程式為4CO+Fe₃O₄