第一章 炼钢基础知识
一、钢的基本知识
1.1钢的定义
1.2钢中常见元素：C、Si、Mn、P、S、Al、O、N、H、Ni、Cr、Cu、Nb、V、Ti、Mo
1.2.1 碳（C）
C是构成钢的主要元素之一、是反映钢的力学性能的主要元素，钢的较多的属性均通过C来表示，如钢的凝固温度、裂纹敏感指数等。随着钢中C含量的上升、钢的塑性逐步上升、钢的韧性逐步下降。[C]<=0.1%称为低碳钢、 0.1% <[C] = < 0.5%称为中碳钢、 [C] > 0.5%称为高碳钢。
1.2.2 锰（Mn）
锰（Mn）是有益元素，碳钢一般［Mn］＜0.80%，锰合金钢一般［Mn］=1.0-1.2%.铁水温度锰大部分溶于铁素体中形成置换固溶体，并强化铁素体；一部分溶于Fe3C中，形成合金渗碳体；锰还能增加并细化珠光体，这都提高钢的强度.另外锰与硫形成化合物MnS，减轻硫的有害作用.当锰含量不多时对钢的影响性能不大。
1.2.3硅（Si）
硅（Si）是有益元素.碳钢中［Si］＜0。35%。硅能溶于铁素体，形成置换固溶体，并强化铁素体；一部分形成硅酸盐夹杂。硅能提高钢的强度、硬度、弹性，降低塑性、韧性。硅含量少时对性能影响不大。
1.2.4硫
硫（S）是有害元素。硫不溶于铁，以FeS形式存在。FeS与Fe形成共晶，分布于奥氏体晶界上。而FeS-Fe共晶熔点低，为989℃，在1000-1200℃时使晶界无强度，钢变脆，称“热脆”。一般要求S0。040，而MnS熔点高1620，呈粒状分布在晶粒中，所以Mn可以减轻热脆。
1.2.5磷
P是有害元素，磷全部溶于铁素体，虽可提高铁素体的强度和硬度，但在室温下使钢的塑性、韧性急剧降低，钢变脆，称为冷脆。磷还降低钢的焊接性能。一般要求P≤0.040%.
1.2.6氮
氮（N）溶于奥氏体，不溶于铁素体，其溶解度随温度下降而减少.当钢水快速冷却时，氮来不及析出便溶于铁素体中.而加工过热时，氮以Fe4N析出，提高钢的强度\硬度，但韧性降低，称为”蓝脆”或时效脆性.所以含氮过高有害.钢中加入铝钛，生成AlN、TiN，清除时效脆性。但是，向钢的表面渗氮可提高钢的表面硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀性，所以有一种氮化工艺。
1.2.7氢
氢对钢的性能危害较大，氢在钢中降低钢的塑性和韧性，称为“氢脆”。当氢在钢的缺陷处（空隙、夹杂物）析出形成分子氢，造成内部微裂纹称为“白点”。
1.2.8氧
氧主要以氧化物形式存在，称为非金属夹杂物，对钢的性能有害。
二、炼钢的基本任务和流程
2.1炼钢的定义
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，使其成为具有高的强度、韧性或其它特殊性能的钢。
2.2炼钢的基本任务
2.2.1脱碳并将其含量调整到一定的范围。
2.2.2去除杂质，主要包括；① 脱磷、脱硫；② 脱氧；③ 去除气体和非金属夹杂物。
2.2.3调整钢液成份和温度。
2.2.4钢液浇注成质量合格的钢坯。
2.3炼钢常见生产流程：
（1）高炉→混铁炉→转炉→炉外精炼→连铸；
（2）高炉→混铁炉→（铁水预处理）→转炉→炉外精炼→连铸；
（3）高炉→电炉+废钢→炉外精炼→模铸或连铸；
（4）废钢→电炉→炉外精炼→模铸或连铸
三、钢的分类
3.1按化学成分分类
钢根据其化学成分不同，分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类。
3.2按特性及用途分类
普碳钢、优质碳素钢、工具钢、弹簧钢、电工钢、轴承钢、不锈钢、耐蚀钢等。
3.3按冶炼方法分类
转炉钢、电弧炉钢、平炉钢、感应炉钢、重熔钢。
3.4按脱氧方法分类
3.4.1镇静钢
镇静钢为全脱氧钢，是指在浇注前采用沉淀脱氧和扩散脱氧等方法，将脱氧剂（如铝、硅）加入钢水中进行充分脱氧，使钢中的氧含量低到在凝固过程中不会与钢中的碳发生反应生成一氧化碳气泡的钢。这类钢成分偏析少，质量均匀，但钢的收得率低，成本比较高。优质钢和合金钢一般都是镇静钢。
3.4.2沸腾钢
沸腾钢为不脱氧钢，是指在冶炼后期不加脱氧剂，浇注前没有经过充分脱氧的钢。这种不脱氧的钢，钢水中还剩有相当量的氧，碳和氧起化学反应，放出一氧化碳气体，因此钢水在锭模内呈现沸腾现象，所以叫沸腾钢。钢锭凝固后，这种钢含硅量低、收得率高、加工性能好、成本低，但成分偏析大、杂质多、质量不均匀、机械强度较差。
3.4.3半镇静钢
半镇静钢为半脱氧钢，是指在脱氧程度上介于镇静钢和沸腾钢两者之间的钢。这种钢浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。钢锭结构、成本和收得率也介于沸腾钢和镇静钢之间。半镇静钢主要用于中碳钢和普通质量结构钢。
第二章 转炉炼钢基础知识
1、转炉的发展
1855－1856年英国人亨利•贝塞麦(Henly)开发了酸性底吹空气转炉炼钢法；
1878年托马斯(S.G.Thomas)碱性底吹空气转炉炼钢法；
1940年廉价获得氧气后，瑞士、奥地利开发了顶吹氧气转炉，1952年在奥地利林茨(Linz)和多纳维茨城(Donawitz)建成第一座30吨碱性顶吹氧气转炉(LD转炉)；或称BOF(Basic Oxygen Furnace)。
1951年碱性空气侧吹转炉炼钢法首先在我国唐山钢厂试验成功，1964年我国第一个氧气顶吹转炉车间（2*30t）在首钢建成。
1970年开发出顶底复合吹炼转炉。
2、转炉的分类
按炉衬性质不同分为酸性转炉与碱性转炉；按气体引入部位，分为低吹转炉、侧吹转炉和顶吹转炉；根据供给气体不同分为氧气转炉和空气转炉。
3、氧气顶吹转炉炼钢法的特点
（1）吹炼速度快、生产率高：转炉生产周期一般为20～30min，相同吨位的电炉生产周期一般是转炉的3倍。
（2）品种多，质量好：可以冶炼全部平炉的钢种和部分电炉的钢种，与相应的炉外精炼配合可以冶炼更多的钢种。
（3）原材料消耗少，热效率高，成本低：钢铁料消耗低于电炉炼钢，而且充分利用铁水的物理热和化学热，不需要补充热源，还可以回收煤气、蒸汽和烟尘，可能实现负能炼钢。
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