炉石年度大盘点2017:铁诞生的全部过程及加工

炼铁的基本原理方程式：3CO+ Fe2O3=2Fe+3CO2
生铁冶炼成钢要解决的主要问题，就是适当地降低生铁里的含碳量，调

整钢里合金元素含量到规定范围之内，并除去大部分硫、磷等有害杂质。炼钢

的主要反应原理，也是利用氧化还原反应，高温下，用氧化剂把生铁里过多的

碳和其它杂质氧化成为气体或炉渣除去。因此，炼钢和炼铁虽然都是利用氧化

还原反应，但是炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石里还原出来，而炼钢主要是

用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化而除去。炼钢时常用的氧化剂是空

气、纯氧气或氧化铁。

目前，炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。在这里，我们只简单介

绍较为广泛采用的氧气顶吹转炉炼钢法。

氧气顶吹转炉炼钢设备，所示。按照配料要求，先把废钢等装入

炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧

气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99％的高压氧气流）。氧气直接

跟高温的铁水发生氧化反应，使部分铁就成了氧化亚铁，并放出大量的热：

之后，生成的氧化亚铁再把铁水里的硅、锰、碳等依次氧化，如：

生成的一氧化碳气体，能从铁水里直接排出；生成的二氧化硅和氧化锰以
及生铁里的硫、磷跟造渣材料生石灰相互作用成为炉渣排出。

用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆以及氮气

排出时带走热量的缺点。

当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷枪，准备出钢。

出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧

（除去过量的氧化亚铁）和调节成分。通常用硅铁、锰铁或金属铝等使钢脱氧，

例如：

生成的二氧化硅等大部分形成炉渣而除去，部分的硅、锰等留在钢里以调
整钢的成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种

钢材。

氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气，它的主要成分是氧化铁

尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此，必须加以净化回收，综合利用，以防

止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢；得到一氧化碳可以

作化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸汽。此外，炼钢时生成的炉

渣也可以用来做钢渣水泥，含磷量较高的炉渣，可加工成磷肥，等等。

氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好，以及

建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛，去硫效率

差，昂贵的合金元素也易被氧化而损耗，因而所炼钢种和质量就受到一定的限

制。