冶金鑄造怎麼成柱狀或方塊狀

1. 什麼是鑄造

在模具中液態到固態的成型方法

2. 鋼鐵生產工藝流程

鋼鐵生產工藝主要包括煉鐵、煉鋼、軋鋼等流程，簡要解釋如下：

(1)煉鐵:就是把燒結礦和塊礦中的鐵還原出來的過程。焦炭、燒結礦、塊礦連同少量的石灰石、一起送入高爐中冶煬成液態生鐵(鐵水),然後送往煉鋼廠作為煉鋼的原料。

(2)爍鋼:是把原料(鐵水和廢鋼等)里過多的碳及硫、磷等雜質去掉並加入這量的合金成分。

(3)連鑄:將鋼水經中間罐迕續注入用水冷卻的結品器里,凝成坯殼後,從結晶器以穩定的速度拉出,再經噴水冷卻,待全部凝固後,切成指定長度的連鑄坯。

(4)軋鋼:連鑄出來的鋼錠和連鑄坯以熱軋方式在不同的軋鋼機軋製成各類鋼。

3. 粉末冶金與鑄造冶金的異同點

1. 原料
鑄造——鑄造原料不受限制，可以是狀，板、帶、棒等；
粉末——金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料。
2. 工藝
鑄造——是利用材料從液態到固態的相變進行成型，金屬完全融化，最終產品的組織結構發生變化。
粉末——是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、復合以及各種類型製品的工藝技術。
3. 熱處理
鑄造——根據不同的材料及性能要求可以有不同的熱處理工藝，例如鋁合金的退火、淬火、固溶處理，時效強化等；
粉末——常規的粉末冶金方法，材料不能完全緻密，不可避免產生一些空隙，會降低其強度，根據材料性能不同的要求，決定燒結後是否熱處理，一般會通過淬火與回火能提高材料的性能。
4.組織控制
鑄造——鑄造的組織一般較為緻密。
粉末——粉末由於原料較為細小，通過工藝控制，可以獲得晶粒均勻、細小的微觀組織，完全避免了鑄造產生的成分及微觀組織偏析。然，粉末冶金的材料要經過熱等靜壓，普通燒結的材料緻密性不如鑄造好。

4. 古代鑄造器皿過程

一 陶范鑄造的工藝流程 所謂陶范鑄造，是將金屬熔煉成符合一定成分要求的液體並傾倒入預先制好的陶質鑄型中，經冷卻凝固、清整處理後得到有預定幾何形狀和物理化學性能的器件的工藝過程，這是是一個復雜的多工藝過程，其典型工序流程如下：

圖1 青銅器鑄造工序流程（引自《中國上古金屬技術》）

殷墟鑄銅遺址從未發現煉爐和煉渣，表明冶煉和鑄造工藝是分地進行的。因此，安陽的青銅生產工序不包括上圖的左邊第一個方框里的礦石開采和粗煉，但不排除有精煉的工序。由上圖可見，在澆注開始之前，制備陶范的工序和熔煉合金的工序是同步進行的。以下我們概述各個環節的具體做法（鑄型的製作部分詳見即將發表於《考古》的《殷墟青銅禮器鑄型製作工藝》，本文從簡）。

（一） 鑄型的製作

1、造型材料的選取和制備
這一步驟即圖1所示的泥料選取和泥料加工工序。
為了解殷墟時期造型材料的選擇和制備工藝，必須對鑄銅遺址出土的陶范進行科學檢測。迄今為止，殷墟已發現的幾處較大的鑄銅遺址中，只有苗圃北地和孝民屯東南地出土的部分陶范做了較為詳細的檢測。檢測結果表明：殷墟陶范採用當地的粘土，經淘洗、練泥、陳腐的工序進行處理，並添加河砂、蚌粉（或其它硅酸鹽物質）、植物質等羼和料，主要是為增加陶范的耐熱急變性能，改善鑄造性能。相比而言，芯中含更多羼和料，以具有更好的耐熱度和潰散性。陶范添加的羼和料的數量多於陶器，這可能與鑄造性能的要求有關。陶范的分型面上有刷塗紅色細泥漿或者煙熏的現象，可能是為提高表面質量所採取的舉措。
必須指出，究竟使用何種粘土，是地下的生土，還是河流的沉積土，一直存在討論。而使用化學方法進行分析，難以得出直接的結論。目前筆者正在與威斯康辛大學的Jim Stoltman教授合作，利用偏光顯微鏡分析陶范的物理結構，了解原材料的選擇和孱和料的添加等工藝。從某種意義上說，這樣的做法更便於恢復歷史的本真。先民們在對材料進行改性的時候，首先看到是它的物理性能的變化。比如淘洗，主要目的就是提高含泥量，雖然化學分析顯示氧化鈣有降低，但這不是古人的目的。換言之，可以通過氧化鈣的降低的現象反證造型材料可能經過淘洗，特別是面料經過淘洗。

2 鑄型的設計和製作
鑄型通常是由范、芯以及芯撐組合而成的帶有內部空腔的封閉實體，空腔即為待鑄物體的形狀。范形成器物的外表，芯則形成器物的內腔、孔以及某些中空部分。范與范的結合面謂之分型面。
殷墟鑄型的做法是將陶土塑製成模，可能採用了類似陶器的製作工藝，模的形狀是按照制范的需要設計的，因此較大器物的模一般是按照不同的部位分別製作，整體模型中不必要的部分會被省略，以節約材料和工時。模上花紋的製作有兩種形式，一種是在表面貼附泥片，上面雕刻花紋；一種是在模的表麵塑制主體花紋的輪廓，再用硃砂描繪次一級花紋的線條。
用模翻范，在范上剔刻花紋的細部，有些花紋是直接在范上模印或刻制的，如�1�7肩部的圓渦紋（如圖9），這種做法可視作侯馬時期模印法的先聲。
安陽陶范有兩種做法，即李永迪命名的I式范和II式范。前者分型面上沒有榫卯，背部光滑，僅有一個水平或垂直的凸棱，較薄，可能主要在三家莊階段和殷墟一期使用。I式范中有些花紋范，多為一組較窄的花紋，可能是嵌入外面的陶范使用的。II式范主要在殷墟二期以後使用，它的背部凹凸不平，為指窩按壓的痕跡，分型面上有榫卯。
針對不同形狀和種類的青銅器，一般是按照垂直和水平兩個方向來分范，分范的形式比較復雜，這一問題將另文詳述。使用復合范的辦法製作高浮雕獸頭，即在器物范上留下空腔，在凹槽內放置一塊范泥，用活塊獸頭模壓印出獸頭，也有可能鑲嵌小獸頭范。
由於對耐火度、退讓性和潰散性的高要求，芯很可能是單獨製作的，而並非如石璋如所言是完全用模颳去鑄件壁厚製成的，特別是一些大型器物的芯，往往是依託不同部位的范，使用粗砂泥夯築而成。出土的芯一般呈磚紅色，質地較為鬆散和粗糙，不同於質地細膩的模。足等部位的盲芯往往設有泥芯撐，用以同范配合。形成器物空腔的芯帶有芯頭，芯頭側面有榫，中心有凹窩，用以同底范配合。帶有銘文的泥芯多半是由泥模翻印而來，翻印後的陽文還需經過刻制修整，在字的筆畫旁邊可見清晰的刻槽。其上頂面帶有配合用的凸榫，用以鑲嵌到器物泥芯上。

3 鑄型的乾燥、焙燒和裝配
鑄型制就的下一工序是乾燥，組裝之後整體焙燒還是分別焙燒之後組裝，還存在不同意見。組裝之後還要再次乾燥(同時也是預熱)，方能澆注。 范脫模後，需在背陰處自然乾燥(陰干)，使水分緩慢而均勻地蒸發，這對控制范的變形，保證其嚴密性至關緊要。小型鑄型可能是在烘范窯中焙燒的，窯形結構與小型陶窯相同。這一步驟的重點在於焙燒工藝，譚德睿曾認為陶范焙燒溫度高於850度，筆者和劉歆益合作研究，初步認為焙燒溫度可能只有600度左右，遠遠低於陶器的燒成溫度。這也與萬家保的復原實驗的數據比較接近。
多數鑄范都在分型面開設榫卯，用以配合組成鑄型。在芯和范之間有時還需要設置金屬芯撐。
大型器物需要使用底范，芯和底范是聯接在一起的。有些大型器物直接在底面夯築底范，比如孝民屯發現的大型圓形器物底范
三足器通常在足的上方安放澆口范，其中一足作為澆口，另兩足是出氣孔，圈足器的澆口也設在足上，底范會做出澆道的部分。
至此，整個鑄型製作完成。

（二）合金的熔煉和配製
這個問題是整個鑄造流程研究中的薄弱環節，基本上所有的步驟都是推測，並且存在爭論。

1 關於熔銅器具的討論
安陽苗圃北地和孝民屯鑄銅遺址均出土大量經高溫灼燒的陶質殘片，有些表面有高溫灼燒的裂痕（圖2），有的表面已經釉質化，呈玻璃態，背面有泥條盤築或者草拌泥的痕跡。以往的學者都認為這就是熔爐的殘片，採用內燃式加熱。對苗圃北地出土的殘片分析顯示，除1個樣品的燒流層內有較多量的銅外，另外兩個樣品只有微量的銅，3個樣品均有痕量的錫、鉛等存在。

圖2 孝民屯東南地鑄銅遺址出土的陶質殘片（上：正面，下：背面）

筆者曾分析2片這種樣品，發現有較高的二氧化硅含量和氧化鈣含量，特別是背層，氧化鈣含量更高。推測殘片的原料很可能是在原生土內加入砂粒和蚌粉得到的。樣品背層的燒失量較大，說明還另外加入了植物莖葉，也就是由草拌泥糊成。其中1塊樣品的焙燒溫度高於900℃。有1塊樣品上附有很少一點銅渣，經檢測，含銅、錫、鉛三種元素 。
筆者在對安陽孝民屯鑄銅遺址出土的大量這種「熔爐」殘片進行整理的時候，發現絕大多數殘片表面都沒有附著金屬，即使灼燒得很厲害，表面已接近釉質的樣品，從外觀上也看不到金屬的遺跡，只有少量殘片表面粘附有木炭和金屬。但是，在苗圃北地和孝民屯鑄銅遺址，普遍發現一種表面粘有銅液的殘塊，有粗砂硬陶和細砂泥質兩種，出土時均為小片，不能復原(圖3)。此類殘片多數有數層襯面，每層襯面均粘有銅液，證明它多次修繕和使用。爐襯表面與銅液接觸部分呈灰綠色，且多已燒成了小孔蜂窩狀。背面多為較疏鬆的紅燒土。劉嶼霞曾多次提到許多紅燒土碎片上有煉渣，可能就是這種遺跡 。苗圃北地的發掘者也認為它屬於坩堝類的熔銅工具 。

圖3 孝民屯東南地鑄銅遺址出土坩堝殘片（上：正面 下：背面）

這不禁使人產生一種疑問�1�7�1�7遺址中的「熔爐」和「坩堝」殘片到底與金屬熔煉是何種關系？
鄭州南關外早商鑄銅基址出土了一座熔爐的殘底，爐的上部殘失，只剩一直徑約1.60-2.60米的近橢圓形凹坑，坑內填有銅渣、爐壁塊、木炭屑、大口尊、坩堝片和紅燒土塊等。作者推測這是一座熔銅爐，熔銅的工序是先放木炭、次置坩堝、最後再燃火熔銅 。
洛陽北窯西周鑄銅遺址出土了近千塊的「熔爐殘片」，表面燒成龜裂甚至玻璃化，有的還粘有木炭和銅粒，背面有草拌泥的爐圈。但是鍋底狀的所謂「爐缸」，則內附銅渣兩層，材質為紅燒土，非常類似於上述的這種坩堝殘片 。很難想像，這種不同質地的所謂「爐缸」和「爐圈」屬於同一熔爐的不同部分。
北窯鑄銅遺址還出土了兩座燒窯，窯壁平整垂直，內壁燒結成流狀，外壁為紅燒土，窯頂封閉，平頂，窯頂中心偏北設一圓筒型煙道（圖4）。雖然該窯還屬於橫穴形的升焰窯，但其燃燒室和燒成室的結構型配置已經接近於馬蹄形半倒焰窯，具有較好的加熱效果 。發掘報告中並未提及這個燒窯的用途，但很可能與熔煉金屬有關，因為如果是烘范窯，通常僅燒到幾網路，無法達到讓窯壁都燒流的程度。
因此，荊志淳教授和Jim Stoltman教授提出：真正的熔銅器物可能是坩堝，而不是那種陶質熔爐，換言之，是坩堝直接接觸金屬液，而熔爐則是加熱坩堝的器具，這樣才能滿足澆注時高達1200－1300℃的要求。巴納先生曾經設想過這樣的熔銅器具，陶窯內放置很大的外熱式坩堝，堝壁出銅處做得很薄，有管道和窯壁相通，熔化時將管道堵住；銅水化得後，打開管道用棍捅破堝壁，銅水即瀉出供澆注用（圖5） 。華覺明曾置疑其坩堝的尺寸太大，不能保證合金的熔融，如果坩堝一捅即破，則很難保證其熔煉過程中不會熔穿。盡管存在上述疑問，筆者仍舊認為這種設想有相當大的可能性，因為其能夠達到較高的溫度，也能解釋為何許多熔爐殘片表面都沒有粘附銅液，它們很可能是窯壁的殘片。但是，由於陶質熔爐殘片的燒流層也曾檢測出多量的銅，因此還不能否認其作為熔爐的可能性。
為此，筆者和Stoltman教授分別提取了大量樣品，欲對這兩種殘片的化學成分、顯微結構和製作方法進行詳細的分析，荊志淳和岳占偉在安陽著手進行復原實驗，測算這種窯爐能夠達到的最高溫度，以期作進一步的討論和深入研究。

圖4 河南洛陽北窯地下升焰式橫穴窯

圖5 巴納設想的熔銅窯爐圖

2 鼓風
鼓風設施的應用和改進，對於冶金技術的發展至關緊要。
我們在安陽的所有鑄銅遺址都發現了陶管（圖6），少數陶管表面粘有銅渣，它與銅器鑄造有關是勿庸置疑的，侯馬鑄銅遺址也曾出土類似的遺物，並認為是鼓風的工具 。在周原也有類似的發現。泰利科特的《冶金史》一書中有埃及金匠使用帶陶風嘴的吹管的材料（約1460B.C.,如圖7）。但是這種陶管的用法可能與這種埃及的吹管有所區別，具體如何使用，目前還不清楚。

圖6 孝民屯東南地鑄銅遺址出土陶管

圖7 埃及金匠用陶吹管吹火助熔（轉引自《中國古代金屬技術》，326頁，圖8－20）

「橐」這種風囊鼓風器，盡管並不知道確切始於何時，卻在古書中多有記載。盡管在商代並未發現橐或其他鼓風器的遺存，但是《金文編》附錄上11中有「 」 字，此字一般出現在爵、觚、鼎上，形如皮囊，應為「橐」的古寫，又《甲骨文編》中有「 」字，如同用手提引皮橐，這些都可以作為商代使用皮風囊的佐證。
在清代劉�1�7雲《礦政輯略》中說，這種鼓風的皮囊，是使用一整張黑山羊的皮縫合，僅在腹部留出小孔，塞入竹筒，深約兩三寸。使用的時候，將皮囊套在腳上用腳踩住，一手提住皮頭，從上到下按壓，則風就會從竹筒中噴出，可用於炊事或者冶煉。這種原始形式的皮風囊，至今仍在許多原始民族中使用，如民族學調查所見的藏族使用的皮囊（圖8），由通風管、皮囊和閉合裝置組成，操作者用手啟閉控制鼓風 。印度也有類似的材料，與藏族使用的非常相似（圖9）。這種工具對於小規模熔煉還是很適用的，便攜，製作也方便。

圖8 藏族使用的皮囊（轉引自王工碩士論文）

圖9 印度使用的氣囊

目前還無法確知安陽時期鼓風的器具和作用形式，但是據記載早在戰國時期，即已使用多橐鼓風。以安陽當時熔煉合金的溫度以及規模而論，很可能已經使用多橐鼓風，並且，商代的鼓風器可能比藏族使用的皮囊還要復雜。

3 合金的配製
商代青銅合金的配製是在專門的鑄造場地或者作坊中進行的。到了晚商階段，已經熟練掌握了銅－錫－鉛三元合金的冶煉和熔化技術。當時的工匠對於青銅合金配比與機械性能的關系已經有了相當深入的認識，並且對於操作也有相當嚴格的控制，已經可以按照不同的用途來有意地採取不同配比的合金。同時，原料的供應是否豐厚，社會風氣的變化以及等級身分的尊卑，都可能對青銅器的合金配比造成影響。
但是，迄今為止，殷墟青銅器的合金配製的工藝問題尚未得到解決。苗圃北地鑄銅遺址曾出土了一件長方形銅塊，有學者推斷其是作為鑄造青銅器的備用料 。這塊銅塊究竟是人們有意生產的低錫合金錠？還是澆注錫青銅器時多餘金屬液的結塊？此銅塊中的錫是人為有意識加入的，還是冶煉含錫銅礦時帶入的？仍有待判定。由於沒有發現錫錠，故殷墟出土的大量錫青銅器是如何合金化的，尚需進一步研究。殷墟小屯村E16坑曾出土有2塊鉛錠。2塊鉛錠的金屬部分含高純量的鉛及微量鋅、砷 。鉛錠的存在表明是用金屬鉛直接配製青銅合金的。。近年來安陽在一處商代水井中發現一件橢圓形的大金屬塊，對其進行分析檢測，將對此問題有所幫助。

（三）澆注
澆注是將熔融的銅合金注入鑄型型腔的過程。為了提高充型能力，可能採用了預熱鑄型、過熱澆注和配製充型力強的合金等措施。
預熱鑄型是提高充型能力的措施之一，萬家保在復原試鑄商代青銅器時將鑄型預熱到300－400℃ ，馮富根等則預熱至400－500℃，澆注時的鑄型溫度在200～300℃ ，均得到了較滿意的結果。
無論是純銅還是銅合金，液態溫度越高，流動性越好，充型能力越強，反之則相反。因之，澆注溫度要高於熔點。現代鑄造工藝將這個溫度差稱之為過熱溫度 。殷商鑄銅的澆注溫度尚未見諸測定報告。萬家保復原試鑄時的熔化溫度為1350℃ ，馮富根等試鑄時的熔化溫度為1200℃、澆注溫度在1100~1200℃ 。根據洛陽北窯西周鑄銅遺址熔爐溫度為1200～1250℃ ，可知馮富根等人的試鑄更接近於真實情況。另外，過熱溫度越高，銅合金的吸氣能力越大，易使鑄件生成氣孔。因此，過熱溫度的掌握應恰到好處。
小型器物當是用澆包來澆鑄的，大型銅器則可能使用澆包和槽道澆注。苗圃北地鑄銅遺址出土了一座半地穴式的工棚，底部安放有大型的長方形底范，如前圖16所示，同時殘存幾條有流向的灰色發亮的流面，據推測是銅液流經的槽道。透過這些現象可以猜測，如果將澆包安放在當時的地面上，鑄造時捅開，銅液即可由槽道而注入安於棚底的鑄型 。孝民屯鑄銅遺址出土的大型圓形器物底范也位於半地穴的F43內，說明這種猜測是有道理的。大型器物鑄造時有可能已採用《天工開物》所載槽注法，採用四到八個澆包同時槽注。

（四）鑄後加工
《荀子�6�1疆國篇》稱「刑范正、金錫美、工冶巧、火齊得，剖刑則莫邪已。 然而不剝脫，不砥厲，則不可以斷繩。剝脫之，砥厲之，則蠡盤盂，刎牛馬，忽然耳。」這一段話不僅特指銅劍鑄作，於先秦青銅器製作亦有比較普遍的意義。他把器件鑄作明確地分成鑄造、鑄後加工兩階段。
其中，前四句概括了古代青銅器冶鑄工藝的四個要素，意為：鑄型必須形制端正、尺寸准確，要用優質的銅錫配製合金，匠師具有熟練的技巧，合金的熔煉、澆注均要火候得當。這體現了先秦時期人們對於冶鑄技術要訣的理解，為人們多所援引。但是，後一段被提及的比例遠遠低於前者，說明人們沒有將鑄後加工置於應有的重要地位。事實上，鑄後加工對於器件的最終質量具有關鍵的作用，通常包括脫范、清理、磨礪等。脫范後有局部缺損的鑄件還需補綴。
器物鑄成冷卻後，用力敲打即可去除鑄范，泥芯因附著器內，較難去除，需要使用工具將其剔鑿出來。然後使用錘擊、鋸截、鏨鑿和刮削等手法，以去除澆口、飛邊、毛刺和多肉等。所用的工具包括一些金屬器具，比如銅削、銅刻針等。
殷墟青銅器的補綴分為兩種，一種是所謂熔補，即直接以熔融銅液傾倒在需補綴的孔洞或裂隙上；另一種是補鑄，如果青銅器的一部分或附件，如足或�1�7等，由於種種原因未鑄成或斷折，則需在殘體上做范，再經澆注與器體熔接而成。
鑄坯變為成品、具有較好的外觀，磨礪起著重要的作用。許多青銅禮器上的磨痕現仍清晰可辨，應是用粗細礪石逐道加工而成。孝民屯鑄銅遺址就出土了數千塊磨石，大小、厚薄、形狀不一，質料有粗、細砂岩兩種，用之打磨修整銅器的表面，也說明該道工序的工作量之大。殷墟鑄銅遺址中木炭往往與礪石同出，在磨光之後，有可能使用木炭在水中打磨器物，使銅器發亮 。
那麼，鑄後加工的工作量到底在鑄作過程中佔有多大的比重呢？由於缺少記載，僅憑出土實物和冶鑄遺存的情況難以得到確證。華覺明根據史貽直、德成等於乾隆二十四年編纂的《欽定工部則例九十五卷》的記載進行了統計和計算，用撥蠟法製作爵、�1�7等禮器，鑄造階段用工量僅為用工總量的4.20%～5.30%。如以鑄造用工量為1，則前期准備的用工量是7.07～8.92，鑄後用工的加工量高達10.29～15.09。即使除卻鏇里合口、年號鐫刻、燒古諸項商周青銅器沒有的工藝，仍然高達6.29～10.18 。由此推測：商代青銅禮器形制復雜，又僅用銅質、石質工具進行操作，依器件復雜程度不同大概接近6～10的范疇，象司母戊鼎、司母辛鼎這樣的大件，或者還需更多。
也許正因為鑄後加工如此繁復，才迫使鑄師們代復一代地想方設法改進工藝，殷墟青銅禮器鑄造工藝的發達、鑄銅工序的嚴格可能與此不無干係。在一定條件下，不利因素之逼迫正是促進工藝更替的重要動因。理解這一點，將有助於我們理解技術演進的本質及有關因素相生相剋、相輔相成的辯證關系。

5. 古代冶金鑄造業中所用的「型」與「范」分別指的是什麼東西

首先說明：在古代的冶金鑄造業，其實就是青銅器的製作！
在青銅器的製作中大多使用的都是 模範法 和 失蠟法
模範法：其實就是你上面問的！一模一范，所以永遠都不可能有一樣的東西出現！
模：其實就是 用泥土製作一個模型
范：通俗一點就是模型的為輪廓！
兩者不是一類的，沒有可比性！

6. 鋼鐵是怎麼製造成的（需要什麼原料 什麼過程

現代煉鐵絕大部分採用高爐煉鐵，個別採用
直接還原煉鐵法
和電爐煉鐵法。
煉鋼主要是以高爐煉成的生鐵和直接還原煉鐵法煉成的
海綿鐵
以及
廢鋼
為原料，用不同的方法煉成鋼。其基本生產過程是在煉鐵爐內把鐵礦石煉成生鐵，再用不同方法煉成鋼，最後才鑄成
鋼錠
或
連鑄坯
。
(6)冶金鑄造怎麼成柱狀或方塊狀擴展閱讀：
鐵冶煉：
現代煉鐵絕大部分採用高爐煉鐵，個別採用直接還原煉鐵法和電爐煉鐵法。高爐煉鐵是將鐵礦石在高爐中還原，熔化煉成生鐵，此法操作簡便，能耗低，成本低廉，可大量生產。生鐵除部分用於鑄件外，大部分用作煉鋼原料。
由於適應高爐冶煉的優質焦炭煤日益短缺，相繼出現了不用焦炭而用其他能源的非高爐煉鐵法。直接還原煉鐵法，是將礦石在固態下用氣體或固體還原劑還原，在低於礦石熔化溫度下，煉成含有少量雜質元素的固體或半熔融狀態的海綿鐵、金屬化球團或粒鐵，作為煉鋼原料
（也可作高爐煉鐵或鑄造的原料）。電爐煉鐵法，多採用無爐身的還原電爐，可用強度較差的焦炭（或煤、木炭）作還原劑。電爐煉鐵的電加熱代替部分焦炭，並可用低級焦炭，但耗電量大，只能在電力充足、電價低廉的條件下使用。
鋼冶煉：
煉鋼主要是以高爐煉成的生鐵和直接還原煉鐵法煉成的海綿鐵以及廢鋼為原料，用不同的方法煉成鋼。主要的煉鋼方法有
轉爐煉鋼
法、
平爐
煉鋼法、
電弧爐
煉鋼法3類（見鋼，轉爐，平爐，電弧爐）。
以上3種煉鋼工藝可滿足一般用戶對鋼質量的要求。為了滿足更高質量、更多品種的高級鋼，便出現了多種
鋼水
爐外處理
（又稱爐外精煉）的方法。如吹氬處理、真空脫氣、爐外脫硫等，對轉爐、平爐、電弧爐煉出的鋼水進行附加處理之後，都可以生產高級的
鋼種
。
對某些特殊用途，要求特高質量的鋼，用爐外處理仍達不到要求，則要用特殊煉鋼法煉制。如
電渣重熔
，是把轉爐、平爐、電弧爐等冶煉的鋼，鑄造或鍛壓成為電極，通過
熔渣
電阻熱進行
二次重熔
的精煉工藝；
真空冶金
，即在低於1個
大氣壓
直至
超高真空
條件下進行的冶金過程，包括金屬及合金的冶煉、提純、精煉、成型和處理。
鋼液在煉鋼爐中冶煉完成之後，必須經盛鋼桶（
鋼包
）注入鑄模，凝固成一定形狀的鋼錠或
鋼坯
才能進行再加工。
鋼錠澆鑄
可分為上鑄法和下鑄法。上鑄鋼錠一般內部結構較好，夾雜物較少，操作費用低；下鑄鋼錠表面質量良好，但因通過中注管和湯道，使鋼中夾雜物增多。
在
鑄錠
方面出現了
連續鑄鋼
、
壓力澆鑄
和
真空澆鑄
等新技術。
參考資料來源：搜狗網路-鋼鐵冶煉

7. 金屬材料成形的原理及各種方法

金屬材料是指金屬或以金屬為主的具有金屬特性的材料的統稱。包括了純金屬、合金以及特種金屬材料等。常見金屬材料的成型加工方法有鑄造、鍛壓加工、切削加工、粉末冶金與焊接等。
鑄造是將液態金屬澆注到具有與所需零件相適應的鑄型型腔，待其冷卻凝固獲得所需毛坯、零件的生產方法。鑄造具有相當鮮明的優缺點，是現代機械製造業金屬材料成型的基礎工藝之一。鑄造的優點有：一是可以生產形狀復雜、特別是復雜內腔的毛坯，比如箱體；二是適用范圍廣，鑄件的大小不受限制；三是可以選用低廉的廢鋼等作為原料，費用較低；四是鑄件的形狀和尺寸與所需零件很接近，可節省大量金屬材料。鑄造的缺點如下：一是工藝過程相對較難控制，容易產生缺陷；二是相比鍛件，鑄件的性能相對較低；三是在部分鑄造工藝中，生產批量小，工人勞動強度較大。

鍛壓加工是鍛造加工和沖壓加工的合稱，是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或通用模具對坯料施加壓力，使坯料產生塑性變形，獲得所需零件的金屬材料成形方法。鍛壓加工的工件尺寸精確、適用於批量生產。經過鍛壓的工件機械性能顯著提供，但是相應的製造成本較高，也只能加工塑性較高的金屬材料。

金屬材料的切削加工是指用機床等對坯料或工件上多餘的金屬材料進行切削，使工件獲得所需的形狀尺寸和表面質量的加工方法。切削加工是機械製造工藝中重要的加工方法。雖然工件製造精度在不斷提高，精鑄、精鍛、擠壓、粉末冶金等加工工藝的應用日益廣泛，但切削加工的適應范圍廣，能達到所需的精度和表面粗糙度，在機械製造工藝中一直佔有重要地位。

粉末冶金是製取金屬粉末和用金屬粉末或金屬粉末混合物作為原料，經過燒結成形，製作金屬材料、復合材料以及其他製品的成形工藝。粉末冶金製品具有用傳統的熔鑄方法無法獲得的特殊的化學成分和機械物理性能。粉末冶金工藝可以直接製成多孔、半緻密或全緻密的材料製品，如含油軸承、齒輪等，大大降低了批量生產成本。相應的粉末冶金模具費用較高，不適合小批量生產。

焊接是一種用加熱、高溫或者高壓的方式對金屬或其他熱塑性材料進行接合的製造工藝，是機械製造中最重要的組成部分，好的焊接加工技術決定了機械製造的根本。焊接有以下特點：一是連接性能好。二是焊接結構剛度大，整體性好。三是焊接工藝適應性廣。如果焊接不當，則可能會造成性能的下降，影響工件質量。
金屬材料加工方法眾多，沒有一種方法是最好的，只有根據企業的實際需求，選擇最合適的方法。

8. 鑄件的外部輪廓由什麼形成

熔模鑄造工藝簡介

熔模鑄造工藝是指用蠟做成模型，在其外表裹一層粘土等耐火材料，加熱使蠟熔化流出，從而得到由耐火材料形成的空殼，再將金屬熔化後灌入空殼，待金屬冷卻後將耐火材料敲碎得到金屬模件，這種加工金屬的工藝就叫精密鑄造，也稱為熔模鑄造或失蠟鑄造。

熔模鑄造工藝優缺點

精密鑄造又稱熔模鑄造，同其它鑄造方法和零件成形方法相比熔模鑄造有以下優點：

1、鑄件尺寸精度高，表面粗糙度值細，鑄件的尺寸精度可達到4—6級，表面粗糙度可達0.4—3.2μm,可大大減少鑄件的加工餘量，並可實現無餘量製造，降低生產成本。

2、可鑄造形狀復雜，並難於用其它方法加工的鑄件，鑄件輪廓尺寸小到幾毫米大到上千毫米，壁厚最薄0.5mm,最小孔經1.0mm以下。

3、合金材料不受限制：如碳鋼、不銹鋼、合金鋼、銅合金、鋁合金以及高溫合金、鈦合金和貴金屬等材料都可用精鑄生產，對於難以鍛造、焊接和切削的合金材料，更是特別適用精鑄方法生產。

4、生產靈活性高，適應性強。既可用於大批量生產，也適用於小批量甚至單件生產。

綜上所述，精密鑄造具有投資規模小、生產能力大、生產成本低、復雜產品工藝簡單化、投資見效快的優點。從而在與其它工藝和生產方式的競爭中處於有利的地位。

但蠟模製作過程中，易出現以下缺陷

1、蠟模變形,蠟模從模具中取出後,除了尺寸發生縮小變化外,有時還會因取出時手法不正確而人為造成變形;由於蠟模在冷卻過中撓曲變形是常見的，所以剛從壓型中取出的蠟模仍要小心安放,通常以較大平面為基準面平放,另外也可能是蠟料太軟,壓型設計不合理等因素造成。

2、蠟模充型不滿,主要原因是蠟料的溫度過低,射出速度慢、壓型溫度較低,造成蠟料在流動過程中冷卻快,表現在角和邊的部分或蠟模的薄壁部分充不滿,稜角的地方出現圓角,這種情況與金屬鑄件的澆不足極其相似。

3、蠟模表面皺紋,由於蠟料溫度過低,射速過低,蠟料運動與壓型溫度的配合不當;或由於壓型內表面受損或不清潔;激冷金屬塊放置不當等,在蠟模表面留下運動的痕跡。紋路較深的,類似金屬鑄件的冷隔缺陷;還有就是在型芯周圍、孔洞的周圍,有時可見到接縫,略呈凹陷,實際是二股蠟流的會合處未能很好熔合,這是蠟料的溫度不夠、壓力不足的結果。

4、蠟模表面凹陷,主要是射出壓力及時間不夠,或是蠟料溫度較高,冷卻時間不足，有時離型脫模劑太多造成，表面凹陷涉及較大面積,修理比較困難，易造成廢品。

5、蠟模存在披縫,這是最常見的一種缺陷,即在壓型合型處,壓型組合塊的接合處,型芯與芯座的連接處等地方有很薄的蠟片逸出。其產生的原因主要是壓型精度不夠,壓型分型面或型內部件接合面受到損傷或附著不潔物,或合型力不夠,射出壓力過高。或者蠟的溫度過高。毛翅必須徹底清除掉,蠟模才能使用。

6、蠟模與壓型粘著，這是因為沒有使用離型劑,或是蠟與壓型的溫度均太高,或壓型內表面不夠清潔所造成。

7、蠟模表面粗糙,由於射壓過低、或射速較低蠟料與壓型內表面的接觸密度不夠,嚴重的還會出現褶皺。

8、蠟模存在氣泡,一種是用肉眼可見的表面氣泡,,另一種是蠟模內部的氣泡,通常較大,用肉眼也無法看到,但是能通過蠟模的局部鼓起發現，這是由於蠟模內氣體膨脹造成的。

熔模鑄造工藝要點

1、模具型腔不要噴過多的分型劑。

2、壓制熔（蠟）模循環參數建立後，不要輕易變動。

3、蠟模放在存放盤中，彼此間應隔離以免碰損。有需要時可採用夾具等，避免蠟模變形。

4、修正過程中注意不要傷及型面。

熔模鑄造工藝應用范圍

精密鑄造幾乎應用於所有工業部門，特別是電子、石油、化工、能源、交通運輸、輕工、紡織、制葯、醫療器械、泵和閥等部門。

9. 鑄造和冶煉的區別

1、定義不同

鑄造是將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應的鑄造空腔中，待其冷卻凝固後，以獲得零件或毛坯的方法。

冶煉是一種提煉技術，是指用焙燒、熔煉、電解以及使用化學葯劑等方法把礦石中的金屬提取出來。

2、分類不同

鑄造：主要有砂型鑄造和特種鑄造2大類。

普通砂型鑄造，利用砂作為鑄模材料，又稱砂鑄，翻砂，包括濕砂型、干砂型和化學硬化砂型3類，但並非所有砂均可用以鑄造。好處是成本較低，因為鑄模所使用的沙可重復使用；缺點是鑄模製作耗時，鑄模本身不能被重復使用，須破壞後才能取得成品。

特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產砂石為主要造型材料的特種鑄造（如熔模鑄造、泥型鑄造、殼型鑄造、負壓鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造等）和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等）兩類。

冶煉：冶煉分為火法冶煉、濕法提取或電化學沉積

火法冶煉，又稱為乾式冶金，把礦石和必要的添加物一起在爐中加熱至高溫，熔化為液體，生成所需的化學反應，從而分離出粗金屬，然後再將粗金屬精煉。

濕式冶金，濕法冶金這種冶金過程是用酸、鹼、鹽類的水溶液，以化學方法從礦石中提取所需金屬組分，然後用水溶液電解等各種方法製取金屬。此法主要應用在低品位、難熔化或微粉狀的礦石。現在世界上有75%的鋅和鎘是採用焙燒-浸取-水溶液電解法製成的。

這種方法已大部分代替了過去的火法煉鋅。其他難於分離的金屬如鎳-鈷，鋯-鉿，鉭-鈮及稀土金屬都採用濕法冶金的技術如溶劑萃取或離子交換等新方法進行分離，取得顯著的效果。

3、近代發展不同

冶煉：2012年8月我國精煉鋅產量39.7萬噸，同比下降2.2%，環比增長8.5%。1-8月累計精煉鋅產量313.4萬噸，同比下降5.1%。8月國內鋅冶煉企業開工率僅為72.41%，同比下降2.68個百分點，創年內最低。開工率下降的主要原因是受限電以及原料緊缺影響。

8月鋅價繼續下滑，國內加工費、進口加工費均走低，且礦山惜售情緒較濃，冶煉企業原料壓力加重。進入9月份，限電有所緩解，企業檢修也基本完成，並且下游生產旺季將至，預計冶煉廠生產情況會有所好轉。

鑄造：進入20世紀，鑄造的發展速度很快，其重要因素之一是產品技術的進步 ，要求鑄件各種機械物理性能更好，同時仍具有良好的機械加工性能；另一個原因是機械工業本身和其他工業如化工、儀表等的發展，給鑄造業創造了有利的物質條件。

如檢測手段的發展，保證了鑄件質量的提高和穩定，並給鑄造理論的發展提供了條件；電子顯微鏡等的發明，幫助人們深入到金屬的微觀世界，探查金屬結晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，指導鑄造生產。

10. 鋼鐵生產工藝流程

煉鐵:把燒結礦和塊礦中的鐵還原出來
煉鋼:把原料(鐵水和廢鋼等)里過多的碳及硫\磷等雜質去掉並加適量合金成分
連鑄:將鋼水經中間罐連續注入用水冷卻的結晶器,凝成坯殼,穩定地拉出,經噴水冷卻,全凝固,切成指定長度