炼钢厂从原料到成品经历了什么步骤？

炼钢厂从原料到成品经历了什么步骤？

总感觉这是个“代为完成个人任务”的帖子，先占坑

………………2014年12月10日更新………………

炼钢与炼铁不同，题主需要炼钢厂的生产过程，我们就来先了解下钢和生铁的主要区别：钢和生铁都是铁基合金，都含有碳、硅、锰、硫、磷；最根本的区别是含碳量不同，生铁中w(C)>2%，钢中w(C)<2%

看了上面的区别，应该很清楚炼钢的基本任务是什么了（我说如图你们会打我吗？）

所谓炼钢，就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质，再根据对钢性能的要求加入适量的合金元素，使之具有性能优良的钢。

现代炼钢主要用氧气转炉炼钢法（大力发展）、电炉炼钢法（稳步发展）、平炉炼钢法（趋于淘汰），其中氧气转炉炼钢法所炼钢约占70％，以氧气顶吹转炉炼钢法为主。

为了将里面一些其他不需要的东西除去，就需要进行造渣。造好渣是实现炼钢生产优质、高产、低消耗的重要保证。因此实际生产中常讲：炼钢就是炼渣。

熔渣的作用：

接下来就该谈到铁的氧化了。

铁的氧化分两类，一类是直接氧化，是指钢液中的元素直接和氧分子进行接触，而被氧化的反应，如：

还有一类是间接氧化，是指金属液中的元素直接和氧原子或FeO接触而被氧化的反应，如：

铁被氧化后，其反应产物一部分进入炉渣，一部分继续存留在金属液中，并在金属液－炉渣之间建立动态平衡。

金属硅（真心不是我写错了，干我们这行的就是叫金属硅）和锰也有类似的反应。

既然是炼钢，除碳还是必要的，接下来就谈谈碳的氧化。

方程式就不写了吧

粘一张书上的图。

碳氧反应在炼钢中主要有以下作用：

除了碳，还得除一些磷、硫

磷在钢铁中以磷化铁的形式存在，对钢性能的影响有：

对绝大多数钢种而言，[P]是一种有害元素。

硫在钢铁中以硫化物形式存在（如FeS、MnS等）的形式存在，对钢性能的影响有：

通过两种途径除硫，炉渣去硫（下面第一个）和气化去硫（下面第二个）

然后就到脱氧环节了

氧的危害

脱氧的目的在于降低钢中的含氧量，脱氧的任务是：

常用的脱氧剂：Mn、Si、Al

脱氧方法有：沉淀脱氧法、 炉渣脱氧法、 真空脱氧法

原料啥的我就省了吧

说完一些理论性的，我该谈谈炼钢的方法了

首先是氧气顶吹转炉炼钢工艺：

用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法，自50年代投入工业生产以来，在世界范围内得到迅速推广，逐步取代空气转炉法和平炉炼钢法，成为现代炼钢的主要方法。

顶吹氧气转炉的金属炉料主要是铁水，约占金属总装料量的70--85%，其余部分是废钢(个别厂采用富铁矿或球团矿)。通过氧枪从熔池上面垂直向下吹入高压(6--10大气压〉的纯氧〈含02 99.5% 以上) ，氧化去除铁水中的硅、锤、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，加热了熔池申的液态金属（从铁到钢) ，使钢水这到规定的化学成分和温度

冶炼一炉钢的吹炼时间一般为15～20分钟。总冶炼时间（从出钢到下一次出钢的时间）一般为30～45分钟）

吹炼过程

氧枪：多数工厂氧枪使用三孔喷头。为使喷出的氧流具有足够的动能来搅动熔池，并在熔池表面具有适当的冲击半径，设计喷头时，一般采用下列参数z 喷头氧流出口速度约为2.0马赫数(声速的2倍) ，喷头前氧压应大于8.0绝对大气压3 三孔喷头的小孔间夹角为9°~12°，供氧强度通常为3.0 ~ 4.5标米3/ (吨·分) 。

枪位：操作枪位是指喷头端面到静止熔池金属液面的距离。由于氧气射流随射程增长而速度逐渐衰减，所以调整枪位可以控制射流对熔池的冲击力和冲击面积。在吹炼中熔池运动状况对杂质的氧化成渣、金属成分、温度、啧溅和炉龄等都有很大影响。由冷态模型实验可看出，氧气流股对熔池的作用有两种状况：

再贴张转炉炉体结构和倾动机构示意图：

氧气顶吹转炉炼钢车间立面布置：

除了顶吹，还有一种是底吹的：

说完吹的说电弧炼钢

通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢的方法。电弧炉以电能为热源，可调整炉内气氛，对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有利，发明后不久，就用于冶炼合金钢。并得到较大的发展。随着电弧炉设备的改进以及冶炼技术的提高，电力工业的发展，电炉钢的成本不断降低，现在电炉不但用于生产合金钢，而且大量用来生产普通碳素钢，其产量在主要工业国家钢总产量中的比重，不断上升。

中国在20年代以后，一些主要工业城市陆续建了一些小电炉，直到1950年后才有较快的发展，主要用于生产优质钢和合金钢。1980年产量约占钢总产量的20% ，最大的电弧炉容量为50吨。

电弧炉炉体结构示意图

炉料的熔化：装好炉料，台上炉盖后，即降下电极到炉料面近处，接通主电路开关，将电极调节系统的转换开关放到自动控制位置，以次高级电压通电起弧。约5~10分钟，电弧伸入炉料熔成的"小井"后，改用最高电压，达到输入变压器的最大有效功率，加速熔化炉料。电极随"小井"底部的熔化而逐渐下降，直到电弧触到铜液，然后电极又随钢概面的升高而上提。当大部分炉料熔化，电辄就壳全暴露在熔地面上，这时旦为减少电弧对炉顶的强烈辐射，要改用较低电压，直到炉料壳全熔化。炉子输入能量的制度，随炉子的容量、冶炼钢种和冶炼工艺而不同。

融化过程示意图

其他还有些方法：

中间还得精炼，也可以不精练。

终于把钢水练完了，接下来就得铸模了。

根据浇注系统的摆放位置不同，可将模铸法分为坑铸法和车铸法。

坑铸法

车铸法

根据钢液由钢包注入钢锭模的方式不同，又将模铸法分为上注法和下注法两种。

上注法

钢液由钢锭模上口直接注入模内的浇注方法。上注法每次只能铸一支（或2～4支）钢锭，必需的设备是钢包、钢锭模、保温帽、中注管和底板。

1）优点

2）缺点

下注法

钢液经中注管、汤道从模底进入模内的浇注方法，称为下注法。下注法一次能够铸成数根至数十根钢锭，必需的设备是钢包、钢锭模、保温帽、中注管和砌有分流砖和流钢砖的底板

1）优点

2）缺点

连续铸钢

钢液经过连续铸钢机（简称连铸机）直接生产钢坯的方法叫连续铸钢。它生产出来的钢坯叫连铸坯。

从20世纪50年代开始发展，60年代得到推广应用，70年代后期，设备和工艺的发展日臻完善。世界主要产钢国家的连铸比都超过了90％。

我国于1960年首先试验成功弧形连铸机。1998年连铸比达67％。

连铸法的优点

从根本上改变了间接浇注钢锭的模铸传统工艺，大大简化了由钢液得到钢材的生产流程。

基本上要说的也差不多了，真正知道手法的貌似也不会上知乎吧。

想要真正了解，看知乎说的还不如去炼钢厂实习一段时间。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。

【本答案均摘抄来自北京科技大学材料科学与工程学院材料成型与控制工程系宋仁伯老师的《钢铁生产概论》选修课课件】