煉鋼先煉鐵才避。鋼從生鐵而來。用鐵礦石冶煉而得的生鐵茸歧，含碳量較高（＞2.08％），而且含有許多雜質(zhì)（如硅、錳、磷冒黑、硫等）。因此勤哗，生鐵缺乏塑性和韌性抡爹，力學(xué)性能差，除熔化澆鑄外芒划，無法進(jìn)行壓力加工冬竟，因而限制了它的用途。 

為了克服生鐵的這些缺點(diǎn)民逼，使它在工業(yè)上能起到更大的作用泵殴，還必須在高溫下利用各種來源的氧，把它里面的雜質(zhì)氧化清除到一定的程度拼苍，以得到一定成分和一定性質(zhì)的鐵碳合金——鋼笑诅。這種在高溫下氧化清除生鐵中雜質(zhì)的方法叫煉鋼。 

煉鋼的基本原理

生鐵中的各種雜質(zhì)疮鲫，在高溫下吆你，在不同程度上都與氧有較大的親和力。因此可以利用氧化的方法使它們成為液體棚点、固體或氣體氧化物早处，液體和固體氧化物在高溫下與爐襯和加入爐內(nèi)的熔劑起作用，結(jié)合成爐渣瘫析，并在扒渣時被排除爐外，氣體也在鋼水沸騰時被CO帶到爐外默责。 

在煉鋼爐內(nèi)贬循，雜質(zhì)的氧化主要是依靠FeO的存在而實(shí)現(xiàn)的。

2Fe＋O₂→2FeO

01硅元素的氧化

硅與氧有較大的親和力桃序，因此硅的氧化很迅速杖虾，它在冶煉初期就已經(jīng)完全被氧化而生成SiO₂：

>>Si+2FeO→SiO₂+2Fe

同時SiO₂又和FeO反應(yīng)形成硅酸鹽：

>>2FeO+SiO₂→2FeO·SiO₂

這種鹽是爐渣中很重要的一部分，它與CaO作用生成穩(wěn)定化合物2CaO·SiO₂和FeO媒熊，前者牢固存在于爐渣中奇适，后者變成了渣中的游離成分，使渣中FeO的含量增加芦鳍，對促進(jìn)雜質(zhì)的氧化是比較有利的嚷往。其反應(yīng)如下：

>>2FeO·SiO₂+2CaO→2CaO·SiO₂+2FeO

02錳元素的氧化

錳也是易氧化的元素，它所生成的MnO有較高的熔點(diǎn)柠衅，MnO在金屬液中并不溶解皮仁，但是它與SiO₂形成化合物浮在液體金屬表面，成為爐渣的一部分。

>>Mn+FeO→MnO+Fe

>>2MnO+SiO₂→2MnO·SiO₂

硅贷祈、錳的氧化反應(yīng)放出大量的熱趋急，可以使?fàn)t溫迅速提高（這一點(diǎn)對轉(zhuǎn)爐煉鋼特別重要），大大加速了碳的氧化過程势誊。 

03碳元素的氧化

碳的氧化需要吸收大量的熱能呜达，所以必須在較高的溫度下才能進(jìn)行。碳的氧化又是煉鋼過程中很重要的一個反應(yīng)：

>>C+FeO→CO+Fe

由于碳氧化時生成了CO氣體粟耻，它從液體金屬中逸出時起強(qiáng)烈的攪拌作用闻丑，這種作用叫做“沸騰”。產(chǎn)生沸騰的結(jié)果勋颖，可以促使熔池成分和溫度均勻嗦嗡，加速金屬與爐渣界面的反應(yīng)，同時也有利于去除鋼中氣體和夾雜物饭玲。 

04磷元素的氧化

磷的氧化在不太高的溫度下即可發(fā)生侥祭，去磷過程由幾個反應(yīng)組合而成，其反應(yīng)如下：

>>2P+5FeO→P₂O₅+5Fe

>>P₂O₅+3FeO→3FeO·P₂O₅

當(dāng)在堿性爐渣中有足夠的CaO時會發(fā)生如下反應(yīng)：

>>3FeO·P₂O₅+4CaO→4CaO·P₂O₅+3FeO

所生成的4CaO·P₂O₅是穩(wěn)定的化合物茄厘，它牢固地保持在爐渣中矮冬，因而達(dá)到了去磷的目的。

必須注意次哈，鋼水在脫氧過程中胎署，要加入硅鐵、錳鐵等脫氧劑窑滞，因而常常在脫氧以后琼牧，爐渣呈現(xiàn)酸性，而使3FeO·P₂O₅遭到破壞哀卫，從中還原出P₂O₅巨坊，而P₂O₅是不穩(wěn)定的氧化物，它在高溫下易被碳還原此改，產(chǎn)生回磷現(xiàn)象趾撵。這也說明了在酸性爐內(nèi)去磷是十分困難的。為了防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生共啃，必須適當(dāng)?shù)卦黾訝t渣堿度和渣量占调，提高爐渣氧化性等。

05硫元素的氧化

硫是以FeS的形式存在移剪。當(dāng)爐渣中有足夠的CaO時究珊，同樣也能將硫去除，反應(yīng)如下：

>>FeS+CaO→CaS+FeO

生成的CaS并不溶于鋼水中挂滓，而形成了爐渣浮在鋼水表面苦银。

上面這個反應(yīng)是可逆反應(yīng)啸胧，而且是在含有FeO的爐渣中進(jìn)行的，當(dāng)FeO與CaS發(fā)生作用時幔虏，會使硫重新回到鋼水中纺念，所以去硫效率隨渣中FeO的含量減少而增高。而渣中含有足夠的碳時想括，反應(yīng)就不同了：

>>CaO+FeS+C→CaS+Fe+CO

由于碳奪去了FeO中的氧陷谱，失去了CaS與FeO作用的可能性，使反應(yīng)不能逆向進(jìn)行瑟蜈，這就是為什么電爐煉鋼時去硫要比其他兩種方法來得完全的原因烟逊。

在去硫過程中，錳也起了促進(jìn)去硫的作用铺根，其過程如下：

>>FeS+MnO→MnS+FeO

生成的MnS幾乎不溶于鋼水而進(jìn)入渣中宪躯。因此，去硫的作用隨錳的氧化而加大位迂。

06 FeO的脫氧

通過上述一系列氧化反應(yīng)以后访雪，雖然雜質(zhì)被氧化了，達(dá)到了去除的目的掂林，但是也由于氧化的結(jié)果臣缀，使鋼水中含有較多的FeO，也就是說鋼水中存在著大量的氧泻帮，給鋼帶來很大的危害精置，一方面使鋼帶有大量氣泡；另一方面也使鋼出現(xiàn)熱脆和冷脆現(xiàn)象锣杂，而且危害性隨含碳量的增加而加大脂倦。

因此，在煉鋼過程的最后蹲堂，還必須設(shè)法去除鋼水中大量存在著的氧狼讨。通常采用的方法是在鋼水中加入一些脫氧劑，如錳鐵柒竞、硅鐵、鋁等播聪，它們強(qiáng)烈地從FeO中奪取氧而達(dá)到脫氧的目的朽基，其反應(yīng)如下：

FeO+Mn→MnO+Fe

2FeO+Si→SiO₂+2Fe

3FeO+2Al→Al₂O₃+3Fe

07爐渣的作用

整個煉鋼過程由氧化和還原兩個過程組成，通常把碳离陶、硅稼虎、錳、磷的氧化稱為氧化期內(nèi)的反應(yīng)招刨，把脫硫和脫氧稱為還原期內(nèi)的反應(yīng)霎俩。從以上各項(xiàng)反應(yīng)式中可以看到，為了清除金屬中的雜質(zhì)，必須考慮多方面的因素打却，但是其中最主要的因素就是造渣和除渣杉适。 

爐渣在煉鋼過程中具有下列重要作用： 

①爐渣應(yīng)保證煉鋼過程按一定反應(yīng)方向來進(jìn)行（氧化或還原）。

②爐渣應(yīng)保證最大限度地去除金屬中的有害雜質(zhì)（磷和硫）柳击，以及防止?fàn)t氣中的氣體（氮?dú)夂蜌錃猓┻M(jìn)入到金屬中猿推。

③爐渣應(yīng)保證操作過程中鐵和其他有價值的元素?fù)p失最小。

煉鋼的基本方法

①轉(zhuǎn)爐煉鋼

轉(zhuǎn)爐煉鋼法就是利用空氣或氧氣捌肴，采取底吹蹬叭、側(cè)吹和頂吹的方式，使鐵水中的元素氧化到規(guī)定限度状知，從而得到成分合格的鋼的一種煉鋼方法秽五。

 ②電爐煉鋼

電爐是利用電能轉(zhuǎn)變成熱能來煉鋼的，常用的電爐有兩種：電弧爐和感應(yīng)電爐饥悴。電弧爐用得最廣坦喘，宜于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼；感應(yīng)電爐用于冶煉高級合金鋼和有色合金铺坞。

③平爐煉鋼

隨著工業(yè)的發(fā)展起宽，金屬加工工業(yè)中積累了大量廢鋼。當(dāng)時無法用轉(zhuǎn)爐將它重新吹煉成鋼济榨，因此煉鋼工作者們就尋找一種用廢鋼作原料的煉鋼方法坯沪。1864年由法國人馬丁發(fā)明了平爐煉鋼法。

 

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的迅速發(fā)展擒滑，將要取代平爐煉鋼法腐晾，我國新建的煉鋼車間大都是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和電爐。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步丐一，新的煉鋼方法不斷出現(xiàn)藻糖，比如鋼水的真空處理、電渣爐熔煉库车、真空感應(yīng)電爐熔煉等方法巨柒，得到了越來越多的使用。

鋼錠的澆鑄

從煉鋼爐中得到的鋼水柠衍，必須鑄成一定形狀的錠才能進(jìn)行后續(xù)的加工（軋洋满、壓成材）。這種處在鋼水和出廠鋼材中間狀態(tài)的錠珍坊，稱為鋼錠牺勾。鋼錠由鋼液（鋼水）經(jīng)盛鋼桶（也稱鋼包）注入鑄模凝固而成。

用鑄模鑄成鋼錠的工藝過程簡稱為鑄錠或模鑄阵漏；用連續(xù)鑄鋼方法鑄成坯的工藝過程簡稱連鑄驻民。 

模鑄工藝過程

首先將煉鋼爐內(nèi)的鋼水轉(zhuǎn)入鋼包翻具，然后將鋼包吊至鋼錠模上方，再間斷地將鋼水分別澆入單只或多只鋼錠模中回还；鋼水凝固后裆泳，將鋼錠脫模，脫模后的鋼錠經(jīng)切頭去尾懦趋，送入加熱爐加熱晾虑，最后經(jīng)一道或多道初軋開胚，得到鋼胚仅叫。 

用于生產(chǎn)棒材和型材的鋼錠一般為正方斷面（稱為方錠）帜篇；生產(chǎn)板材的鋼錠一般為長方形斷面（稱為扁錠）；生產(chǎn)鍛壓材的鋼錠有方形诫咱、圓形和多角形笙隙。 

鋼錠澆鑄過程伴隨有各種物理化學(xué)現(xiàn)象：如熱的傳導(dǎo)，體積收縮,鋼液流動,碳氧反應(yīng)坎缭，成分偏析等竟痰。由此形成不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和成分分布。 

在鑄錠過程中由于操作不當(dāng)或注速掏呼、鑄溫控制不當(dāng)坏快，會使鑄成的錠有種種缺陷。常見的缺陷為：鋼錠表面的結(jié)疤憎夷、重皮和縱莽鸿、橫裂紋，內(nèi)部的殘余縮孔拾给、皮下氣泡祥得、疏松和偏析，混入鋼中的耐火物和爐渣蒋得、灰塵造成的夾雜等级及。這些缺陷能大大降低鋼錠的成坯率，甚至使整個鋼錠報廢额衙。

來源：熱處理生態(tài)圈