炼钢的任务及钢的分类
转炉炼钢工艺
合金钢是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或脱氧 元素外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、钛、钒、 铜、钨、铝、钴、铌、锆和稀土元素等，有的还含有 某些非金属元素如硼、氮等的钢。根据钢中合金元素 含量的多少，又可分为低合金钢，中合金钢和高合金 钢。一般合金元素总含量小于3%的为普通低合金钢， 总含量为3%～5%的为低合金钢，大于10%的叫高合金钢， 总含量介于3%～10%之间为中合金钢。按钢中所含有的 主要合金元素不同可分为锰钢、硅钢、硼钢、铬镍钨 钢、铬锰硅钢等。
如果钢中的氧含量较高，FeS与FeO形成的共晶体熔
点更低（940℃），更加剧了钢的“热脆”现象的发 生。 锰可在钢凝固范围内生成MnS和少量的FeS，纯MnS的 熔点为1610℃，共晶体FeS-MnS（占93.5%）的熔点
为1164℃，它们能有效的防止钢热加工过程的“热
脆”。
在 冶 炼 一 般 钢 种 时 要 求 将 [Mn] 控 制 在 0.4%-0.8%。在实际生产中还将[Mn]/[S]比作 为一个指标进行控制，因为研究发现钢中的 [Mn]/[S] 比对钢的热塑性影响很大，从低碳 钢高温下的拉伸实验结果可以发现提高 [Mn]/[S] 比 可 以 提 高 钢 的 热 延 展 性 。 一 般 [Mn]/[S]≥7时不产生热脆。
外来夹杂是指冶炼和浇铸过程中，带入钢液
中的炉渣和耐火材料以及钢液被大气氧化所
形成的氧化物。
内生夹杂包括：
脱氧时的脱氧产物； 钢液温度下降时，硫、氧、氮等杂质元素 溶解度下降而以非金属夹杂形式出现的生 成物； 凝固过程中因溶解度降低、偏析而发生反 应的产物； 固态钢相变溶解度变化生成的产物。
铝(Al)
铝是终脱氧剂，生产镇静钢时，[Al]多在0.005%0.05%，通常为0.01%-0.03%。钢中铝的加入量因氧量而异， 对高碳钢应少加些，而低碳钢则应多加，加入量一般 为:0.3-1.0kg/t钢。
钢铁总结归纳
钢铁总结归纳钢铁是一种重要的合金材料，广泛应用于建筑、制造业和交通运输等领域。
在钢铁的生产、种类和应用方面，我们可以总结归纳如下：1. 钢铁的生产过程钢铁的生产过程包括炼铁和炼钢两个主要步骤。
炼铁是将铁矿石还原为铁的过程，主要方法有高炉法和直接还原法。
炼钢是通过调整炼铁产物中的碳含量，控制其中杂质含量，得到适用于不同用途的钢材。
常用的炼钢方法有平炉法、转炉法和电炉法。
2. 钢铁的分类根据钢铁中碳的含量和其他合金元素的添加，钢铁可分为普通碳钢、合金钢和特殊钢。
普通碳钢是含有较低碳量的钢，具有较高的延展性和可塑性。
合金钢在普通碳钢的基础上加入其他元素，如镍、铬、钼等，以提高其硬度和耐磨性。
特殊钢则指具有特殊用途的钢材，如不锈钢、高速钢和耐火钢等。
3. 钢铁的应用领域由于钢铁具有高强度、良好的可塑性和耐腐蚀性，它在各个领域都有广泛的应用。
在建筑领域，钢铁用于制造梁、柱和桥梁等结构件，以支撑建筑物的重量。
在制造业中，钢铁是制造机械设备的重要材料，如汽车、船舶、航空器等。
此外，钢铁在交通运输、能源工业和家电等领域也有着重要的应用。
4. 钢铁生产对环境的影响尽管钢铁在各个领域有着广泛的应用，但其生产对环境造成了一定的负面影响。
钢铁生产会产生大量的二氧化碳等温室气体，对全球气候变化产生贡献。
此外，钢铁产业还会排放大量的粉尘和废水，对环境造成污染。
因此，降低钢铁生产过程中的能耗和环境污染已成为钢铁企业和政府部门亟待解决的问题。
5. 钢铁行业的未来发展趋势随着经济的发展和技术的进步，钢铁行业也呈现出一些新的发展趋势。
首先，钢铁行业将更加注重绿色、低碳的发展方式，推动节能减排和循环利用。
其次，随着科技的进步，新材料的出现可能会对传统钢铁产业带来一定的冲击。
例如，复合材料和3D打印技术的应用可能会减少对钢铁的需求。
因此，钢铁行业需要不断创新和转型以适应未来的发展需求。
通过对钢铁生产、分类、应用、环境影响和未来发展趋势的归纳总结，我们对钢铁有了更全面的了解。
九年级炼钢的知识点总结
九年级炼钢的知识点总结炼钢是一项重要的冶金工艺，通过这一过程可以将铁矿石转化为有用的钢材。
在九年级的学习中，我们接触了一些与炼钢相关的知识点，下面我将对这些知识点进行总结。
1. 铁矿石的提取铁矿石是炼钢的原料，常见的铁矿石包括赤铁矿和磁铁矿。
首先，铁矿石需要被开采和破碎成适当的大小。
然后，通过选矿、磁选等方法，去除其中的杂质，获得纯净的铁矿石。
2. 高炉炼铁高炉是炼钢的主要设备，用于将铁矿石转化为生铁。
在高炉中，铁矿石和焦炭被加入到上部，而空气和矿石的还原反应发生在下部。
通过高炉内的高温和化学反应，铁矿石中的氧气被还原，从而得到液态的生铁。
3. 钢铁冶炼生铁中含有过多的碳和其他杂质，需要经过进一步的冶炼过程才能得到合格的钢材。
在钢铁冶炼中，通过氧气吹炼、除碱、调质等方法，控制碳含量和杂质含量，获得所需的钢材品质。
4. 钢的合金化为了获得不同性能的钢材，我们可以将其他合金元素加入到钢中，制成合金钢。
合金钢常见的合金元素有铬、钼、钛等。
钢材中的合金元素可以增加材料的强度、硬度、耐腐蚀性等特性。
5. 钢的热处理钢材在使用过程中可能由于拉伸、冷却等原因产生应力，这会导致零件变形或失去强度。
为了解决这个问题，我们可以进行钢的热处理。
常见的热处理方法有退火、淬火和回火等，通过控制温度和冷却速度，改善钢材的力学性能。
6. 钢材的分类根据用途和成分的不同，钢材可以分为碳素钢、合金钢和不锈钢等。
碳素钢是最基本的钢材，主要由碳和铁组成。
合金钢中添加了合金元素，具有更高的强度和硬度。
不锈钢具有较高的耐腐蚀性，通常在需要抗腐蚀的环境中使用。
总结：炼钢是一项复杂而重要的过程，在我们生活中扮演着重要的角色。
通过铁矿石的提取、高炉炼铁、钢铁冶炼、合金化、热处理和分类等步骤，我们可以获得不同性能的钢材。
了解这些知识点有助于我们更好地理解钢材的制造和应用，为未来的学习和工作打下良好基础。
钢铁行业中的炼钢工艺和钢材分类
钢铁行业中的炼钢工艺和钢材分类钢铁是一种重要的基础材料，在现代工业中扮演着重要的角色。
而炼钢工艺和钢材分类是钢铁行业中的关键环节。
本文将介绍钢铁行业中常见的炼钢工艺和钢材分类，并探讨其在行业中的应用。
一、炼钢工艺1. 湿法炼钢湿法炼钢是一种常见的炼钢工艺方法。
它通过将铁矿石与一定比例的焦炭和石灰石混合，在高温条件下进行还原反应，从而得到炼钢铁块。
湿法炼钢具有生产工艺简单、能耗较低等优点，因此在钢铁行业中得到广泛应用。
2. 氧气转炉炼钢氧气转炉炼钢是一种高效的炼钢工艺方法。
在这种方法中，先将炼钢铁水（即湿法炼钢得到的炼钢铁块）倒入转炉中，然后通过吹氧操作，将冶炼温度升高，并同时去除铁水中的杂质。
氧气转炉炼钢工艺具有冶炼周期短、质量稳定等优点，已成为钢铁行业的主流技术方法。
3. 电弧炉炼钢电弧炉炼钢是一种先进的炼钢工艺方法。
通过将电能转化为电弧能量，使炼钢料在电弧的高温条件下迅速熔化，从而得到所需的炼钢铁水。
电弧炉炼钢工艺具有操作灵活、适应性强等特点，已在特定领域中得到广泛应用。
二、钢材分类根据化学成分和用途，钢材可分为多个不同的分类。
以下是常见的钢材分类：1. 炭素钢炭素钢是最基础的钢材，其含碳量在0.02%~2.11%之间。
根据碳含量的不同，炭素钢可再细分为低碳钢、中碳钢和高碳钢等。
炭素钢在各个领域都有广泛应用，如建筑、汽车制造等。
2. 合金钢合金钢是在炭素钢中添加其他合金元素，以提高钢材的性能。
根据添加的不同合金元素，合金钢可再细分为铬钢、镍钢、钼钢等。
合金钢在航空、航天等高端领域有着重要地位。
3. 不锈钢不锈钢是一种表面具有耐腐蚀性能的钢材。
根据其化学成分和组织结构的不同，不锈钢可以分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢等。
不锈钢在厨具、化工等行业中得到广泛应用。
4. 高速工具钢高速工具钢是一种硬度高、耐磨性能好的钢材。
它通常用于制造切削工具和模具等高强度工具。
高速工具钢在机械制造业中起到关键作用。
炼钢1
三、钢的分类
1、按化学成分分类： 2、按冶炼方法分类： 3、按脱氧方法分类
2、按冶炼方法分类：
平炉钢： 平炉钢：利用煤气及其它喷吹物作燃料， 在平炉里冶炼而成的钢。 电炉钢： 电炉钢：利用电能在电极和金属之间产 生电弧热能炼成的钢。 转炉钢： 转炉钢：利用向炉内吹入空气或氧气， 与Fe水中的C, Si, Mn, P反应放出的热量进 行冶炼的钢。 感应炉钢： 感应炉钢：用电磁感应产生的热能冶炼 的钢。 重熔钢： 重熔钢：利用成分合格的钢锭、钢坯、 钢材再次重熔提纯的钢。
转炉炼钢
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。转炉炼钢法的主要特点是：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）与送进炉内的氧进行化 学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料 主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度， 可加进废钢以及少量的冷生铁块和矿石等。转炉按炉衬的耐火材 料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料 为内衬）;按气体吹进炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹;按吹炼 采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。酸性转炉不能往除生铁 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，曾在西欧得到较大发展。空气吹炼的转炉 钢，因含氮量高，质量不如平炉钢，且原料有局限性，又不能多 配废钢，未能像平炉那样在世界范围内广泛采用。1952年氧气顶 吹转炉问世，逐渐取代空气吹炼的转炉和平炉，现在已经成为世 界上主要炼钢方法。
二、炼钢的方法
• 1、转炉炼钢——是直接将氧化性气体吹入铁水，使杂质 元素氧化而减少规定含量，并利用氧化反应中放出的热量 而不另加燃料，来提高炉温进行冶炼。由于氧化性气体是 直接进入铁水的，所以反应激烈，速度快，生产效率高， 设备简单，投资少，操作比较简单。主要缺点是：原料配 制较严。 • 2、平炉炼钢——对原料几乎没有限制，可大量利用废钢， 熔炼时要外加燃料（煤气），其氧化方式主要是靠炉渣传 递氧的间接氧化，精炼期主要是靠加矿石氧化。这种方法 速度缓慢，钢液成分与温度较易控制。平炉钢质量好，可 炼多种钢材。主要缺点是：设备复杂，燃料消耗大，冶炼 时间长，生产效率低。 • 3、电炉炼钢——利用电能转化为热能进行冶炼的方法。 特点：不外加燃料，可避免钢液从燃料中溶入杂质，可准 确控制炉温度和冶炼气氛，常用于冶炼特殊性能的合金钢 或优质钢。
炼钢的种类
炼钢的种类
炼钢是指将生铁或其他含铁原料通过高温加热和冶炼等工艺过程，转化为具有一定成分和性能的钢铁材料。
根据不同的工艺方法和产品用途，炼钢可以分为以下几种类型：
1. 铸造钢：通过铸造方式生产的钢铁材料，具有良好的铸造性能和抗震性能，广泛应用于汽车、机床、建筑等领域。
2. 锻钢：经过锻造工艺生产的钢铁材料，具有较高的强度、韧性和耐磨性，主要用于制造重型机械、船舶、汽车发动机等。
3. 热轧钢：通过热轧工艺生产的钢铁材料，具有良好的延展性、韧性和耐磨性，广泛应用于建筑、桥梁、船舶等领域。
4. 冷轧钢：经过冷轧工艺处理的钢铁材料，具有较高的光洁度、厚度均匀度和精度，主要用于汽车、家电、电子等领域。
5. 镀锌钢：在钢铁表面镀上一层锌的钢材，具有良好的耐腐蚀性和延展性，广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域。
6. 彩涂钢板：在钢板表面涂覆一层或多层有机涂层的钢板，具有良好的耐候性和美观性，主要用于建筑外墙、屋顶、装饰等领域。
7. 不锈钢：含有较高铬含量的钢铁材料，具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和美观性，广泛应用于食品工业、化工设备、建筑装饰等领域。
8. 轻钢：采用轻质钢材生产的钢铁材料，具有轻质、高强度、良好的耐腐蚀性，主要用于汽车、飞机等交通工具以及建筑领域。
9. 钢铁合金：将钢铁与其他金属或非金属元素合金化，以提高钢铁的性能，如耐磨钢、耐热钢、合金结构钢等。
10. 复合钢：由两种或多种钢材组合而成的复合材料，具有良好的综合性能，如双相钢、复合钢板等。
这些炼钢种类根据不同的生产工艺和应用场景而有所区别，同时也可根据客户需求进行定制。
炼钢学
外来夹杂是指冶炼和浇铸过程中，带入钢
液中的炉渣和耐火材料以及钢液被大气氧
化所形成的氧化物。
内生夹杂包括：
脱氧时的脱氧产物；
钢液温度下降时，硫、氧、氮等杂质元素溶解 度下降而以非金属夹杂形式出现的生成物； 凝固过程中因溶解度降低、偏析而发生反应的 产物； 固态钢相变溶解度变化生成的产物。 钢中大部分内生夹杂是在脱氧和凝固过程中产 生的。
蚀性。硫还是连铸坯中偏析最为严重的元素。
不同钢种对硫含量有严格的规定：
非合金钢中普通质量级钢[S]≤0.045%
优质级钢 [S]≤0.035%，
特殊质量级钢
有的钢种要求如管线钢
[S]≤0.025%
[S]≤0.005%,甚至更
低。
有些钢种，如易切削钢硫则作为合金元素加入，
要求[S]=0.08%-0.20%。
钢中加入适量的铝，可生成稳定的AlN，能够
压抑Fe4N生成和析出，不仅改善钢的时效性，还可以阻止奥氏体晶粒的长大。 Nhomakorabea可以作为合
金元素起到细化晶粒的作用.在冶炼铬钢，镍 铬系钢或铬锰系等高合金钢时，加入适量的氮， 能够改善塑性和高温加工性能。
五、钢中的夹杂
钢中非金属夹杂按来源分可以分成外来夹 杂和内生夹杂。
广泛；
用途不同对钢的性能要求也不同，从而对钢
的生产也提出了不同的要求。
石油、化工、航天航空、交通运输、 农业、国防等许多重要的领域均需要各 种类型的大量钢材，我们的日常生活更 离不开钢。
总之，钢材仍将是21世纪用途最 广的结构材料和最主要功能材料。
炼钢技术的发展（1）
最早出现的炼钢方法是1740年出现的 坩埚法，它是将生铁和废铁装入由石墨 和粘土制成的坩埚内，用火焰加热熔化 炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。此 法几乎无杂质元素的氧化反应。
钢的分类
钢的冶炼时间：一、钢的冶炼钢：是含碳量为0.06%～2.0%，并含有某些其它元素的铁碳合金。
生铁：是含碳量为2.11%～6.67%，且杂质含量较多的铁碳合金。
生铁性质脆硬，建筑上难以应用。
工业纯铁：含碳量小于0.04%的铁碳合金。
钢的生产分为以下两步：1、炼铁：铁矿石→冶炼→铁水矿渣2、炼钢铁水或铁块、废钢→冶炼→钢水+钢渣高炉炼铁是现代炼铁生产的主要方法，全世界95%以上的生铁由高炉冶炼而成。
现在能进行大规模炼钢的方法主要由转炉炼钢法、平炉炼钢法和电弧炉炼钢法三种。
二、钢的分类钢的分类方法很多，通常有以下几种分类方法。
1、按冶炼时脱氧程度分类（1）沸腾钢。
炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，脱氧不完全。
这种钢液铸锭时，有大量的一氧化碳气体逸出，钢液冷却时呈沸腾状，故称为沸腾钢，代号为“F”。
沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。
但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般工程的建筑结构中。
（2）镇静钢。
炼钢时一般用硅脱氧，也可采用锰铁、硅铁和铝锭等作为脱氧剂，脱氧完全。
这种钢液铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，故称为镇静钢，代号为“Z”。
镇静钢虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，含硫量较少，性能稳定，故质量好。
但成本高。
适用于预应力混凝土等承受冲击荷载的重要结构工程。
（3）半镇静钢。
用少量的硅进行脱氧，脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，钢液浇筑后有微弱沸腾现象。
故称为半镇静钢。
代号为“b”。
半镇静钢是质量较好的钢。
（4）特殊镇静钢。
比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢，代号为“TZ”。
特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的结构工程。
2、按化学成分分类（1）碳素钢。
化学成分主要是铁，其次是碳，故也称碳钢或铁碳合金，其含碳量为0.02%～2.06%。
碳素钢除了铁、碳外还含有极少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。
碳素钢按含碳量不同又可分为：①低碳钢：含碳量小于0.25%；②中碳钢：含碳量为0.25%～0.60%；③高碳钢：含碳量大于0.6%。
钢筋的冶炼和分类
（三）电炉炼钢法
电炉炼钢法:是以生铁及废钢为原料，利用电加热进行高温冶炼的炼钢方 法。
电炉熔炼温度高，而且温度可以自由调节，清除杂质容易。因此电炉炼 钢质量最好，但成本也是最高。此法主要用于冶炼优质碳素钢及特殊 精合金钢。
二、钢材的分类
（一）按化学成分分类：
碳素钢（C:0.02%~2.06%）：低碳钢（＜ 0.25%）、中碳钢（0.25%~0.6%）、 高碳钢（大于0.6%）。
合金钢:低合金刚（合金元素总含量小5%）、 中合金钢（5%~10%）、高合 金钢（＞10%）。
（二）按冶炼时脱氧程度分类：
1、 沸腾钢是脱氧不充分的钢。“F” 优：钢锭无缩孔、轧成的钢材表面质量较好、加工性能好。 缺：化学成分不均匀、易偏析、（致密程度、冲击韧性、可焊接性）
置于高炉中 锻炼
铁渣
约1750℃ 铁水
矿渣
生铁
1、建筑钢材的冶炼方法：转炉法、平炉法、电炉法 三种。
（一）转炉炼钢法
转炉炼钢法又分为空气转炉炼钢法和氧气转炉炼钢法。 ①空气转炉炼钢法是以熔融状态的铁水为原料，在转炉底部或侧面 吹入高压热空气，使铁水中的碳、硫、磷等杂质在空气中氧化被除去。 缺点：吹入空气冶炼时容易带进氮、氢等有害气体，且熔 炼时 间短，化学成分难以精确控制，钢质量较差，但成本较低。
（四)按用途分类
1.结构钢：用于工程结构构件及机械零件的钢材，一般属于 低碳钢和中碳钢。
2.工具钢：用于各种刀具、模具及量具的钢材，一般属于高 碳钢。
3.特殊钢:具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、 磁性钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢和低温钢等。
炼钢基本原理(课堂PPT)
B、工具钢，包括碳素工具钢和合金工具钢及高速钢。
碳素工具钢的硬度主要以含碳量的高低来调整 （0.65%≤[C]≤1.30%），为了提高钢的综合性能，有 的钢中加入0.35%～0.60%的锰。
合金工具钢不仅含有很高碳，有的高达2%，而且含有较 高的铬（达13%）、钨（达9%）、钼、钒等合金元素， 这类钢主要用于各式模具。
13
废钢应清洁干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，爆炸 物和易燃易爆品以及有毒物品等。废钢的硫、磷含量均 不大于0.050%。不同性质的废钢分类存放。
高速工具钢除含有较高的碳（1%左右）外，还含有很高 的钨（有的高达19%）和铬、钒、钼等合金元素，具有 较好的赤热硬性。
7
C、特殊性能钢，指的是具有特殊化学性能或力学性能的 钢，如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等。
轴承钢是指用于制造各种环境中工作的各类轴承圈和滚动 体的钢，这类钢含碳1%左右，含铬最高不超过1.65%，要 求具有高而均匀的硬度和耐磨性，内部组织和化学成分均 匀，夹杂物和碳化物的数量及分布要求高。
10
铁水成分：
Si：铁水Si含量过高，会因石灰消耗量的增大而使渣量 过大，易产生喷溅并加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰熔 化，从而影响脱磷、脱硫。如果铁水Si含量过低，则 不易成渣，对脱磷、脱硫也不利，因此通常铁水中的 硅含量为0.30%-0.70%为宜。
Mn：锰是发热元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能 有效促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和 炉衬侵蚀。同时铁水含Mn高，终点钢中余锰高，从而 可以减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯 净度。
B、合金钢是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或脱氧元
素外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、钛、钒、铜、
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
合金钢是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或脱氧元素 外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、钛、钒、铜、钨、 铝、钴、铌、锆和稀土元素等，有的还含有某些非金属元
素如硼、氮等的钢。
根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金钢， 中合金钢和高合金钢。一般合金元素总含量小于3%的为普
通低合金钢，总含量为3%～5%的为低合金钢，大于10%的叫 高合金钢，总含量介于5%～10%之间为中合金钢。
按钢中所含有的主要合金元素不同可分为锰钢、硅钢、
硼钢、铬镍钨钢、铬锰硅钢等。
按冶炼方法和质量水平分类
• 按炼钢炉设备不同可分为转炉钢、电炉钢、平炉钢。其中 电炉钢包括电弧炉钢、感应炉钢、电渣钢、电子束熔炼及 有关的真空熔炼钢等。
•
按脱氧程度不同可分为沸腾钢（不经脱氧或微弱脱氧）、
镇静钢（脱氧充分）和半镇静钢（脱氧不完全，介于镇静 钢和沸腾钢之间）。
[S]≤0.025%
[S]≤0.005%,甚至更
低。
有些钢种，如易切削钢硫则作为合金元素加入，
要求[S]=0.08%-0.20%。
三、钢中的氧
• 在吹炼过程中，向熔池供入了大量的氧气，到吹炼
终点时，钢水中含有过量的氧，即钢中实际氧含量
高于平均值。 • 如不脱氧，在出钢、浇铸中，温度降低，氧溶解度 得不到正确凝固组织结构的连铸坯。
脱氧的任务
• 根据具体的钢种，将钢中的氧含量降低到所需的水平，
以保证钢水在凝固时得到合理的凝固组织结构；
• 使成品钢中非金属夹杂物含量最少，分布合适，形态适 宜，以保证钢的各项性能指标； • 得到细晶结构组织。 常用的脱氧剂有Fe-Mn，Fe-Si，Mn-Si，Ca-Si等合金。
四、钢中的气体
• 钢液中的气体会显著降低钢的性能，而且容易
降低，促使碳氧反应，钢液剧烈沸腾，使浇铸困难，
• 钢中氧含量高，还会产生皮下气泡，疏松等缺陷， 并加剧硫的热脆作用。在钢的凝固过程中，氧将 会以氧化物的形式大量析出，会降低钢的塑性， 冲击韧性等加工性能。 • 一般测定的是钢中的全氧，即氧化物中的氧和溶 解的氧之和，在使用浓差法定氧时才是测定钢液 中溶解的氧，在铸坯或钢材中取样时是全氧样。
工过程中，晶界处的共晶体熔化，钢受压时造成
晶界破裂，即发生“热脆”现象。 • 如果钢中的氧含量较高，FeS与FeO形成的共晶体 熔点更低（940℃），更加剧了钢的“热脆”现 象的发生。
• 锰可在钢凝固范围内生成MnS和少量的FeS，
纯 MnS 的 熔 点 为 1610℃ ， 共 晶 体 FeS-MnS （占93.5%）的熔点为1164℃，它们能有 效的防止钢热加工过程的生产镇静钢时，[Al]多在0.005%-0.05%，
通常为0.01%-0.03%。钢中铝的加入量因氧量而异，对高碳钢 应少加些，而低碳钢则应多加，加入量一般为:0.3-1.0kg/t钢。 铝加到钢中将与氧发生反应生成Al2O3，在出钢、镇静和浇 铸时生成的Al2O3大部分上浮排除，在凝固过程中大量细小分散
硫还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟
裂，并在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝
的强度。硫含量超过0.06%时，会显著恶化钢的耐
蚀性。硫还是连铸坯中偏析最为严重的元素。
• 不同钢种对硫含量有严格的规定：
非合金钢中普通质量级钢[S]≤0.045%
优质级钢 [S]≤0.035%，
特殊质量级钢
有的钢种要求如管线钢
的Al2O3还能促进形成细晶粒钢。铝是调整钢的晶粒度的有效元
素，它能使钢的晶粒开始长大并保持到较高的温度。
七、钢的分类
• 按化学成分分类
按是否加入合金元素可钢分为把碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢是指钢中除含有一定量为了脱氧而加入硅（一
般≤0.40%）和锰（一般≤0.80%）等合金元素外，不含其 他合金元素的钢。根据碳含量的高低又可分成低碳钢 （ [C]≤0.25% ） ， 中 碳 钢 (0.25%≤[C]≤0.60%) 和 高 碳 钢 ([C]>0.60%)。
第一节 炼钢的任务及钢的分类
炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧， 去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整 成分。
归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），
“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分
和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，
升温，加脱氧剂和合金化操作。
一、钢中的磷
• 对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷的 含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0℃ 以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接
• 钢中加入适量的铝，可生成稳定的AlN，能够
压抑Fe4N生成和析出，不仅改善钢的时效性，
还可以阻止奥氏体晶粒的长大。氮可以作为合
金元素起到细化晶粒的作用.在冶炼铬钢，镍 铬系钢或铬锰系等高合金钢时，加入适量的氮， 能够改善塑性和高温加工性能。
五、钢中的夹杂
• 钢中非金属夹杂按来源分可以分成外来夹 杂和内生夹杂。
• 外来夹杂是指冶炼和浇铸过程中，带入钢
液中的炉渣和耐火材料以及钢液被大气氧
化所形成的氧化物。
内生夹杂包括：
• 脱氧时的脱氧产物；
• 钢液温度下降时，硫、氧、氮等杂质元素溶解 度下降而以非金属夹杂形式出现的生成物； • 凝固过程中因溶解度降低、偏析而发生反应的 产物； • 固态钢相变溶解度变化生成的产物。 钢中大部分内生夹杂是在脱氧和凝固过程中产 生的。
• 按质量水平不同可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
按用途分类
分为三大类：结构钢，工具钢，特殊性能钢。
• 结构钢是目前生产最多、使用最广的钢种，它包括碳素 结构钢和合金结构钢，主要用于制造机器和结构的零件 及建筑工程用的金属结构等。碳素结构钢是指用来制造 工程结构件和机械零件用的钢，其硫、磷等杂质含量比 优质钢高些，一般[S]≤0.055%，[P]≤0.045%，优质碳 素钢[S]和[P]均≤0.040%。碳素结构钢的价格最低，工 艺性能良好，产量最大，用途最广。
性能与冷弯性能变差。
• 磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增 加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的 抗裂性能。
• 磷是仅次于硫在钢的连铸坯中偏析度高的元素， 而且在铁固熔体中扩散速率很小，因而磷的偏
析很难消除，从而严重影响钢的性能，所以脱
磷是炼钢过程的重要任务之一。磷在钢中是以 [Fe3P]或[Fe2P]形式存在，但通常是以[P]来表 达。炼钢过程的脱磷反应是在金属液与熔渣界 面进行的。
调质钢的含碳量大于0.25%，所制成的零件经淬火和高温
回火调质处理后，可得到适当的高强度与良好的韧性。 氮化钢一般是指以中碳合金结构钢制成零件，先经过调 质或表面火焰淬火、高频淬火处理，获得所需要的力学性能， 最后再进行氮化处理，以进一步改善钢的表面耐磨性能。
工具钢包括碳素工具钢和合金工具钢及高速钢。 • 碳素工具钢的硬度主要以含碳量的高低来调整 （0.65%≤[C]≤1.30%），为了提高钢的综合性能，有的钢中 加入0.35%～0.60%的锰。
根据成分不同，夹杂物可分为
• 氧化物夹杂，即 FeO、MnO、SiO2、Al2O3 、Cr2O3
等简单的氧化物； • FeO-Fe2O3 、FeO-Al2O3、MgO-Al2O3等尖晶石类和 各种钙铝的复杂氧化物； • 2FeO-SiO2，、2MnO-SiO2、 3MnO-Al2O3-2SiO2等硅 酸盐； • 硫化物夹杂，如FeS、MnS、CaS等；
物的形态和分布以提高钢质；
锰是一种非常弱的脱氧剂，在碳含量非常低、
氧含量很高时，可以显示出脱氧作用，协助脱氧，
提高他们的脱氧能力； 锰还可以略微提高钢的强度，并可提高钢的淬 透性能，稳定并扩大奥氏体区，常作为合金元素生 成奥氏体不锈钢、耐热钢等。
硅 (Si)
硅是 钢 中 最 基 本的 脱 氧剂 。 普通 钢 中含 硅 在
硫在钢中以FeS的形式存在， FeS的熔点为1193℃， Fe与FeS组成的共晶体的熔点只有985℃。液态Fe与 FeS虽可以无限互溶，但在固熔体中的溶解度很小， 仅为0.015%-0.020%。
• 当 钢 中 的 [S]＞0.020% 时 ， 由 于 凝 固 偏 析 ， FeFeS共晶体分布于晶界处，在1150-1200℃的热加
不同用途的钢对磷的含量有严格要求：
非合金钢中普通质量级钢[P]≤0.045%；
优质级钢
特殊质量级钢 有的甚至要求
[P]≤0.035%；
[P]≤0.025%； [P]≤0.010%。
有些钢种:炮弹钢，耐腐蚀钢需加P元素。
二、钢中的硫
硫 对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，
会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。
冶 炼 一 般 钢 种 时 要 求 将 [Mn] 控 制 在 0.4%0.8%。在实际生产中还将[Mn]/[S]比作为一个指
标进行控制，[Mn]/[S]对钢的热塑性影响很大。
从低碳钢高温下的拉伸实验发现提高[Mn]/[S]
比可以提高钢的热延展性。一般[Mn]/[S]≥7时不
产生热脆。
[Mn]/[S]比对低碳钢热延展性的影响
度。
• 碳能显著改变钢的液态和凝固性质，在16000C， [C]≤0.8%时，每增0.1%的碳
◆钢的熔点降低6.50C
◆密度减少4kg/m3
◆黏度降低0.7%
◆[N]的溶解度降低0.001% ◆[H]的溶解度降低0.4 cm3/100g ◆增大凝固区间17.790C 。
锰(Mn)
锰的作用是消除钢中硫的热脆倾向，改变硫化
因此在炼钢、精炼和连铸过程应最大限度地降低钢
液中夹杂物的含量，控制其形状、尺寸。
六、钢中的成分(碳)
• 炼钢的重要任务之一就是要把熔池中的碳氧化 脱除至所炼钢钟的要求。从钢的性质可看出碳
也是重要的合金元素，它可以增加钢的强度和