炼钢
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那么我们怎么才能把生铁炼成钢呢？可以利用氧 化剂（空种的氧、纯氧等）和铁水中的C, Si, Mn, S， P等元素进行氧化反应，使这些元素转化为炉气或炉 渣而除去或部分除去，以达到钢的杂质含量范围。
从化学角度看，炼钢和炼铁恰恰相反，炼铁是高 温条件下的还原反应，而炼钢是高温条件下的氧化 反应。
炼钢讲解内容
转炉图片
氧气顶吹转炉（装备半悬挂转动系统）
电炉炼钢
电炉炼钢法主要利用电弧热，在电弧作用区，温度 高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原 期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛， 因此脱磷、脱硫的效率很高。 以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投 资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球 团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。世 界上现有较大型的电炉约1400座，目前电炉正在向大型、 超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电 炉容量为400t。 国外150t以上的电炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国 家电炉钢产量的60～80％均为低碳钢。我国由于电力和 废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢。
转炉炼钢ຫໍສະໝຸດ Baidu片
• 天津第一炼钢厂平炉车间
转炉炼钢
转炉炼钢 一种不需外加热源，主要以液态生铁为原料的炼 钢方法。转炉炼钢法的主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热 和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送进炉内的氧进行化 学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料 主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度， 可加进废钢以及少量的冷生铁块和矿石等。转炉按炉衬的耐火材 料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料 为内衬）;按气体吹进炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹;按吹炼 采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。酸性转炉不能往除生铁 中的硫和磷，须用优质生铁，因而应用范围受到限制。碱性转炉 适于用高磷生铁炼钢，曾在西欧得到较大发展。空气吹炼的转炉 钢，因含氮量高，质量不如平炉钢，且原料有局限性，又不能多 配废钢，未能像平炉那样在世界范围内广泛采用。1952年氧气顶 吹转炉问世，逐渐取代空气吹炼的转炉和平炉，现在已经成为世 界上主要炼钢方法。
• 先进的炼钢电弧炉
感应炉图片
三、钢的分类
1、按化学成分分类： 2、按冶炼方法分类： 3、按脱氧方法分类
2、按冶炼方法分类：
平炉钢：利用煤气及其它喷吹物作燃料， 在平炉里冶炼而成的钢。 电炉钢：利用电能在电极和金属之间产 生电弧热能炼成的钢。 转炉钢：利用向炉内吹入空气或氧气， 与Fe水中的C, Si, Mn, P反应放出的热量进 行冶炼的钢。 感应炉钢：用电磁感应产生的热能冶炼 的钢。 重熔钢：利用成分合格的钢锭、钢坯、 钢材再次重熔提纯的钢。
Si在铁中以FeSi形式存在，硅是钢中的有益元素，能增加 钢的强度、弹性、耐热性和耐酸性。但太高，不好。
Si + 2FeO → SiO2 + 2Fe + 330650KJ 锰的氧化： 2Mn + O2 → 2MnO + 809750KJ Mn + FeO → MnO + Fe + 135170KJ
碳的氧化： 2C + O2 → 2CO + 191720KJ FeO + C → Fe + CO — 144250KJ 磷的氧化： 2P + 5FeO → P2O5 + 2Fe + 200300KJ P2O5 + 3FeO → 3FeO•P2O5 + 219180KJ
二、炼钢的方法
• 1、转炉炼钢——是直接将氧化性气体吹入铁水，使杂质 元素氧化而减少规定含量，并利用氧化反应中放出的热量 而不另加燃料，来提高炉温进行冶炼。由于氧化性气体是 直接进入铁水的，所以反应激烈，速度快，生产效率高， 设备简单，投资少，操作比较简单。主要缺点是：原料配 制较严。 • 2、平炉炼钢——对原料几乎没有限制，可大量利用废钢， 熔炼时要外加燃料（煤气），其氧化方式主要是靠炉渣传 递氧的间接氧化，精炼期主要是靠加矿石氧化。这种方法 速度缓慢，钢液成分与温度较易控制。平炉钢质量好，可 炼多种钢材。主要缺点是：设备复杂，燃料消耗大，冶炼 时间长，生产效率低。 • 3、电炉炼钢——利用电能转化为热能进行冶炼的方法。 特点：不外加燃料，可避免钢液从燃料中溶入杂质，可准 确控制炉温度和冶炼气氛，常用于冶炼特殊性能的合金钢 或优质钢。
P在钢铁中，绝大多数情况下是有害的，使钢变脆，在力的 作用下，容易脆裂。
硫的氧化： FeS + CaO → CaS + FeO
S在钢中以FeS的形式存在，S是钢中最有害的元素，FeS是 低熔点（985℃）化合物，当钢材加热到硫化物的熔点时，当受 外力作用时，就会造成钢的碎裂。
（3）炼钢过程中的脱氧方法 炼钢时，要引入很多的氧，氧化杂质。当 杂质元素氧化到规定含量后，会有较多的 FeO和少量的[O]存在于钢水中，FeO、O的 存在，会降低钢的机械性能，必须去除。 ①加脱氧剂Mn-Fe、Si-Fe、Al ②真空法：C + FeO → Fe + CO↑
平炉炼钢
平炉以煤气或重油为燃料，在燃烧火焰直接加热的 状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成钢液的炼钢 方法。1856年英国人西门子 (K.W.Siemens)使用了蓄 热室为平炉的构造奠定了基础。1864年法国人马丁 （P.┵.Martin）利用有蓄热室的火焰炉,用废钢、生铁 成功地炼出了钢液，从此发展了平炉炼钢法。在欧洲一 些国家称为西门子－马丁炉或马丁炉。此法同当时的转 炉炼钢法比较有下述特点：可大量使用废钢，而且生铁 和废钢配比灵活 ，钢液成分与温度较易控制，且钢质 量好，可炼多种钢材。但设备复杂，燃料消耗大，冶炼 时间长，生产效率低。2001，１２月２８日上午１０时 ３０分，包钢１号平炉---我国最后一座炼钢平炉宣告正 式关停。
炼
钢
• 生铁和钢，从构成它们的化学元素来分析， 都是以铁元素为主体，兼含有C.Si, Mn, S.P等元素的合金，似乎没有多大差别。但 是生铁和钢的性质却差别很大，其原因主 要是：C, Si, Mn, S, P等元素的含量不一样， 特别是C元素的含量不同。
从理论上划分： 生铁C：2.11~6.69% 钢：C：0.05~2.11% 工业纯铁：C < 0.02%
一、炼钢的原理 二、炼钢的方法 三、钢的分类
一、炼钢的原理
（1）炼钢原理 炼钢的过程就是氧化去除生铁中多余的 杂质的过程。所以炼钢就是在炼钢炉中引入 氧化气氛，把生铁中的C, Si, Mn, S，P等氧 化到一定程度，以渣的形式去除，最后得到 符合我们要求的钢。
（2）炼钢过程中涉及到的主要反应 铁的氧化： 2Fe + O2 → 2FeO + 539410KJ 硅的氧化： Si + O2 → SiO2 + 870070kj
3、按脱氧方法分类
镇静钢：将脱氧剂加入钢水中经过充分脱 氧的钢，浅铸时不呈现沸腾现象。 沸腾钢：在浅铸前没有经过充分脱氧的钢， 浅铸时，C和氧化铁反应、CO↑，模内呈现沸 腾现象。
半镇静钢：脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢 两者之间的半脱氧钢。
生产实际中： 生铁C ~ 4% 钢C：0.025~1.7% 工业和纯铁C < 0.025%
生铁和钢的性质对比： 生铁----硬而脆，耐磨性好，但强度小， 不能进行压力加工，焊接性差，熔点比钢 低，适宜铸造。 钢----强度大，韧性好，焊接性好，可进 行压力加工，用途广泛。
由于钢中C, Si, Mn, S.P等元素的含量小于生铁， 而使它在性质上显出很大的优越性。所以炼钢的主 要任务，就是使生铁转化为钢。要使生铁转化为钢， 就要使生铁中含的杂质元素降到符合钢的标准。
从化学角度看，炼钢和炼铁恰恰相反，炼铁是高 温条件下的还原反应，而炼钢是高温条件下的氧化 反应。
炼钢讲解内容
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氧气顶吹转炉（装备半悬挂转动系统）
电炉炼钢
电炉炼钢法主要利用电弧热，在电弧作用区，温度 高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原 期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛， 因此脱磷、脱硫的效率很高。 以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投 资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球 团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。世 界上现有较大型的电炉约1400座，目前电炉正在向大型、 超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电 炉容量为400t。 国外150t以上的电炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国 家电炉钢产量的60～80％均为低碳钢。我国由于电力和 废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢。
转炉炼钢ຫໍສະໝຸດ Baidu片
• 天津第一炼钢厂平炉车间
转炉炼钢
转炉炼钢 一种不需外加热源，主要以液态生铁为原料的炼 钢方法。转炉炼钢法的主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热 和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送进炉内的氧进行化 学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料 主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度， 可加进废钢以及少量的冷生铁块和矿石等。转炉按炉衬的耐火材 料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料 为内衬）;按气体吹进炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹;按吹炼 采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。酸性转炉不能往除生铁 中的硫和磷，须用优质生铁，因而应用范围受到限制。碱性转炉 适于用高磷生铁炼钢，曾在西欧得到较大发展。空气吹炼的转炉 钢，因含氮量高，质量不如平炉钢，且原料有局限性，又不能多 配废钢，未能像平炉那样在世界范围内广泛采用。1952年氧气顶 吹转炉问世，逐渐取代空气吹炼的转炉和平炉，现在已经成为世 界上主要炼钢方法。
• 先进的炼钢电弧炉
感应炉图片
三、钢的分类
1、按化学成分分类： 2、按冶炼方法分类： 3、按脱氧方法分类
2、按冶炼方法分类：
平炉钢：利用煤气及其它喷吹物作燃料， 在平炉里冶炼而成的钢。 电炉钢：利用电能在电极和金属之间产 生电弧热能炼成的钢。 转炉钢：利用向炉内吹入空气或氧气， 与Fe水中的C, Si, Mn, P反应放出的热量进 行冶炼的钢。 感应炉钢：用电磁感应产生的热能冶炼 的钢。 重熔钢：利用成分合格的钢锭、钢坯、 钢材再次重熔提纯的钢。
Si在铁中以FeSi形式存在，硅是钢中的有益元素，能增加 钢的强度、弹性、耐热性和耐酸性。但太高，不好。
Si + 2FeO → SiO2 + 2Fe + 330650KJ 锰的氧化： 2Mn + O2 → 2MnO + 809750KJ Mn + FeO → MnO + Fe + 135170KJ
碳的氧化： 2C + O2 → 2CO + 191720KJ FeO + C → Fe + CO — 144250KJ 磷的氧化： 2P + 5FeO → P2O5 + 2Fe + 200300KJ P2O5 + 3FeO → 3FeO•P2O5 + 219180KJ
二、炼钢的方法
• 1、转炉炼钢——是直接将氧化性气体吹入铁水，使杂质 元素氧化而减少规定含量，并利用氧化反应中放出的热量 而不另加燃料，来提高炉温进行冶炼。由于氧化性气体是 直接进入铁水的，所以反应激烈，速度快，生产效率高， 设备简单，投资少，操作比较简单。主要缺点是：原料配 制较严。 • 2、平炉炼钢——对原料几乎没有限制，可大量利用废钢， 熔炼时要外加燃料（煤气），其氧化方式主要是靠炉渣传 递氧的间接氧化，精炼期主要是靠加矿石氧化。这种方法 速度缓慢，钢液成分与温度较易控制。平炉钢质量好，可 炼多种钢材。主要缺点是：设备复杂，燃料消耗大，冶炼 时间长，生产效率低。 • 3、电炉炼钢——利用电能转化为热能进行冶炼的方法。 特点：不外加燃料，可避免钢液从燃料中溶入杂质，可准 确控制炉温度和冶炼气氛，常用于冶炼特殊性能的合金钢 或优质钢。
P在钢铁中，绝大多数情况下是有害的，使钢变脆，在力的 作用下，容易脆裂。
硫的氧化： FeS + CaO → CaS + FeO
S在钢中以FeS的形式存在，S是钢中最有害的元素，FeS是 低熔点（985℃）化合物，当钢材加热到硫化物的熔点时，当受 外力作用时，就会造成钢的碎裂。
（3）炼钢过程中的脱氧方法 炼钢时，要引入很多的氧，氧化杂质。当 杂质元素氧化到规定含量后，会有较多的 FeO和少量的[O]存在于钢水中，FeO、O的 存在，会降低钢的机械性能，必须去除。 ①加脱氧剂Mn-Fe、Si-Fe、Al ②真空法：C + FeO → Fe + CO↑
平炉炼钢
平炉以煤气或重油为燃料，在燃烧火焰直接加热的 状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成钢液的炼钢 方法。1856年英国人西门子 (K.W.Siemens)使用了蓄 热室为平炉的构造奠定了基础。1864年法国人马丁 （P.┵.Martin）利用有蓄热室的火焰炉,用废钢、生铁 成功地炼出了钢液，从此发展了平炉炼钢法。在欧洲一 些国家称为西门子－马丁炉或马丁炉。此法同当时的转 炉炼钢法比较有下述特点：可大量使用废钢，而且生铁 和废钢配比灵活 ，钢液成分与温度较易控制，且钢质 量好，可炼多种钢材。但设备复杂，燃料消耗大，冶炼 时间长，生产效率低。2001，１２月２８日上午１０时 ３０分，包钢１号平炉---我国最后一座炼钢平炉宣告正 式关停。
炼
钢
• 生铁和钢，从构成它们的化学元素来分析， 都是以铁元素为主体，兼含有C.Si, Mn, S.P等元素的合金，似乎没有多大差别。但 是生铁和钢的性质却差别很大，其原因主 要是：C, Si, Mn, S, P等元素的含量不一样， 特别是C元素的含量不同。
从理论上划分： 生铁C：2.11~6.69% 钢：C：0.05~2.11% 工业纯铁：C < 0.02%
一、炼钢的原理 二、炼钢的方法 三、钢的分类
一、炼钢的原理
（1）炼钢原理 炼钢的过程就是氧化去除生铁中多余的 杂质的过程。所以炼钢就是在炼钢炉中引入 氧化气氛，把生铁中的C, Si, Mn, S，P等氧 化到一定程度，以渣的形式去除，最后得到 符合我们要求的钢。
（2）炼钢过程中涉及到的主要反应 铁的氧化： 2Fe + O2 → 2FeO + 539410KJ 硅的氧化： Si + O2 → SiO2 + 870070kj
3、按脱氧方法分类
镇静钢：将脱氧剂加入钢水中经过充分脱 氧的钢，浅铸时不呈现沸腾现象。 沸腾钢：在浅铸前没有经过充分脱氧的钢， 浅铸时，C和氧化铁反应、CO↑，模内呈现沸 腾现象。
半镇静钢：脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢 两者之间的半脱氧钢。
生产实际中： 生铁C ~ 4% 钢C：0.025~1.7% 工业和纯铁C < 0.025%
生铁和钢的性质对比： 生铁----硬而脆，耐磨性好，但强度小， 不能进行压力加工，焊接性差，熔点比钢 低，适宜铸造。 钢----强度大，韧性好，焊接性好，可进 行压力加工，用途广泛。
由于钢中C, Si, Mn, S.P等元素的含量小于生铁， 而使它在性质上显出很大的优越性。所以炼钢的主 要任务，就是使生铁转化为钢。要使生铁转化为钢， 就要使生铁中含的杂质元素降到符合钢的标准。