工业纯铁是用于冶炼精密合金、高温合金、超低碳不锈钢、电热合金等重要的原材料。
工业纯铁主要由电弧炉、氧气转炉、电弧炉加炉外真空脱碳、氧气转炉加炉外真空脱碳等方法生产。不同工艺生产的工业纯铁各具特点:
1.电弧炉纯铁的特点:是早生产纯铁的方法,含碳量为0.025%,含氮量较高,受石墨电极增碳的影响,不能生产更低含碳量的纯铁。
2.氧气转炉纯铁的特点:可以生产含碳量小于0.01%的低碳纯铁,但其含氧量高,含氮量较低,只能生产品质一般的工业纯铁。
3.电弧炉或氧气转炉与炉外精炼双联法生产高品质纯铁的特点:纯铁含碳量为0.005%,磷、硫、氧、氮以及非金属夹杂物含量低,是目前品质的纯铁,国内太钢、宝钢、武钢、抚钢等都可以生产高品质纯铁 。
有的碳素结构钢还添加微量的铝或铌(或其它碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物微粒,以限制晶粒长大,使钢强化,节约钢材。在中国和某些国家,为适应专业用钢的特殊要求,对普通碳素结构钢的化学成分和性能进行调整,从而发展了一系列普通碳素结构钢的专业用钢(如桥梁、建筑、钢筋、压力容器用钢等)。
碳素钢是指通常含碳量小于1.35%的铁碳合金,其中还含有限量以内的硅、锰和磷、硫等杂质及其它微量的残余元素。碳素钢是近代工业中使用早、用量的基本材料,世界各工业国家,在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时,也非常注意改进碳素钢质量,扩大品种和使用范围。特别是20世纪50年代以来,氧气转炉炼钢、炉外喷吹、连续铸钢和连续轧制等新技术被普遍采用,进一步改善了碳素钢的质量,扩大了使用范围。碳素钢的产量在各国钢总产量中的比重,约保持在80%左右,它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业,而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面,也得到大量使用。
铁在自然界中分布极广,但是人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。这首先是由于天然单质状态的铁在地球上是找不到的,而且它容易氧化生锈,再加上它的熔点(1535℃)又比铜(1083℃)高得多,使它比铜难以熔炼。
人类早发现铁是从天空落下的陨石,陨石含铁的百分比很高(铁陨石中含铁90.85%),是铁和镍、钴的混合物。考古学家曾经在古坟墓中,发现陨铁制成的小斧;在埃及第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教经文中,记述了当时太阳神等重要神像的宝座是用铁制成的。铁在当时被认为是带有神秘性的珍贵的金属,埃及人干脆把铁叫做“天石”。在古希腊文中,“星”和“铁”是同一个词。