炼钢的过程

最早的炼钢方法是1740 年出现的坩锅法，它是将生铁和废钢装入坩锅中，用火焰加热溶化炉料，之后将溶化的炉料浇铸成钢锭。 1856 年，英国人亨利．贝塞麦发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，第一次解决了铁水直接冶炼钢水的难题，从而使钢的质量得到提高，但此法不能脱硫，目前该方法己淘汰．

1880 年，出现了第一座碱性平炉，由于其成本低，炉容大，钢水质量优于转炉，一时成为世界上主要的炼钢法．

1878 年，英国人托马斯发明了碱性炉村的底吹转炉发，该方法是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。但此法的缺点是炉子寿命短，钢水中氮含量低。1899 年，出现了依靠废钢为原料的电弧炉炼钢法，解决了利用废钢炼钢问题。

20 世纪40 年代大型空气分离机的出现，使氧气制造成本大大降低，氧气顶吹转炉得到广泛运用。

二、炼钢的过程

1.炼钢实际上就是对生铁的一种精炼过程。

由于生铁冶炼过程中要使用大量的碳来还原出金属铁，生铁中碳含量较高。钢与生铁化学成分上的主要区别在于含碳量，含碳量超过 2.11 ％的就是生铁，而常用钢的含碳量一般在1％以下。目前，氧气顶吹转炉炼钢是冶炼普通钢的主要手段，世界钢产量的70％以上是通过这种方法生产的。电弧炉炼钢发展很快，主要用于冶炼高质量合金钢种，已超过了世界钢产量的20％。

炼钢就是将铁在高温中（约1600 摄氏度）进行熔化、净化（或称精炼）和合金化的一个过程。一般来说，就是将生铁（铁水、铁块）和废旧钢制品在炉中精炼，得到不同性能的钢。精炼过程主要包括用燃烧的方法去除掉生铁中过量的碳和硅以及锰和磷等杂质。这些杂质要么变成气体冒出去，要么变成残渣被清除掉。精炼时还可以根据需要加入某些其他元素。

炼钢炉有三种：转炉、平炉和电弧炉。转炉和平炉用来炼从高炉出来的铁水加废钢，电弧炉用来将废钢熔化再炼。平炉由于能耗高、生产周期长，己经遭淘汰。

转炉炼钢：转炉的炉体可以转动，用钢板做外壳，里面用耐火材料做内衬。转炉炼钢时不需要再额外加热，因为铁水本来就是高温的，它内部还在继续着发热的氧化反应。这种反应来自铁水中硅、碳以及吹入氧气。因为不需要再用燃料加热，故而降低了能源消耗，所以被普遍应用于炼钢。吹入炉内的氧气与铁水中的碳发生反应后，铁水中的碳含量就会减少而变成钢了。这种反应本身就会发出热量来，因而铁水不但会继续保持着熔化状态，而且可能会越来越热。因此，为调整铁水的适合温度，人们还会再加入一些废钢及少量的冷生铁块和矿石等。同时也要加入一些石灰、石英、萤石等，这些物质可以与铁水在变成钢水时产生的废物形成渣子。因此，它们被称为造渣料。

电炉炼钢：电弧炉炼钢的热源是电能记电弧炉内有石墨做成的电极，电极的端头与炉料之间可以发出强烈的电弧，类似我们看到的闪电，具有极高的热能。我们知道，在炼钢时主要是对铁水中的碳进行氧化以减少碳的含量，但有些钢的品种中需要含有一些容易氧化的其他元素时，如果吹入过多的氧，就会把那些元素也二起氧化了。在这时，用电弧炉炼钢就显得优越多啦。因此，电弧炉往往用来冶炼合金钢和碳素钢。电弧炉主要以废钢材为原料。装好炉料后，炉盖会盖上，随后电极就下降接近炉料表面。这时接通电源，电极就会发出电弧将电极附近的炉料熔化。然后加大电压，加快熔化速度。随着炉料的熔化程度，炉料（钢水）的位置会有变化，这时电极也会自动调整高度而不会淹没在钢水中。用电弧炉炼钢时也要吹进一些氧，以加快熔化速度。这个吹氧的时间必须掌握准确，否则会发生爆炸。在炉料将全部熔化时，钢水表面会漂浮着一层炉渣，这时工人们会取出一些钢水和炉渣来分析它们的成分，看看这炉钢炼得怎么样。如果里面有对钢质量有害的元素，还要继续精炼加以除掉。

目前，氧气顶吹转炉炼钢是冶炼普通钢的主要手段，世界钢产量的70 ％以上是通过这种方法生产的。电弧炉炼钢发展很快，主要用于冶炼高质量合金钢种，已超过了世界钢产量的20 ％。

2.转炉炼钢过程：

转炉炼钢工艺流程：高炉铁水→铁水预处理→复吹转炉炼钢→炉外精炼→连铸→热轧3.铁水预处理：

为了能使进入转炉的铁水中，SI 、P 、S 含量降低，提高转炉的效率，炼出优质钢，必须对高炉出来的铁水，进行处理。

宝钢对铁水的预处理是在320 吨的鱼雷罐混铁车中进行的。采用喷吹气体搅拌法，先脱SI扒碴，再脱P 、S ，向铁水中加氧化剂，如烧结矿、氧化铁皮、石灰及氧气。等铁水处理完必送转炉炼钢。

三、冶炼过程

1 、原材料的准备：

A 、金属料：包括铁水（生铁）、废钢、铁合金。铁水是转炉的基本金属料，通常占装入量的80 一100％。炼钢对铁水的要求：( l ) S 。铁水含S 量应低于或等于所炼钢种的规格含S 量。终点钢水含硫完全依靠铁水脱硫来控制的。（2 ) S1 。铁水含硅量直接决定了吹炼的渣量，硅含量低，吹炼容易。（3 ) P 。P 入炉的最高限值可根据钢种的质量要求而定。（4 ）入转炉前应对铁水的温度和成分进行检测。

B 、造渣材料：石灰、云石、铁皮。石灰是主要的造渣材料，云石是提高熔渣的流动性和渣钢界面反应速度的。

C 、氧化剂：氧气、铁矿石、铁皮。

D 、冷却剂：废钢、铁矿石、石灰等。

E 、气体：氧气、氩气等。

2、炼钢的任务：

炼钢的任务是：脱硫、托磷、脱碳、脱氧，去除有害气体和非金属及杂物，提高温度和调整成分。[P]对大多数钢来说是有害元素，它在钢中的含量高会引起：“冷脆”，从高温降到0摄氏度以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性和冷弯性能变差。［S 」对大多数钢来说是有害元素，它在钢中的含量高会引起：“热脆”会使钢的热加工性能变坏，引起高温龟裂，并在金属焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊接强度。［O ］在吹炼过程中，由于吹入了大量的氧气，当吹炼结束，钢水中有大量氧，在钢的凝固过程中，氧以氧化物形式存在，会降低钢的韧性、塑性等加工性能。[C] 炼钢的主要任务之一就是把溶池里的「C ］氧化脱除到所炼钢种的要求。去夹杂物，非金属夹杂物对钢的性能会产生严重影响，应该最大限度驱除。

3 、炉内反应：

炼钢是氧化反应，利用O 和铁水中的C 起化学反应。C 一O反应，放出热量，铁水中主要成分：C 、SI 、Mn 、P 、S 。

炉内反应：

脱【 P 】: 2[ P ] + 5( FeO )+4( CaO ）→( 4CaOP2O5) + 5[Fe]P + O2↑→P2 05、 P205+ CaO →Ca ( P2O4 )2 （磷酸钙＋Q↑）。

脱【 S 】: S + 02 + CaO →CaS2O3 , s ＋MNO→MnS + 02↑

脱【 O 】: Si + O2↑→SiO2 、SiO2 +CaO →CasiO3 （炉渣＋Q↑）。

脱【 C 】: C + O2↑→CO + CO2 + Q↑

C + O2↑→CO，从吹炼开始就进行。S+ O2 十CaO 一CaS2O3 ，在高温进行，所以有