氧气低吹转炉炼钢适合生产什么碳钢

1. 转炉炼钢 转炉炼钢

1、转炉炼钢法的分类转炉是以铁水为主要原料的现代炼钢方法。该种炼钢炉由圆台型炉帽、圆柱型炉身和球缺型炉底组成。炉身设有可绕之旋转的耳轴，以满足装料和出钢、倒渣操作，故而得名。酸性空气底吹转炉——贝塞麦炉（英国1856年）          空气转炉{ 碱性空气底吹转炉——托马斯炉（德国1878年）                    碱性空气侧吹转炉（中国1952年）转炉{            氧气顶吹转炉——LD（奥地利1952年）          氧气转炉{ 氧气底吹转炉——OBM（德国1967年）                    顶底复吹转炉（法国1975年）2、氧气顶吹转炉炼钢法简介(1) 诞生的背景及简称现代炼钢生产首先是一个氧化精炼过程，最初的贝氏炉和托马斯炉之所以采用空气吹炼正是利用其中的氧。二次世界大战以后，工业制氧机在美国问世，使利用纯氧炼钢成为可能，但原来的底吹方式炉底及喷枪极易烧坏。美国联合碳化物公司于1947年在实验室进行氧气顶吹转炉的实验并获成功，命名为BOF。奥地利闻之即派有关专家前往参观学习，回来后于1949年在2吨的转炉上进行半工业性实验并获成功，1952年、1953年30吨氧气顶吹转炉分别在Linz和Donawitz建成投产，故常简称LD。1967年12月德国与加拿大合作发明了氧气底吹转炉，使用双层套管喷嘴并通以气态碳氢化合物进行冷却。1975年法国研发了顶底复吹转炉，综合了LD和OBM的优点，77年在世界年会上发表。(2) 氧气顶吹转炉的特点1）优点氧气顶吹转炉一经问世就显示出了极大的优越性，世界各国竟相发展，目前成为最主要的炼钢法。其优点主要表现在：（1）熔炼速度快，生产率高（一炉钢只需20分钟）；（2）热效率高，冶炼中不需外来热源，且可配用10%～30%的废钢；（3）钢的品种多，质量好（高低碳钢都能炼，S、P、H、N、O及夹杂含量低）； （4）便于开展综合利用和实现生产过程计算机控制。2）缺点当然，LD尚存在一些问题，如吹损较高（10%，）、所炼钢种仍受一定限制（冶炼含大量难熔元素和易氧化元素的高合金钢有一定的困难）等。3 氧气转炉的发展趋势对于氧气顶吹转炉的推广和普及首推日本迅速，且引导了LD的发展趋势：（1）容量大型化（相对投资较小）；（2）配加炉外精炼以增加品种，提高质量（理论上可炼任何钢种）；（3）引入底吹技术，实施复合吹炼（减少喷溅，降低吹损）；（5）实现冶炼过程计算机控制。 1转炉炼钢的原材料引言转炉炼钢所用原材料可分为金属料和非金属料两大类。原材料质量的好坏，不仅关系到吹炼操作的难易，而且会影响钢的产量、质量和生产成本。1.1 金属料转炉炼钢的金属料主要是铁水、废钢和铁合金。1.1.1铁水1 作用：转炉炼钢的主原料，一般占装入量的70%以上。2 要求铁水应符合一定要求，以简化和稳定操作并获得良好技术经济指标。1）温度≥1250℃而且稳定铁水温度的高低，标志着其物理热的多少。较高的铁水温度，不仅能保证转炉吹炼顺利进行，同时还能增加废钢的配加量，降低生产成本。因此，希望铁水的温度尽量高些，一般应保证入炉时仍在1250℃～1300℃以上。另外，还希望铁水温度相对稳定，以利于冶炼操作和生产调度。2）成分合适而且波动小  转炉炼钢的适应性较强，可将各种成分的铁水吹炼成钢。但是，为了方便转炉操作及降低生产成本，铁水的成分应该合适而稳定。（1）铁水的含磷量≤0.4%：磷会使钢产生“冷脆”现象，是钢中的有害元素之一。转炉单渣法冶炼时的脱磷效果为85%～95%，普碳钢的含磷量通常要求≤0.04%,因此，国标规定铁水的含磷量小于0.4%。需要指出的是，高炉内不能去磷，如果铁水的含磷量超过0.4%,或者吹炼低磷钢，则需采用双渣法冶炼或对铁水进行预脱磷处理。（2）铁水的含硫量≤0.07%：硫会使钢产生“热脆”现象，也是钢中的有害元素。转炉的脱硫效果不理想，单渣法冶炼时的脱硫率仅为30%～35%，而通常要求钢液的含硫量在0.05%以下，因此国标规定铁水含硫量≤0.07%。如果铁水含硫量超过0.07%或吹炼低硫钢，则需采用双渣法冶炼或对铁水进行预脱硫处理。（3）铁水的含硅量：铁水中的硅是转炉炼钢的主要发热元素之一，含硅量每增加0.1%，废钢比可增加1.3%～1.5%。对于大、中型转炉，铁水含硅量以0.5%～0.8%为宜。小型转炉的热损较大，铁水的含硅量可以高些。若含硅量低于0.5%,铁水的化学热不足,会导致废钢比下降,小容量转炉甚至不能正常吹炼；反之，如果铁水含硅量高于0.8%,不仅会增加造渣材料的消耗，而且使炉内的渣量偏大，过多的渣量容易引起喷溅，增加金属损失。另外，铁水含硅量高时，初期渣子的碱度低，对炉衬的侵蚀作用加剧；同时，初期渣中的二氧化硅含量高，这会使渣中的FeO、MnO含量相对降低，容易在石灰块表面生成一层熔点为2130℃的2CaO•SiO2外壳，阻碍石灰熔化，降低成渣速度，不利于早期的去磷。应该指出的是，一些钢厂铁水的含硅量超过了1.2%，个别的甚至达到了1.5%，对此应进行预脱硅处理，以减轻转炉的负担。（4）铁水的含锰量：铁水中的锰是一种有益元素，主要体现在锰氧化后生成的氧化锰能促使石灰溶解，有利于提高炉龄和减轻氧枪粘钢。我国大多数钢铁厂所用铁水的含锰量都不高，多为0.2%～0.4%。提高铁水含锰量的方法主要是向高炉的原料中配加锰矿石，但这将会使炼铁生产的焦比升高和高炉的生产率下降。对于铁水增锰的合理性还需要做详细的技术经济对比，因此，目前对铁水含锰量不提硬性要求。（5）铁水的含碳量：碳也是转炉炼钢的主要发热元素，≥3.5%的含碳量即可满足冶炼要求，而通常铁水含碳4%左右，故一般不做要求。国内一些转炉炼钢厂对铁水成分的控制见表（6）1-1。3）带渣量≤0.5%高炉渣中含有大量的S、SiO2，因此希望兑入转炉的铁水尽量少带渣，以减轻脱硫任务和减少渣量，通常要求带渣量不得超过0.5%。3 铁水的预处理定义：铁水在兑入转炉之前进行的脱硫、脱磷或脱硅操作叫做铁水预处理。目的：减轻高炉、转炉的负担，提高生产率。1）铁水炉外脱硫铁水脱硫的条件比钢水优越（铁水中碳、硅、磷等元素的含量高，硫的活度系数大，同时铁水中的氧含量低），脱硫效率比钢水脱硫高4～6倍，经济上比转炉双渣法合算，因此铁水预脱硫技术已被国内外广泛采用。基本思路：向铁水中加入脱硫剂使之化合入渣。（1）脱硫剂及其特点：目前常用的铁水预脱硫剂主要有以下四种。①电石粉（CaC2）脱硫反应：CaC2（S）+[S]=CaS(S)+2[C]特点：脱硫能力强，但脱硫过程中有少量CO和C2H2逸出，并带出电石粉，污染环境，因而必须安装除尘装置；价格较贵。②石灰粉（CaO）脱硫反应：2CaO(S)+[S]+1/2[Si]=CaS(S)+1/22CaO•SiO2（S）特点：价格便宜，脱硫成本低，但单独使用时脱硫能力差，而且石灰表面会出现C2S，阻碍脱硫反应继续进行，降低脱硫速度和效率，为此，常配加适量的铝或苏打粉避免C2S的生成：CaO(S)+[S]+2/3[Al]=CaS(S)+1/3Al2O3（S）使脱硫速度和效率明显提高，如8图1-1。③苏打粉（Na2CO3）脱硫反应：Na2CO3（l）+[S]+[Si]=Na2S(l)+SiO2(S)+{CO}特点：脱硫能力很强，且产生的气体具有搅拌作用，脱硫速度快，但价格贵且污染严重，现已很少使用，有时与其它粉剂配成复合脱硫剂。④金属镁脱硫反应：金属镁的沸点仅为1107℃，铁水温度下为气体，故脱硫反应为：{Mg}+[S]=MgS(S)特点：金属镁直接加入铁水时，会发生爆发式气化反应，不仅导致镁的利用率大大降低，而且还会引起铁水喷溅而造成事故，因此不能单独使用，常与其它粉剂组成复合脱硫剂。在相同的铁水条件下，各脱硫剂的能力强弱顺序为：Na2CO3、CaC2、Mg、CaO，见9表1-3。以上脱硫剂有的可单独使用，但多为几种配合使用，如电石粉+石灰粉、金属镁+电石粉、石灰粉+苏打粉、金属镁+石灰粉等，其脱硫能力有较大差别。（2）脱硫的方法及效果：铁水预脱硫的基本工艺是向铁水中加入脱硫剂并使之混合而发生脱硫反应，目前使用最广泛的是机械搅拌法和喷吹法。①机械搅拌法混合方式：将脱硫剂加入铁水罐中，用耐火材料制成的搅拌器插入铁水搅拌，使之与脱硫剂充分混合。特点：脱硫效果与搅拌器的转速及脱硫剂的种类有关，见（10）图1-3、1-4。此法有多种形式，具有代表性的是日本的KR法（电石粉为主），武钢二炼79年引进，经消化改造使用以石灰粉为主的脱硫剂。②喷吹法混合方式：它是以空气或惰性气体为载体，利用喷枪将粉状脱硫剂喷射到铁水中，使铁水与脱硫剂充分混合。宝钢80年代由日本引进的叫DTS法，喷吹电石粉。各种脱硫剂在喷射法中的应用效果见图1-6。实际生产中，各厂应根据要求达到的脱硫程度、铁水的热损和铁损、脱硫设备费用、环境污染等问题，选用最适合的脱硫剂和脱硫方法。2）铁水预脱硅基本思路：向铁水中加入氧化性的脱硅剂，使之氧化成SiO2进入炉渣。（1）脱硅剂：常用的脱硅剂是以氧化铁皮和烧结矿粉为主，配加少量石灰和萤石以降低渣子的黏度。各厂家所用配比也不完全一样：日本福山  氧化铁皮70～100%，石灰0～20%，萤石0～10%；日本水岛  烧结矿粉75%，石灰25%。脱硅剂用量约为15～30kg/t。（2）脱硅方法：常用的炉外脱硅方法有投入法和顶喷法两种。投入法是在高炉出铁时，将脱硅剂投到铁水沟中，借助铁水流入铁水罐的冲击搅拌作用使之充分混合、反应。这是最早的一种脱硅方法，效率较低，通常在50%左右。顶喷法是用0.2～0.3MPa压力的空气通过喷枪从（铁沟或流入铁水灌的铁水流）铁水液面以上一定高度将脱硅剂喷入，使之混合、反应。由于该方式使铁水与脱硅剂两次混合，所以脱硅效率高达70～80%，铁水含硅可达0.1～0.15%以下。3）铁水预脱磷转炉炼钢的脱磷效率较高，双渣法冶炼尤其如此，但会增加造渣材料消耗，并延长冶炼时间，生产成本增大。近年来，铁水的炉外脱磷研究有了较大的发展，已用于工业生产。基本思路：向铁水中加入脱磷剂使其中的磷氧化并固定在渣中。（1）脱磷剂：目前广泛使用的是苏打系和石灰系两类。苏打系脱磷剂：2[P]+5[O]+3Na2CO3(S)=(Na2O•P2O5)+3{CO}石灰系脱磷剂：2[P]+5[O]+4CaO(S)=(4 CaO•P2O5)，其中常配有一定的氧化铁皮或烧结矿粉和萤石粉助熔剂。（2）脱硅处理：由于磷与氧的亲和力小于硅与氧的亲和力，而且铁水中总含有一定的硅，因此，欲要脱磷需先进行脱硅处理。使用苏打系脱磷时要求[Si]＜0.1%，使用石灰系处理时要求[Si]＜0.15%。（3）铁水炉外脱磷方法及效果：目前，铁水脱磷方法主要喷吹法，它是以气体作载体将脱磷剂喷吹到铁水包中，使之充分混合，快速脱磷。日本新日铁以氩气喷吹45kg/t，时间20min，脱磷率达90%左右。3）铁水同时脱硫和脱磷从上所述，苏打和石灰既是脱硫剂也是脱磷剂，因此铁水同时进行脱硫和脱磷不仅成本低而且生产率高。目前，已在工业上应用的同脱工艺有以下两种。（1）SARP法：即日本住友的碱性精炼工艺，它是将铁水首先进行脱硅处理，当[Si]＜0.1%后扒出炉渣，然后喷吹19kg/t苏打粉，脱硫率可达96%，脱磷率可达95%。该法的特点是，脱硫磷效率高，但处理成本高、耐火材料侵蚀严重，同时有气体（CO）污染。（2）ORP法：也是先进行脱硅处理，当[Si]＜0.15%后扒出炉渣，然后喷吹52kg/t石灰基粉料，脱硫率可达80%，脱磷率可达88%。该法的特点是，处理成本低，但渣量大而铁损多（TFe=20～30%）。 1.1.2废钢1 作用：废钢是转炉炼钢的另一种金属炉料，其作用是冷却熔池。氧气顶吹转炉炼钢中，主原料铁水的物理热和化学热足以把熔池的温度从1250℃～1300℃加热到1600℃左右的炼钢温度，且有富余热量，废钢就是被用来消耗这些富余热量，以调控熔池的温度。2 要求（1）清洁、少锈，无混杂，不含有色金属；（2）最大长度不得超过炉口直径的二分之一，最大截面积要小于炉口面积的五分之一。3 废钢的加工和预热1）废钢的加工转炉炼钢所用废钢多为外购废钢。其来源广泛，大小悬殊，外形各异，且多有混杂，应针对所购废钢的特点进行相应的加工处理如切割、打包、火烧、挑拣、水洗等，以满足转炉炼钢对入炉废钢的基本要求。2）废钢的预热目的：提高废钢比（见17表1-8），降低生产成本。方法及效果：利用铁水罐余热和燃料燃烧加热。（首钢）将废钢装入铁水罐中，置于煤气烘烤器下烘烤30～40min，然后接铁水一并倒入转炉，废钢比提高10%。1.1.3铁合金作用：脱氧剂、合金剂。种类：主要是Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si及Al，根据常炼钢种不同还可能有Fe-Cr、Fe-W、Fe-Mo、Ni等合金。要求：成分准确、块度合适（5～40mm）、用前烘烤。思考题1简述氧气转炉的发展趋势。2转炉炼钢对铁水有哪些要求？3常用的脱硫剂有哪些？它们的脱硫能力如何？4铁水炉外预脱硫方法有哪些？影响机械搅拌法脱硫效果的因素是什么？5简述SARP法同时脱硫脱磷工艺过程。6炼钢用石灰应满足哪些要求？2.2底吹气体射流2.2.1底吹气体的行为森一美等冶金学家，实验用氮气从底部吹入水或水银中，并用高速摄影机拍摄其流出情况，发现气体通过浸没式喷嘴流出时在熔池中的行为有两种：（1）鼓泡流速较小时，气体在喷嘴出口鼓起而形成气泡并逐渐长大，当气泡长大一定程度（浮力大于粘滞力）后则脱离孔口上浮，这一现象称为鼓泡。（2）形成射流流速较大时，气体在孔口上形成连续的气流射入液体中，这种现象称为浸没式射流。实验发现，由流量计算的表观马赫数Ma/增加到1以上时，从喷嘴流出的气体由鼓泡转变成射流，即表观马赫数Ma/等于1的速度为临界流速，如（32）图2-12。表观马赫数Ma/用2-9式计算：Ma/=υ/a=Q/aA式中  υ——气体出口速度，m/s；a——室温的音速，m/s；A——喷嘴截面积，m2；Q——气体流量，m3/s。

2. 碳素结构钢的冶炼分析相关资料

碳素钢
1. 概述
碳素钢是指碳含量低于2%，并有少量硅、锰以及磷、硫等杂质的铁碳合金。工业上应用的碳素钢碳含量一般不超过1.4%。这是因为含碳量超过此量后，钢表 现出很大的硬脆性，并且加工困难，失去生产和使用价值。碳素钢按其质量不同可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢二类。优质碳素结构钢规定硫、磷的允许含量比普通碳素钢低 ，所以综合机械性能比普通碳素钢好。
(1)生产制造方法。碳素钢的冶炼通常在转炉、平炉中进行。转炉一般冶炼普通碳素钢，而 平炉可以冶炼各种优质钢。近年来氧气顶吹转炉炼钢技术发展很快，有趋势可代替平炉炼钢。将炼好的钢液注入钢锭模，就得到各种钢锭。钢锭经过锻压或轧制后便加工成各种形状的钢材和锻件。钢锭经过压力加工后，能够改善钢的内部组织和夹杂物分布，所以同样成分的钢材要比钢锭的性能优越一些。
(2)用途。碳素钢主要用来制造强度要求不高的机器零件和各种金属构件。广泛应用于机械制造的各个方面。如农业机械、机床、船舶等。它是一种应用最广、用途最大的钢材。
2. 主要生产及输往国家、地区
我国的鞍山钢厂、宝山钢厂、上海钢厂、太原钢厂、重庆钢厂、天津钢厂等是出口碳素钢的主要产地。一般碳素钢多加工成型材，如角钢、扁钢、工字钢等输往日本、香港、东南亚、中东等国家和地区。
3. 主要进口生产国家
我国主要从日本、俄罗斯、德国、东欧等国家进口。与其他钢类相比，碳素钢进口数量最多。进口到货后缺重问题较为突出。收用货部门要加强到货后重量的验收。
4. 种类
碳素钢按含碳量可划分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。高碳钢属于工具钢，详见“工具钢”部分。低碳钢如20号钢一般多用来制作渗碳零件。热处理工艺是先进行渗碳处理，随后进行淬火和低温回火。经这样处理后零件表面具有较高的硬度而心部具有良好的塑性。而中碳钢如45号钢根据使用条件不同，热处理方式也不同。一般做热加工使用的要进行调质处理，即淬火后高温回火。其他条件使用的可进行正火处理。
5. 规格及外观质量
碳素钢的品种主要有圆钢、扁钢、方钢等。经冷、热加工后钢材的表面不得有裂缝、结疤、夹杂、折叠和发纹等缺陷。尺寸和允许公差必须符合相应品种国家标准的要求。
6. 化学成分
现把国标、日本标准中某些主要钢号的化学成分列举，如表6 ―7―20。
表 6-7-20 碳素钢化学成分指标
标准号 钢号 化 学 成 分 %
C Si Mn P S Ni CR Cu
GB/T699-88 30 0.27-0.35 0.17-0.37 0.50-0.80 ＜0.040 ＜0.040 ＜0.25 ＜0.25
GB/T699-88 45 0.42-0.50 0.17-0.37 0.50-0.80 ＜0.040 ＜0.040 ＜0.25 ＜0.25
JISG4051-79(94) S30C 0.27-0.33 0.15-0.35 0.60-0.90 ＜ 0.030 ＜0.035 ＜0.20 ＜0.20 ＜0.30
JISG4051-79(94) S45C 0.42-0.48 0.15-0.35 0.60-0.90 ＜ 0.030 ＜0.035 ＜0.20 ＜0.20 ＜0.30

S30C、S45C钢号中Ni-Cr应小于0.35%，其他国家的标准号有EN10083T―91.ГОСТ1050 等。
7. 物理性能
现把国标、日本标准中某些主要钢号的机械性能如表6―7 ―21。
表 6-7-21 碳素钢物理性能指标
标准号 钢号 热处理 机 械 性 能
正火
N
温度℃ 淬火水冷
回火急冷
H温度℃ 热处理 屈服点
N/mm 2 抗拉
强度
N/mm 2 伸长率
% 收缩率
ψ % 冲击值
J/cm 2 硬度
HB
GB/T699-88 30 850-900
空冷 N ＞294 ＞490 ＞21 ＞50 ＞78
GB/T699-88 45 820-870
空冷 N ＞353 ＞589 ＞16 ＞40 ＞49
JISG4051-79(94) S30C 850-900
550-650 H ＞333 ＞539 ＞23 ＞57 ＞108 152-212
JISG4051-79(94) S45C 820-870
550-650 H ＞490 ＞686 ＞17 ＞45 ＞78 201-269

8. 包装
裸装，国产钢按钢号在端部进行涂色，详见GB/T699-88标准规定。
9. 注意事项
碳素钢淬火时通常采用水冷，但对小尺寸的中碳钢，尤其是直径为8―12mm的45号钢淬火时容易产生裂纹，这是一个较为复杂的问题。目前采取的措施是淬火时试样在水中快速搅动，或者采用油冷，可避免出现裂纹。

3. 转炉炼钢的品种质量

氧气顶吹转炉炼钢钢的品种和质量
钢中气体和夹杂物是评价钢的冶金质量的主要指标。氧气顶吹转炉炼钢反应速率快，沸腾激烈，所以钢中H、N、O含量较低，[H]为(3～5)×10-4%，[N]为(20～40)×10-4%，低碳钢[O]为0．06%～0．10%。夹杂物和脱氧及凝固操作有关。影响顶吹转炉钢含氮量的重要因素是氧气纯度，由表4数据可以看出。所以用于转炉炼钢的氧气应该是99%以上的纯氧。
低碳钢是转炉炼钢的主要产品。由于转炉脱碳快，钢中气体含量低，所以钢的塑性和低温塑性好，有良好的深冲性和焊接性能。用转炉钢制造热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、汽车板、冷弯型钢、低碳软钢丝等，都具有良好的性能。
转炉冶炼中、高碳钢虽然有一些困难，但也能保证钢的质量。转炉钢制造的各种结构钢、轴承钢、硬钢丝等都已广泛使用。冶炼高碳钢的困难是拉碳和脱磷。在C>O．2%时靠经验拉碳很难控制准确，如果有副枪可借副枪控制，没有副枪时需要炉前快速分析，这就耽误了时间。高碳钢终点(FeO)低，脱磷时间短，因此需要采用双渣操作，即在脱碳期开始时放掉初期渣，把前期进入渣中的磷放走，然而双渣操作损失大量热量和渣中的铁，没有特殊必要不宜采用。增碳法是冶炼中、高碳钢的另一种操作法，这时吹炼操作和低碳钢一样，只是在钢包内用增碳剂增碳，使含碳量达到丘冈绅的要求。增碳剂为焦炭，石油焦等。中碳钢的增碳量小，容易完成。高碳钢增碳要很好控制，但轨钢、硬线等用增碳法冶炼可以保证质量合乎要求。
转炉冶炼低合金钢没有特殊困难。冶炼合金钢时，因为合金化需要加入钢包的铁合金数量大。会降低钢水温度，而过分提高出钢温度又使脱磷不利。所以冶炼合金钢应与炉外精炼相结合．用钢包炉完成合金化。另外，随着对钢的成分的控制要求不断严格，为减少钢性能的波动，要求成分范围越窄越好。这也需要在钢包精炼时进行合金成分微调的操作。
顶吹转炉冶炼超低碳钢（C<0.03%）尚有困难。首先因为在临界含碳量以下，脱碳速率下降，熔池搅拌减弱，加强供氧只能促使铁氧化而不能使碳去除。其次，[%C][%O]=0.0025，当[%C]=0.01时，[%O]=0.25，已经是[0]的饱和浓度，也就是说0.01%C是脱碳的理论极限。如果要进一步脱碳，必须降低气相的CO分压，这需要采用炉外精炼的方法来完成。
主要技术经济指标以150～300t转炉为例，主要技术经济指标如下： 冶炼周期 30min 其中：吹氧时间 16~20min 氧气消耗 48~58m3/t 钢铁料消耗 1060~1150kg/t 废钢比 15%~30% 石灰石消耗（包括白云石） 30-70kg/t 萤石消耗 0.0~3.0kg/t 铁矿石消耗 30~50kg/t 炉衬耐火材料消耗 3~7kg/t 电耗 9~12kw·h/t 年产量（单位公称吨位） 10000~15000t

4. 炼钢过程中需要哪些主料哪些辅料

生铁，矿石或加工处理后的废钢氧气等为主要原料
炼钢的方法，一般可分为转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢三种方法。现分别介绍如下：
1. 转炉炼钢法 这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。
随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉 （也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。
2. 平炉炼钢法 （平炉炼钢法也叫马丁法）
平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物，（废铁，废钢，铁矿石）。反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。
平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽，上面有耐火砖制成的炉顶盖住。平炉的前墙上有装料口，装料机就从这里把炉料装进去。熔炼时关上耐火砖造成的门。炉膛的两端都筑有炉头，炉头各有两个孔道，供导入燃料与热空气，或从炉里导炉气之用。
平炉炼钢所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂 （石灰石和生石灰）。开始冶炼时，燃料遇到导入的热空气就在燃料面上燃烧，温度高达1800摄氏度。热量直接由火焰传给炉料，使炉料迅速熔化 （铁的熔点是1535摄氏度，钢略低）。同时有一部分熔化的生铁生成氧化亚铁，生铁里的杂质硅、锰被氧化亚铁氧化，声成炉渣。由于炉里放有过量的石灰石，磷与硫等杂质就生成磷酸钙和硫化钙成为炉渣。其次碳也进行氧化，生成一氧化碳从熔化的金属里冒出，好象金属在沸腾一样。
反应快要进行完毕的时候，加入脱氧剂并定时把炉渣扒出。在冶炼将完成时要根据炉前分析 （用快速分析法，几分钟可完成）来检验钢的成分是否合乎要求。炼锝的钢从出钢口流入钢水包里，再从钢水包注入模子里铸成制品或钢锭。
为了提高炉温，气体燃料要在蓄热室 （如图I,II,III,IV）里进行预热。
在平炉里不但可加入液态生铁，而且可以加入固态的生铁以及夹攻以后的废铁和铁矿石等。另外，在平炉里如果用30%的富氧空气鼓风，同时在熔化的金属里吹入氧气，可使生产率提高80%，冶炼的时间缩短2~4小时，并可节约燃料，富氧空气也不需要预热。
3. 电炉炼钢法 钢还可以在以电能为热源的电炉里冶炼。使用电炉炼钢可以炼出优质的合金钢。电炉的种类很多，
应用最广泛的是电弧炉。

5. 转炉炼钢的介绍

转炉炼钢（converter steelmaking）是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。

6. 优质碳素钢与普通碳素钢的区别是什么

普通碳素钢和优质碳素钢的区别在于含碳量不同。

按品质分类
(1) 普通钢版（P≤权0.045%，S≤0.050%）
(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）
(3) 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）

7. 炼钢炉有哪几种形式.每一种方法的原理和优缺点是什么

一、常用冶炼方法
1、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。其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、磷等与送入炉内的氧气进行化学反应所产生的热量作冶炼热源来炼钢。炉料除铁水外，还有造渣料（石灰、石英、萤石等）；为了调整温度，还可加入废钢以及少量的冷生铁和矿石等。转炉按炉衬耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）；按气体吹入炉内的部分分为底吹顶吹和侧吹；按所采用的气体分为空气转炉和氧气转炉。酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷，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，曾在西欧获得较大发展。空气吹炼的转炉钢，因其含氮量高，且所用的原料有局限性，又不能多配废钢，未在世界范围内得到推广。1952年氧气顶吹转炉问世，现已成为世界上的主要炼钢方法。在氧气顶吹转炉炼钢法的基础上，为吹炼高磷生铁，又出现了喷吹石灰粉的氧气顶吹转炉炼钢法。随氧气底吹的风嘴技术的发展成功，1967年德国和法国分别建成氧气底吹转炉。1971年美国引进此项技术后又发展了底吹氧气喷石灰粉转炉，用于吹炼含磷生铁。1975年法国和卢森堡又开发成功顶底复合吹炼的转炉炼钢法。

2、氧气顶吹转炉炼钢

用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法，或称LD法；在美国通常称BOF法，也称BOP法。它是现代炼钢的主要方法。炉子是一个直立的坩埚状容器，用直立的水冷氧枪从顶部插入炉内供氧。炉身可倾动。炉料通常为铁水、废钢和造渣材料；也可加入少量冷生铁和铁矿石。通过氧枪从熔池上面向下吹入高压的纯氧（含O299.5％以上），氧化去除铁水中的硅、锰、碳和磷等元素，并通过造渣进行脱磷和脱硫。各种元素氧化所产生的热量，加热了熔池的液态金属，使钢水达到现定的化学成分和温度。它主要用于冶炼非合金钢和低合金钢；但通过精炼手段，也可用于冶炼不锈钢等合金钢。

3、氧气底吹转炉炼钢

通过转炉底部的氧气喷嘴把氧气吹入炉内熔池，使铁水冶炼成钢的转炉炼钢方法。其特点是；炉子的高度与直径比较小；炉底较平并能快速拆卸和更换；用风嘴、分配器系统和炉身上的供氧系统代替氧气顶吹转炉的氧枪系统。由于吹炼平稳、喷溅少、烟尘量少、渣中氧化铁含量低，因此氧气底吹转炉的金属收得率比氧气顶吹转炉的高1％～2％；采用粉状造渣料，由于颗粒细、比表面大，增大了反应界面，因此成渣快，有利于脱硫和脱磷。此法特别适用于吹炼中磷生铁，因此在西欧用得最广。

4、连续炼钢

不分炉次地将原料（铁水、废钢）从炉子一端不断地加入，将成品（钢水）从炉子的另一端不断地流出的炼钢方法。连续炼钢工艺的设想早在19世纪就已出现。由于这种工艺具有设备小、工艺过程简单而且稳定等潜在优越性，几十年来许多国家都作了各种各样方法的大量试验，其中主要有槽式法、喷雾法和泡沫法三类，但迄今为止都尚未投入工业化生产。

5、混合炼钢

用一个炉子炼钢、另一个电炉炼还原渣或还原渣与合金，然后在一定的高度下进行冲混的炼钢方法。用此法处理平炉、转炉及电炉所炼钢水，可提高钢的质量。冲混可增加渣、钢间的接触面积，加速化学反应以及脱氧、脱硫，并有吸附和聚合气体及夹杂物的作用，从而提高钢的纯结度和质量。

6、复合吹炼转炉炼钢

在顶吹和底吹氧气转炉炼钢法的基础上，综合两者的优点并克服两者的缺点而发展起来的新炼钢方法，即在原有顶吹转炉底部吹入不同气体，以改善熔池搅拌。目前，世界上大多数国家用这种炼钢法，并发展了多种类型的复吹转炉炼钢技术，常见的英国钢公司开发的以空气+N2或Ar2作底吹气体、以N2作冷却气体的熔池搅拌复吹转炉炼钢法——BSC——BAP法，德国克勒克纳——马克斯冶金厂开发的用天然保护底枪、从底部向熔池分别喷入煤和氧的KMS法、日本川崎钢铁公司开发的将占总氧量30%的氧气混合石灰粉一道从炉底吹入熔池的K——BOP法以及新日本钢铁公司开发的将占总氧量10%——20%的氧气从底部吹入，并用丙烷或天然气冷却炉底喷嘴的LD——OB法等。

二、特殊冶金法
包括电渣重熔、真空冶金、等离子冶金、电子束熔炼、区域熔炼等多种炼钢方法的总称。某些高新技术或特殊用途要求特高纯度的钢，若用普通炼钢方法加炉外精炼达不到要求时，则可采用特殊冶金方法炼制。

1、电渣重熔
将冶炼好的钢铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺，也称ESR。它的热源来自熔渣电阻热，重熔时自耗电极浸入熔渣中，电流通过电离后的熔渣，使熔渣升温达到比被熔自耗电极熔点高得多的温度。插入熔渣中的自耗电极端头熔化后形成熔滴，并靠自重穿越渣池，得到渣洗精炼而后在减少空气污染的情况下进入金属熔池。钢锭与结晶器壁之间形成薄的渣皮，既减缓了径向冷却

8. 转炉炼钢的炼钢原料

转炉炼钢法
这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量
（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
转炉炼钢帆迹是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化
(feo,sio2
,
mno,)
生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表态稿并明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢敬厅水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。
随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉
（也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。