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冶金学第三讲：炼钢学

朱苗勇教授

东北大学钢铁冶金研究所

内容提要

炼钢学概述

炼钢的基础理论

炼钢原料

顶吹氧气转炉炼钢法

底吹氧气转炉炼钢法

顶底复吹转炉炼钢法

钢的连续浇铸

第一章绪论

炼钢的发展历程

我国钢铁工业的状况

炼钢的基本任务

钢的分类

1.1炼钢的发展历程

钢与生铁的区别：

首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于

2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而

生铁的熔点在1100-1200℃。

在钢中碳元素和铁元素形成FeC固熔体，随

3

着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和

冲击韧性降低。

钢的应用前景

钢具有很好的物理化学性能与力学性

能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，

其用途十分广泛；

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。

炼钢方法（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。

炼钢方法（2）

1856年英国人亨利·贝塞麦发明了酸性空

气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞麦法，

第一次解决了用铁水直接冶炼钢水的难

题，从而使炼钢的质量得到提高，但此

法要求铁水的硅含量大于0.8%，而且不

能脱硫。目前已淘汰。

炼钢方法（3）

1865年德国人马丁利用蓄热室原理发明

了以铁水、废钢为原料的酸性平炉炼钢

法，即马丁炉法。1880年出现了第一座

碱性平炉。由于其成本低、炉容大，钢

水质量优于转炉，同时原料的适应性强，

平炉炼钢法仍一时成为的主要的炼钢法。

炼钢方法（4）

1878年英国人托马斯发明了碱性炉衬的

底吹转炉炼钢法，即托马斯法。他是在

吹炼过程中加石灰造碱性渣，从而解决

了高磷铁水的脱磷问题。当时，对西欧

的一些国家特别适用，因为西欧的矿石

普遍磷含量高。但托马斯法的缺点是炉

子寿命底，钢水中氮的含量高。

炼钢方法（5）

1899年出现了完全依靠废钢为原料的电

弧炉炼钢法(EAF)，解决了充分利用废钢

炼钢的问题，此炼钢法自问世以来，一

直在不断发展，是当前主要的炼钢法之

一，由电炉冶炼的钢目前占世界总的钢

的产量的30-40%。

炼钢方法（6）

瑞典人罗伯特·杜勒首先进行了氧气顶吹

转炉炼钢的试验，并获得了成功。1952

年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维兹城

(Donawitz)先后建成了30吨的氧气顶吹

转炉车间并投入生产，所以此法也称为

LD法。美国称为BOF法（BasicOxygen

Furnace）或BOP法。

LD/BOF/BOP

炼钢方法（7）

1965年加拿大液化气公司研制成双层管氧气

喷嘴，1967年西德马克西米利安钢铁公司引

进此技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢法，

即OBM法(OxygenBottomMaxhuette)。1971

年美国钢铁公司引进OBM法，1972年建设了3

座200吨底吹转炉，命名为Q-BOP(Quiet

BOP)。

OBM/Q-BOP

炼钢方法（8）

在顶吹氧气转炉炼钢发展的同时，1978-

1979年成功开发了转炉顶底复合吹炼工艺，

即从转炉上方供给氧气（顶吹氧），从转

炉底部供给惰性气体或氧气，它不仅提高

钢的质量，降低了消耗和吨钢成本，更适

合供给连铸优质钢水。

LD-Q-BOP

炼钢方法（9）

我国首先在

1972-1973年在