钢材的生产要经过“炼铁—炼钢—轧材”三个阶段,基本过程是通过高炉将铁矿石冶炼成生铁,再通过转炉、电炉等将生铁、废钢等冶炼成为粗钢,再经过轧机轧制成我们常见的钢材产品。
高炉炼铁:所谓高炉炼铁即通过高炉将铁矿石、焦炭等冶炼为生铁的过程,生产1吨生铁大约需要1.6吨铁矿石和0.4吨焦炭。其中,焦炭的主要作用是提供热量与从铁矿石中还原出铁。生铁即为含碳量大于2%的铁碳合金,生铁坚硬、耐磨、铸造性好,但生铁脆,不能锻压。
根据生铁里碳存在形态的不同,可以将生铁分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等。其中,仅炼钢生铁可以用来炼钢,炼钢生铁占生铁总量的80%以上。
炼钢生铁:炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在,其断面呈白色,通常又叫白口铁。这种生铁性能坚硬而脆,是炼钢的原料。
铸造生铁:铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在,因其断口为灰色,又叫灰口铁。由于石墨质软,具有润滑作用,因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗位强度不够,故不能锻轧,只能用于制造各种铸件,如铸造各种机床座、铁管等。
球墨铸铁:球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在,其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢,它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能,有一定的弹性,广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等铸件以及多种机械零件。
另外,生铁也可分为普通生铁和合金生铁,前者包括炼钢生铁和铸造生铁,后者主要是锰铁和硅铁。合金生铁可以作为炼钢的辅助材料,如脱氧剂、合金元素添加剂等。