钢材冶炼加工：优质碳素钢、合金钢与特殊要求钢材的生产与应用

钢和铁的主要成分是铁和碳。碳含量大于2.06%的为铁；碳含量在0.04%～2.06%的为钢，但为了保证其韧性和塑性，钢的碳含量一般而言不超过1.7%。钢材是指钢锭、钢坯或由钢锭、钢坯经加工制成需要的各种形状、尺寸和性能的材料。

生铁的冶炼是将铁矿石、石灰石、焦炭和少量锰矿石等原料一起投入高炉，在高温作用下进行还原反应和其他化学反应，铁矿石中的氧化铁形成金属铁，然后再吸收碳而成生铁。原料中的杂质则与石灰石等化合而成高炉矿渣。生铁中含有较多的碳和其他杂质，故生铁硬而脆，塑性差，使用受到很大限制。生铁可用来浇铸成铸铁件，称为铸造生铁。

钢的冶炼是以铁水或生铁作为主要原料，在转炉、平炉或电炉等冶炼炉中冶炼，与生铁的冶炼相反，钢的冶炼是用氧化反应方法来除去铁中的碳及部分杂质。炼钢所产生的废渣为钢渣。

转炉法炼钢现在主要是指氧气转炉法。氧气顶吹转炉法炼钢是由转炉顶部吹入高压纯氧，将铁水中多余的碳和硫磷等杂质迅速氧化除去。其优点是冶炼时间短（25～45 min），杂质含量少，质量好。可生产优质碳素钢和合金钢。(www.xing528.com)

平炉法炼钢是以铁水或固态生铁、废钢铁和适量的铁矿石为原料，以煤气或重油为燃料，利用废钢铁、铁矿石中的氧或空气中的氧（或吹入氧气），使杂质氧化而除去。其特点是冶炼时间长（4～12 h），易于调整和控制成分，杂质少，质量好，但投资大，需用燃料，成本高。可生产优质碳素钢、合金钢和有特殊要求的钢材。

电炉法炼钢是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，以废钢铁为主要原料。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，因此脱磷、脱硫的效率很高。其特点是炼钢产量低，质量好，成本最高。多用来生产优质碳素结构钢、工具钢和特殊合金钢。