炼钢基本原理
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高速工具钢除含有较高的碳（1%左右）外，还含有很高 的钨（有的高达19%）和铬、钒、钼等合金元素，具有 较好的赤热硬性。
精品课件
C、特殊性能钢，指的是具有特殊化学性能或力学性能的 钢，如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等。
轴承钢是指用于制造各种环境中工作的各类轴承圈和滚动 体的钢，这类钢含碳1%左右，含铬最高不超过1.65%，要 求具有高而均匀的硬度和耐磨性，内部组织和化学成分均 匀，夹杂物和碳化物的数量及分布要求高。
精品课件
3、钢的分类
1）按化学成分分类：按是否加入合金元素可把钢分为碳 素钢和合金钢两大类。
A、碳素钢是指钢中除含有一定量为了脱氧而加入硅 （一般≤0.40%）和锰（一般≤0.80%）等合金元素外， 不含其他合金元素的钢。根据碳含量的高低又可分成低 碳钢（[C]≤0.25%），中碳钢(0.25%≤[C]≤0.60%)和高 碳钢([C]>0.60%)。
B、合金钢是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或脱氧 元素外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、钛、钒、 铜、钨、铝、钴、铌、锆和稀土元素等，有的还含有某 些非金属元素如硼、氮等的精钢品课件。
2）按用途分类，分为三大类：结构钢，工具钢，特殊 性能钢。
A、结构钢是目前生产最多、使用最广的钢种，它包括 碳素结构钢和合金结构钢，主要用于制造机器和结构的 零件及建筑工程用的金属结构等。碳素结构钢是指用来 制造工程结构件和机械零件用的钢，其硫、磷等杂质含 量比优质钢高些，一般[S]≤0.055%，[P]≤0.045%，优 质碳素钢[S]和[P]均≤0.040%。碳素结构钢的价格最低， 工艺性能良好，产量最大，用途最广。合金结构钢是在 优质碳素结构钢的基础上，适当地加入一种或数种合金 元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透性。
精品课件
铁水成分：
Si：铁水Si含量过高，会因石灰消耗量的增大而使渣量 过大，易产生喷溅并加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰熔 化，从而影响脱磷、脱硫。如果铁水Si含量过低，则不 易成渣，对脱磷、脱硫也不利，因此通常铁水中的硅 含量为0.30%-0.70%为宜。
Mn：锰是发热元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能有 效促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉 衬侵蚀。同时铁水含Mn高，终点钢中余锰高，从而可 以减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯净 度。
精品课件
但冶炼高锰生铁将使高炉焦比升高，为了降低炼铁焦比 目前使用较多的为低锰铁水，锰的含量为0.20%-0.80%。
P：磷是高发热元素，对一般钢种来说是有害元素，因 此要求铁水磷含量越低越好，一般要求铁水[P]≤0.20%。
S：除了含硫易切削以外，绝大多数钢种要求去除硫这一 有害元素。氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30%-40%。 我国炼钢技术规程要求入炉铁水的硫含量不超过0.05%。
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6.2 炼钢用原料
炼钢原料分为金属料和非金属料两大类。
1、金属料
炼钢用的金属料主要有铁水、废钢、铁合金。
1）铁水
铁水是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的70%100%，是转炉炼钢的主要热源，铁水物理热占转炉热收 入的50%以上。应努力保证入炉铁水的温度，保证炉内 热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定进入转炉的铁水温 度应大于1250℃，并且要相对稳定。
钢铁冶金概论
计算中心
王丽丽
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6. 炼钢基本原理
6.1 炼钢概述
1、钢与生铁的比较
铁合金 含碳量
成分 其它元素
机械性能
生铁 2%～4.3% 硅、锰、硫、磷（少
量）
硬而脆无韧性
可铸、不可锻
钢
<2%
硅、锰（少量）
坚硬韧性大，塑 性好
可铸、可锻、可 压延
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2、炼钢基本任务
炼钢过程
•脱碳 •脱硫 •脱磷 •脱氧
带渣量：高炉渣中含硫、SiO2、和Al2O3量较高，过多的 高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加， 造成喷溅，降低炉衬寿命，因此，进入转炉的铁水要求 带渣量不得超过0.5%。
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2）废钢 转炉和电炉炼钢均使用废钢，废钢是电弧炉炼钢最主 要的金属料，其用量占金属料的70%-90%;氧气顶吹转 炉用废钢量一般是总装入量的10%-30%,作为调整吹炼 温度的冷却剂。 对废钢的要求：废钢的外形尺寸和块度应保证能从炉 口顺利加入转炉或电炉内。废钢的长度应小于炉口直 径的1/2，废钢单重一般不应超过300kg。国标要求废 钢的长度不大于1000mm，最大单件重量不大于800kg。
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B、工具钢，包括碳素工具钢和合金工具钢及高速钢。
碳素工具钢的硬度主要以含碳量的高低来调整 （0.65%≤[C]≤1.30%），为了提高钢的综合性能，有 的钢中加入0.35%～0.60%的锰。
合金工具钢不仅含有很高碳，有的高达2%，而且含有 较高的铬（达13%）、钨（达9%）、钼、钒等合金元素， 这类钢主要用于各式模具。
铁水
炼钢过程
•去气体 •去夹杂 •合金化 •调 温
钢
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脱碳
措施
炼钢过程使用氧化剂，如吹入氧 气，加入铁矿石等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基 本
脱磷、脱硫
措施 使用造渣剂造好渣
任 务
脱氧合金化
去气和夹杂
措施 措施
加入脱氧剂、合金剂 利用碳氧反应
提高温度
措施
电炉炼钢： 电能转化为热能
铁水的物理热和
氧气转炉炼钢：
化学热，不需外 来热源
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废钢应清洁干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，爆炸 物和易燃易爆品以及有毒物品等。废钢的硫、磷含量均 不大于0.050%。不同性质的废钢分类存放。
不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀 介质中具有一定化学稳定性的钢的总称。耐大气、蒸汽和 水等弱介质腐蚀的称为不锈钢，耐酸、碱和盐等强介质腐 蚀的钢称为耐腐蚀钢。不锈钢具有不锈性，但不一定耐腐 蚀，而耐腐蚀钢则一般都具有较好的不锈性。
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弹簧钢主要含有硅、锰、铬合金元素，具有高的弹性极 限、高的疲劳强度以及高的冲击韧性和塑性，专门用于 制造螺旋簧及其他形状弹簧，对钢的表面性能及脱碳性 能的要求比一般钢更为严格。 高温合金指的是在应力及高温同时作用下，具有长时间 抗蠕变能力与高的持久强度和高的抗蚀性的金属材料， 常用的有铁基合金、镍基合金、钴基合金，还有铬基合 金、钼基合金及其他合金等。高温合金主要用于制造燃 汽轮机、喷气式发动机等高温下工作零部件。
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C、特殊性能钢，指的是具有特殊化学性能或力学性能的 钢，如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等。
轴承钢是指用于制造各种环境中工作的各类轴承圈和滚动 体的钢，这类钢含碳1%左右，含铬最高不超过1.65%，要 求具有高而均匀的硬度和耐磨性，内部组织和化学成分均 匀，夹杂物和碳化物的数量及分布要求高。
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3、钢的分类
1）按化学成分分类：按是否加入合金元素可把钢分为碳 素钢和合金钢两大类。
A、碳素钢是指钢中除含有一定量为了脱氧而加入硅 （一般≤0.40%）和锰（一般≤0.80%）等合金元素外， 不含其他合金元素的钢。根据碳含量的高低又可分成低 碳钢（[C]≤0.25%），中碳钢(0.25%≤[C]≤0.60%)和高 碳钢([C]>0.60%)。
B、合金钢是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或脱氧 元素外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、钛、钒、 铜、钨、铝、钴、铌、锆和稀土元素等，有的还含有某 些非金属元素如硼、氮等的精钢品课件。
2）按用途分类，分为三大类：结构钢，工具钢，特殊 性能钢。
A、结构钢是目前生产最多、使用最广的钢种，它包括 碳素结构钢和合金结构钢，主要用于制造机器和结构的 零件及建筑工程用的金属结构等。碳素结构钢是指用来 制造工程结构件和机械零件用的钢，其硫、磷等杂质含 量比优质钢高些，一般[S]≤0.055%，[P]≤0.045%，优 质碳素钢[S]和[P]均≤0.040%。碳素结构钢的价格最低， 工艺性能良好，产量最大，用途最广。合金结构钢是在 优质碳素结构钢的基础上，适当地加入一种或数种合金 元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透性。
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铁水成分：
Si：铁水Si含量过高，会因石灰消耗量的增大而使渣量 过大，易产生喷溅并加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰熔 化，从而影响脱磷、脱硫。如果铁水Si含量过低，则不 易成渣，对脱磷、脱硫也不利，因此通常铁水中的硅 含量为0.30%-0.70%为宜。
Mn：锰是发热元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能有 效促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉 衬侵蚀。同时铁水含Mn高，终点钢中余锰高，从而可 以减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯净 度。
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但冶炼高锰生铁将使高炉焦比升高，为了降低炼铁焦比 目前使用较多的为低锰铁水，锰的含量为0.20%-0.80%。
P：磷是高发热元素，对一般钢种来说是有害元素，因 此要求铁水磷含量越低越好，一般要求铁水[P]≤0.20%。
S：除了含硫易切削以外，绝大多数钢种要求去除硫这一 有害元素。氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30%-40%。 我国炼钢技术规程要求入炉铁水的硫含量不超过0.05%。
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6.2 炼钢用原料
炼钢原料分为金属料和非金属料两大类。
1、金属料
炼钢用的金属料主要有铁水、废钢、铁合金。
1）铁水
铁水是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的70%100%，是转炉炼钢的主要热源，铁水物理热占转炉热收 入的50%以上。应努力保证入炉铁水的温度，保证炉内 热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定进入转炉的铁水温 度应大于1250℃，并且要相对稳定。
钢铁冶金概论
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王丽丽
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6. 炼钢基本原理
6.1 炼钢概述
1、钢与生铁的比较
铁合金 含碳量
成分 其它元素
机械性能
生铁 2%～4.3% 硅、锰、硫、磷（少
量）
硬而脆无韧性
可铸、不可锻
钢
<2%
硅、锰（少量）
坚硬韧性大，塑 性好
可铸、可锻、可 压延
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2、炼钢基本任务
炼钢过程
•脱碳 •脱硫 •脱磷 •脱氧
带渣量：高炉渣中含硫、SiO2、和Al2O3量较高，过多的 高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加， 造成喷溅，降低炉衬寿命，因此，进入转炉的铁水要求 带渣量不得超过0.5%。
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2）废钢 转炉和电炉炼钢均使用废钢，废钢是电弧炉炼钢最主 要的金属料，其用量占金属料的70%-90%;氧气顶吹转 炉用废钢量一般是总装入量的10%-30%,作为调整吹炼 温度的冷却剂。 对废钢的要求：废钢的外形尺寸和块度应保证能从炉 口顺利加入转炉或电炉内。废钢的长度应小于炉口直 径的1/2，废钢单重一般不应超过300kg。国标要求废 钢的长度不大于1000mm，最大单件重量不大于800kg。
精品课件
B、工具钢，包括碳素工具钢和合金工具钢及高速钢。
碳素工具钢的硬度主要以含碳量的高低来调整 （0.65%≤[C]≤1.30%），为了提高钢的综合性能，有 的钢中加入0.35%～0.60%的锰。
合金工具钢不仅含有很高碳，有的高达2%，而且含有 较高的铬（达13%）、钨（达9%）、钼、钒等合金元素， 这类钢主要用于各式模具。
铁水
炼钢过程
•去气体 •去夹杂 •合金化 •调 温
钢
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脱碳
措施
炼钢过程使用氧化剂，如吹入氧 气，加入铁矿石等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基 本
脱磷、脱硫
措施 使用造渣剂造好渣
任 务
脱氧合金化
去气和夹杂
措施 措施
加入脱氧剂、合金剂 利用碳氧反应
提高温度
措施
电炉炼钢： 电能转化为热能
铁水的物理热和
氧气转炉炼钢：
化学热，不需外 来热源
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废钢应清洁干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，爆炸 物和易燃易爆品以及有毒物品等。废钢的硫、磷含量均 不大于0.050%。不同性质的废钢分类存放。
不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀 介质中具有一定化学稳定性的钢的总称。耐大气、蒸汽和 水等弱介质腐蚀的称为不锈钢，耐酸、碱和盐等强介质腐 蚀的钢称为耐腐蚀钢。不锈钢具有不锈性，但不一定耐腐 蚀，而耐腐蚀钢则一般都具有较好的不锈性。
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弹簧钢主要含有硅、锰、铬合金元素，具有高的弹性极 限、高的疲劳强度以及高的冲击韧性和塑性，专门用于 制造螺旋簧及其他形状弹簧，对钢的表面性能及脱碳性 能的要求比一般钢更为严格。 高温合金指的是在应力及高温同时作用下，具有长时间 抗蠕变能力与高的持久强度和高的抗蚀性的金属材料， 常用的有铁基合金、镍基合金、钴基合金，还有铬基合 金、钼基合金及其他合金等。高温合金主要用于制造燃 汽轮机、喷气式发动机等高温下工作零部件。