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古代怎么炼钢的

来源:baiyundou.net   日期:2024-08-01

你见过炼钢时盛放钢液的容器吗?一个罐子样的东西,盛放被烧到一千多度的液体居然什么事都没有。

盛放钢水的容器为何能如此耐高温呢?

这种器皿叫坩埚,除了炼钢时用,在炼油和盛放化学物质时也会用到。它不会被熔化,不会被腐蚀,一副百毒不侵的样子。

那么这么厉害的玩意儿,到底是什么材料做的呢?

厉害的坩埚

坩埚是专门拿来给固体进行高温加热的容器,它可以根据生产规模、批量等因素专门定制型号和尺寸,保证被加工物质的纯度,适用性很强。

坩埚的制作有一定的流程,且标准严格

坩埚可以直接装上固态物质放到高温下烧制,里面的物质化成液态了,它纹丝不动。如果物质本来就是溶液状,需要浓缩、结晶或者蒸发,也可以直接放到坩埚里冷却。

因此,制作坩埚的材料也会根据用途有所不同。冶金时用的坩埚是生铁翻铸而成,可以拿来熔化铝合金、锌合金、铅合金等多种合金物质。

熔融氢氧化钠时,用的是不活跃金属做的坩埚,可以防止具有强碱性的氢氧化钠腐蚀。

不活跃金属做的坩埚适合用来盛放强腐蚀性物质

金属类的坩埚还有氧化铝坩埚、银坩埚、白金坩埚、镍坩埚,其他材料的有石英坩埚、石墨坩埚、瓷坩埚、碳化硅坩埚,每一种材料的坩埚熔点都不同,能接触的物质也不同。

不过,不管是哪种类型的坩埚,它的熔点都非常高,必须要保证所盛物质不会腐蚀它,化学反应或者加热的温度不会融化它

坩埚因为所盛物质的不同,制作材料也不同,种类繁多

在日常生活中,我们最常见的是炼钢的坩埚,钢的熔点是1500度左右,所以坩埚的熔点起码要超过1600度,否则很有可能被钢水熔化。

炼钢技术人类很早就掌握了,但有一点很好奇,古代没有那么先进的技术,炼钢的师傅是拿什么制作坩埚的呢?

古代炼钢人的如何炼制钢铁的呢?

1742年时,有个叫洪兹曼的英国人用黏土捏成的坩埚来烧制渗碳的铁料,由于黏土是多种矿物质混合而成的,含碳量高没有固定的熔点,粘性也好,只会到了一定的温度而软化。

因此,黏土坩埚在加热过程中继续吸收铁料中的碳,软化铁料,帮这人得到了一锅钢水。然后洪兹曼把钢水浇铸、锻打成自己需要的样子。这就是早期的石墨坩埚炼钢法

坩埚的进化史

欧洲冶金工业发展时,人们除了用石墨制作坩埚,还用石英和陶瓷这样的材料。石英的耐火度在1750度到1800度之间,陶瓷的熔点比石英还高,能达2000度以上,而且在高温作用下,依然能保持非常好的化学稳定性。

欧洲冶金工业发展时,坩埚材料已经有好几种了

欧洲人用这些坩埚来炼铜合金,还有高质量钢铁。随着工业技术的发展,更耐用的坩埚出现了,比如金刚石坩埚金刚石的熔点比陶瓷高多了,在3550度到4000度之间,无论冶炼什么金属都够用。

其实,要说到冶金,可以追溯到青铜器时期,那时候其实就有坩埚了。最早的青铜器出现在古巴比伦时期,距今已有6000多年历史

我国的青铜器出现则是在夏朝,虽然这个朝代没有相关的文字记录,至今仍有人对它存疑,但考古出土的青铜器是4000多年前的产物。

二里头遗址出土的青铜礼器

我国的司母戊鼎是目前世界上出土的最大的青铜器,古人在制作司母戊鼎时就已经用到了坩埚。

河南安阳的殷墟中出土过直径约为83厘米,厚度在4到5厘米之间的大型陶制坩埚。这样的坩埚每一个可以熔200千克的青铜,做好司母戊鼎至少需要6个坩埚。

古人制作司母戊鼎的时候就已经用到坩埚了

而陶器在新石器时代就出现了,所以,可以推测夏朝的青铜器也是用陶制坩埚烧制出来的。

早期的陶制坩埚有手柄,有倾倒口,非常先进,就算是1742年洪兹曼发明的黏土坩埚,也并不比几千年古人做的坩埚进步多少,可以想象古人的智慧有多么超群。

到了古罗马时期,随着加热技术的进步,坩埚冶金技术有了创新,渗碳法登上冶金舞台,用于生产黄铜

古罗马时期坩埚冶炼技术有了创新

由于要加热到900度,并且让氧化锌蒸发成气体与熔融铜结合,化学反应必须在封闭的容器中进行,于是坩埚加了盖子。

到了中世纪,几乎全世界的国家都掌握了一定的炼钢技术,坩埚再次有了很大升级,钢产品也出现了一种叫“乌兹钢”的高质量钢铁,可以用来制作战争用的盔甲等

现代高质量坩埚

到了现代,工业对钢的要求更高了,坩埚自然也要多次升级去满足炼钢的需要,材料也越来越复杂,不再局限于某一种单独材料,而是复合材料。

现代工业对于钢的高要求使得坩埚的材料变得更复杂了

前面提到过18世纪的黏土坩埚,现在用的石墨坩埚更加耐造,它用的主要材料是结晶形天然石墨

石墨是碳的同位异形体,通体呈灰黑色,不透明,化学性质稳定,熔点在3652度到3697度之间,沸点为4830度,并且耐腐蚀,不容易跟酸、碱等物质发生反应。

石墨坩埚虽然要氧化,但氧化的均匀,不容易吃金,生产的损耗很低。要是配上石英外套一起使用,效果更是翻番。除了冶炼钢和有色金属,石墨坩埚在电力行业中也非常重要。

石墨坩埚如今颇受欢迎,产量也很高

而除了石墨坩埚,钼坩埚也是现代坩埚中的佼佼者。

金属钼是一种任何动物都需要的微量元素,它的单质是银白色的金属,相当的坚韧,熔点在2620度左右,沸点更是高达4639度,是一种很难熔的稀有金属

钼膨胀系数小,强度和电导率都大,此外,它也耐腐蚀,且具有很好的导热性,冶金和稀土行业中都要用到它。

当然,钨坩埚也同样很厉害,从爱迪生当年用钨丝做电灯的灯丝就能看出它的高耐热性。钨的单质也是有光泽的银白色金属,硬度高,熔点为3410度,沸点比钼和石墨都高,在5660度的样子,化学性质较稳定。

钨能够充当电灯灯丝,可见它的高耐热性

而且钨除了能做坩埚炼钢冶金,还能作为高速切割金刚的工具和超硬模具,此外,很多光学、化学仪器的制作也少不了钨。

前面还提到过石英坩埚,但其实这种坩埚在现代炼钢中已经基本被淘汰了,因为石英的熔点和沸点都比较低,只有1750度和2230度的样子,用在光伏和半导体行业是不错的

石英砂的化学抗腐蚀性和惰性都不错,可以保证反应物的纯度,新能源公司可以用石英坩埚来生产单晶硅棒和硅片等高科技产品。

石英坩埚可以用来生产高科技产品

总而言之,坩埚耐高温,钢水浇不化,都得益于制作坩埚的材料和工艺手法

材料耐热性好、化学稳定性高、硬度高、导热性好等等优势都是坩埚不会熔化、不会破裂的保障。别说一千多度的钢水,等科技再上几个台阶,坩埚的质量会牛,说不定上万度的灼烧都不会伤它分毫。

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牧先叶3290古人炼铁最关键的一步反应的化学方程式是什么?(急……)炼钢的主要原料是生铁,在古代,人们把烧红的生铁放在铁砧上反复捶打最终使生铁转化为钢.... -
邰黛陈13950233318 ______[答案] 使生铁转化为钢,就是降低含碳量.所以最关键的一步反应的方程式为 C + O2 ==△== CO2

牧先叶3290谁知道钢铁是怎么样炼成的?
邰黛陈13950233318 ______ 国古代炼钢技术至迟发明于春秋晚期.由先秦到西汉中晚期,主要制钢工艺是块铁渗碳法;由汉代到明清,主要又是炒钢法和灌钢法,其次还有百炼钢法和炒铁渗碳法,汉魏南北朝时还有“铸铁脱碳钢”,汉代还有坩埚炼钢法.炒钢工艺主要生产一般的可锻铁(包括钢和熟铁),灌钢工艺主要生产含碳较高的刃钢,百炼钢是对普通炒钢的再加工.

牧先叶3290古代怎样得到炼铁的高温? -
邰黛陈13950233318 ______[答案] 转一篇文章给你看下,也许会有所帮助. 考古工作者曾经在湖南长沙杨家山春秋晚期的墓葬中发掘出一把铜格“铁剑”,通过金相检验,结果证明是钢制的.这是迄今为止我们见到的中国最早的钢制实物.它说明从春秋晚期起中国就有炼钢生产了,炼钢...

牧先叶3290求古代铁匠打造武器(剑)的详细流程 -
邰黛陈13950233318 ______ 我们知道,生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上,含碳量超过2%的铁,叫生铁;含碳量低于0.05%的铁,叫熟铁;含碳量在0.05%-2%当中的铁,称为钢.中国古代最早的炼钢工艺流程是:先采用木炭作燃料,在炉中将铁矿石冶炼成呈海绵...

牧先叶3290 炼钢的主要原料是生铁,在古代,人们把烧红的生铁放在铁砧上反复捶打,最终使生铁转化为钢.这也就是成语“千锤百炼”和“百炼成钢”的来历.请你写出... -
邰黛陈13950233318 ______[答案] 解析: 答案: 解析: 炼钢的主要原料是生铁,把生铁炼成钢的过程较复杂,主要反应原理是在高温条件下,用或铁的氧化物把生铁中所含的过量的碳和其他杂质转变为气体或炉渣除去,因此“千锤百炼”和“百炼成钠”中关键一步就是碳与反应.

牧先叶3290钢铁是怎样练成的 -
邰黛陈13950233318 ______ 关于冶铁: 冶铁技术是古代化学工艺的应用实例,也是应用化学知识的集中表现.人类最早炼得的铁,是铁矿石在800℃~1000℃条件下,由木炭还原直接得到的.江苏省六合县程桥出土的公元前6世纪前后东周墓内的铁凡、铁条,在湖南省长...

牧先叶3290最早的钢铁,是用什么冶练出来的
邰黛陈13950233318 ______ 最早的铁和现在的铁一样是矿石炼出来的. 最早的钢是铁打出来的. 最早的大批量钢应该是地炉炼钢法炼出来的. 5.12日,看你还没决定答案,我再补充点: 你到底是问钢还是铁啊??? 其实钢和我们平时说的铁准确的说都是铁碳合金.钢是...

牧先叶3290钢铁是怎么炼成的要详细过程 -
邰黛陈13950233318 ______[答案] 自然界中铁的蕴藏量极为丰富,占地壳元素含量的5%,居地球物质中的第四位.炼铁过程实质上就是将从自然形态--矿石等... 变得较坚硬,但在生产上仍嫌不足.人们在生产实践中又摸索出块炼钢的淬火工艺,这就进一步提高了块炼钢的机械性能.上述...

牧先叶3290钢铁是怎么样炼成的 -
邰黛陈13950233318 ______ 人的信念!人的坚强!人的磨练

牧先叶3290我国古代冶炼技术的出现由早到晚的顺序①炼铝 ②炼钢 ③炼铜 ④炼铁 -
邰黛陈13950233318 ______[答案] 顺序是:4、3、、2、1、我国在夏朝是人们就用铁制作农具.在商周时期炼铜做青铜器.在西汉年间就会炼钢.

(编辑:自媒体)
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