炼钢学

可以这样讲， 可以这样讲，我国的钢铁工业对世界产 生了重要影响，我国不仅是产钢大国， 生了重要影响，我国不仅是产钢大国，而且 已经开始迈入钢铁强国的行列。 已经开始迈入钢铁强国的行列。
第二节 炼钢的任务及钢的分类
炼钢的基本任务 是脱碳 脱磷、 脱硫、 脱氧， 炼钢的 基本任务是脱碳 、 脱磷 、 脱硫 、 脱氧 ， 基本任务 是脱碳、 去除有害气体和非金属夹杂物， 去除有害气体和非金属夹杂物 ， 提高温度和调整 成分。 成分。 归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫）， 二去” 去气和去夹杂） 二调整” “ 二去 ” （ 去气和去夹杂 ） ， “ 二调整 ” （ 成分 和温度） 采用的主要技术手段 主要技术手段为 供氧， 造渣， 和温度 ） 。 采用的 主要技术手段 为 ： 供氧 ， 造渣 ， 升温，加脱氧剂和合金化操作。 升温，加脱氧剂和合金化操作。
炼 钢 方 法（2） ）
1856年英国人亨利·贝塞麦 1856年英国人亨利 贝塞麦发明了酸 亨利 贝塞麦发明了酸 性空气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞麦 性空气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞麦 法，第一次解决了用铁水直接冶炼钢水 的难题，从而使炼钢的质量得到提高， 的难题，从而使炼钢的质量得到提高， 但此法要求铁水的硅含量大于0.8%， 要求铁水的硅含量大于0.8% 但此法要求铁水的硅含量大于0.8%，而 且不能脱硫。目前已淘汰。 且不能脱硫。目前已淘汰。
炼 钢 方 法（5） ）
1899年 1899年出现了完全依靠废钢为原料的 电弧炉炼钢法(EAF)， 电弧炉炼钢法(EAF)，解决了充分利用废 (EAF) 钢炼钢的问题， 此炼钢法自问世以来 ， 钢炼钢的问题 ， 此炼钢法自问世以来， 一直在不断发展， 一直在不断发展 ， 是当前主要的炼钢法 之一， 之一 ， 由电炉冶炼的钢目前占世界总的 钢的产量的30-40% 钢的产量的30-40%。 30
LD/ BOF/ BOP
炼 钢 方 法（7） ）
1965年加拿大液化气公司研制成双层管 1965年加拿大液化气公司研制成双层管 年加拿大液化气公司研制成 氧气喷嘴，1967年西德马克西米利安钢铁公 氧气喷嘴，1967年西德马克西米利安钢铁公 司引进此技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢 OBM法 Oxygen Maxhuette) 法，即OBM法(Oxygen Bottom Maxhuette 。 1971年美国钢铁公司引进OBM法 1972年建 1971年美国钢铁公司引进OBM法，1972年建 年美国钢铁公司引进OBM 设了3 200吨底吹转炉，命名为Q 设了3座200吨底吹转炉，命名为Q-BOP 吨底吹转炉 BOP)。 (Quiet BOP)。
我国很早就掌握了炼铁的冶炼技术， 我国很早就掌握了炼铁的冶炼技术， 东汉时就出现了冶炼和锻造技术 时就出现了冶炼和锻造技术， 东汉时就出现了冶炼和锻造技术，南北朝 时期就掌握了灌钢法， 时期就掌握了灌钢法，曾在世界范围内处 于领先地位。 于领先地位。 但旧中国钢铁工业非常落后， 但旧中国钢铁工业非常落后，产量 很低， 1890年建设的汉阳钢铁厂至 年建设的汉阳钢铁厂至1948 很低，从1890年建设的汉阳钢铁厂至1948 年的半个世纪中 钢产量累计到200万吨， 半个世纪中， 200万吨 年的半个世纪中，钢产量累计到200万吨， 1949年只有15.8万吨 年只有15.8万吨。 1949年只有15.8万吨。
炼 钢 方 法（4） ）
1878年英国人托马斯发明了碱性炉衬 1878年英国人托马斯发明了碱性炉衬 托马斯 的底吹转炉炼钢法， 托马斯法。 的底吹转炉炼钢法，即托马斯法。他是 在吹炼过程中加石灰造碱性渣，从而解 在吹炼过程中加石灰造碱性渣，从而解 决了高磷铁水的脱磷问题。当时，对西 决了高磷铁水的脱磷问题。当时， 欧的一些国家特别适用， 欧的一些国家特别适用，因为西欧的矿 石普遍磷含量高。 石普遍磷含量高。但托马斯法的缺点是 炉子寿命底，钢水中氮的含量高。 炉子寿命底，钢水中氮的含量高。
炼 钢 方 法（3） ）
1865年 1865年德国人马丁利用蓄热室原理发 明了以铁水、 明了以铁水、废钢为原料的酸性平炉炼 钢法， 马丁炉法。1880年 钢法，即马丁炉法。1880年出现了第一 碱性平炉。由于其成本低、炉容大， 座碱性平炉。由于其成本低、炉容大， 钢水质量优于转炉， 钢水质量优于转炉，同时原料的适应性 强，平炉炼钢法仍一时成为的主要的炼 钢法。 钢法。
钢的应用前景
钢具有很好的物理化学性能与力学性能， 钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可 进行拉、 拔等深加工， 进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分 广泛； 广泛； 用途不同对钢的性能要求也不同， 用途不同对钢的性能要求也不同，从而对钢 的生产也提出了不同的要求。 的生产也提出了不同的要求。
炼 钢 方 法（6） ）
瑞典人罗伯特·杜勒首先进行了氧气 瑞典人罗伯特 杜勒首先进行了氧气 顶吹转炉炼钢的试验，并获得了成功。 顶吹转炉炼钢的试验，并获得了成功。 1952年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维 1952年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维 (Linz) 兹城(Donawitz)先后建成了30 (Donawitz)先后建成了30吨的氧气 兹城(Donawitz)先后建成了30吨的氧气 顶吹转炉车间并投入生产，所以此法也 顶吹转炉车间并投入生产， 称为LD LD法 美国称为BOF BOF法 称为LD法。美国称为BOF法（Basic Furnace） BOP法 Oxygen Furnace）或BOP法。
炼 钢 方 法（1） ）
最早出现的炼钢方法是1740年 最早出现的炼钢方法是1740年出现的 1740 坩埚法， 坩埚法，它是将生铁和废铁装入由石墨 和粘土制成的坩埚内， 和粘土制成的坩埚内，用火焰加热熔化 炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。此 炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。 法几乎无杂质元素的氧化反应。 法几乎无杂质元素的氧化反应。
一、钢中的磷
对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。 对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷的 冷脆” 即从高温降到0℃ 含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0℃ 以下，钢的塑性和冲击韧性降低， 以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接 性能与冷弯性能变差。 性能与冷弯性能变差。 磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增 磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增 钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的 加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的 抗裂性能。 抗裂性能。
有些钢种:炮弹钢，耐腐蚀钢需加P元素。 有些钢种:炮弹钢，耐腐蚀钢需加P元素。
二、钢中的硫
对钢的性能会造成不良影响， 钢中硫含量高， 硫 对钢的性能会造成不良影响 ， 钢中硫含量高 ， 会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆” 会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。 硫在钢中以FeS的形式存在， FeS的熔点为1193℃， 的熔点为1193 硫在钢中以FeS的形式存在 FeS的形式存在， FeS的熔点为1193℃ Fe与 FeS组成的共晶体的熔点只有 985℃ 液态Fe 组成的共晶体的熔点只有985 Fe与 Fe 与 FeS 组成的共晶体的熔点只有 985℃ 。 液态 Fe 与 FeS虽可以无限互溶 但在固熔体中的溶解度很小， 虽可以无限互溶， FeS 虽可以无限互溶 ， 但在固熔体中的溶解度很小 ， 仅为0 015% 020% 仅为0.015%-0.020%。
新中国成立后，特别是改革开放以来， 新中国成立后，特别是改革开放以来，我国的 钢铁事业得到迅速发展，1980年钢产量达到3712万 年钢产量达到3712 钢铁事业得到迅速发展，1980年钢产量达到3712万 1990年达到6500万吨 1996年首次突破 年达到6500万吨， 年首次突破1 吨，1990年达到6500万吨，1996年首次突破1亿吨大 成为世界第一产钢大国，2005年产量达到3.4亿 年产量达到3.4 关，成为世界第一产钢大国，2005年产量达到3.4亿 占世界产量的1/3 1/3。 吨，占世界产量的1/3。
磷是仅次于硫在钢的连铸坯中偏析度高的元素 ， 磷是仅次于硫在钢的连铸坯中 偏析度高的元素， 偏析度高的元素 而且在铁固熔体中扩散速率很小， 因而磷的偏 而且在铁固熔体中扩散速率很小 ， 析很难消除， 从而严重影响钢的性能 ， 所以脱 析很难消除 ， 从而严重影响钢的性能， 磷是炼钢过程的重要任务之一。 磷是炼钢过程的重要任务之一 。 磷在钢中是以 [Fe3P]或 [Fe2P]形式存在 ， 但通常是以[P] 来表 P]或 P]形式存在， 但通常是以 [P]来表 形式存在 [P] 达 。 炼钢过程的脱磷反应是在金属液与熔渣界 面进行的。 面进行的。
LD- Q- BOP
炼 钢 方 法（9） ）
我国 首先在 19721972-1973 年 在 沈阳第一炼钢厂 成功开发了全氧 侧吹转炉炼钢工 艺。并在唐钢等 企业推广应用。 企业推广应用。
总之，炼钢技术经过200多年的发 总之，炼钢技术经过200多年的发 200 展，技术水平、自动化程度得到了 技术水平、 很大的提高，21世纪炼钢技术会面 很大的提高，21世纪炼钢技术会面 临更大的挑战， 临更大的挑战，相信会有不断的新 技术涌现。 技术涌现。
炼钢学
济源职业技术学院 冶金教研室
第一章 炼钢学概述
第一节 概述 第二节 炼钢的任务及钢的分类
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第一节 概述
钢与生铁的区别 钢与生铁的区别：
首先是碳的含量， 首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于 碳的含量 2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而 14502.11%称之钢 它的熔点在1450 1500℃ 称之 生铁的熔点在1100-1200℃ 生铁的熔点在1100-1200℃。 的熔点在1100 在钢中碳元素和铁元素形成Fe 固熔体， 在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随 着碳含量的增加，其强度、硬度增加， 着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和 冲击韧性降低。 冲击韧性降低
不同用途的钢对磷的含量有严格要求： 不同用途的钢对磷的含量有严格要求： 非合金钢中普通质量级钢[P]≤0.045%； 非合金钢中普通质量级钢[P]≤0.045%； [P]≤0.045% 优质级钢 特殊质量级钢 有的甚至要求 [P]≤0.035%； [P]≤0.035%； [P]≤0.025%； [P]≤0.025%； [P]≤0.010%。 [P]≤0.010%。