煉鋼是指控制碳含量（一般小于2%），消除P、S、O、N等有害元素，保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并調(diào)整元素之間的比例，獲得最佳性能。把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內(nèi)按一定工藝熔煉，即得到鋼。鋼的產(chǎn)品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋制成各種鋼材的鋼。鋼屬于黑色金屬但鋼不完全等于黑色金屬。煉鋼過程編輯加料加料：向電爐或轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入鐵水或廢鋼等原材料的操作，是煉鋼操作的第一步。造渣：調(diào)整鋼、鐵生產(chǎn)中熔渣成分、堿度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過鋼鐵高爐出渣：電弧爐煉鋼時根據(jù)不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所采取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時，氧化末期須扒氧化渣；用雙渣法造還原渣時，原來的氧化渣必須徹底放出，以防回磷等。熔池攪拌：向金屬熔池供應能量，使金屬液和熔渣產(chǎn)生運動，以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助于氣體、機械、電磁感應等方法來實現(xiàn)。渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和堿度的熔渣，能夠向金屬液面中傳遞足夠的氧，以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下，并使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小脫磷減少鋼液中含磷量的化學反應。磷是鋼中有害雜質(zhì)之一。含磷較多的鋼,在室溫或更低的溫度下使用時,容易脆裂，稱為“冷脆”。鋼中含碳越高，磷引起的脆性越嚴重。一般普通鋼中規(guī)定含磷量不超過 0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求含磷更少。生鐵中的磷，主要來自鐵礦石中的磷酸鹽。氧化磷和氧化鐵的熱力學穩(wěn)定性相近。在高爐的還原條件下，爐料中的磷幾乎全部被還原并溶入鐵水。如選礦不能除去磷的化合物，脫磷就只能在（高）爐外或堿性煉鋼爐中進行。鐵中脫磷問題的認識和解決，在鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展史上具有特殊的重要意義。鋼的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)開始于1856年貝塞麥(H.Bessemer)發(fā)明的酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法。但酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼不能脫磷；而含磷低的鐵礦石又很少，嚴重地阻礙了鋼生產(chǎn)的發(fā)展。1879年托馬斯(S.Thomas)發(fā)明了能處理高磷鐵水的堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，堿性爐渣的脫磷原理接著被推廣到平爐煉鋼中去，使大量含磷鐵礦石得以用于生產(chǎn)鋼鐵，對現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展作出了重大的貢獻。堿性渣的脫磷作用 脫磷反應是在爐渣與含磷鐵水的界面上進行的。鋼液中的磷 和氧結(jié)合成氣態(tài)P2O5的反應 。電爐底吹：通過置于爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據(jù)工藝要求吹入爐內(nèi)熔池以達到加速熔化，促進冶金反應過程的目的。采用底吹工藝可縮短冶煉時間，降低電耗，改善脫磷、脫硫操作，提高鋼中殘錳量，提高金屬和合金收得率。并能使鋼水成分、溫度更均勻，從而改善鋼質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)率。熔化期：煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐鋼花伴我煉鋼忙料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫，并造好熔化期的爐渣。

煉鋼廠設計的依據(jù)是甲方或廠家提出的經(jīng)政府有關部門核準的設計項目建議書，它可能是整個鋼鐵企業(yè)設計內(nèi)容的一部分，也可能是單獨的一個煉鋼廠。此外，對于煉鋼廠中部分設施，如煉鋼爐爐體設備、連鑄機等單項工程，也可單獨設計。另外，煉鋼廠設計的依據(jù)，除了項目建議書外，有一些依據(jù)需由相鄰專業(yè)提供，例如對于轉(zhuǎn)爐全連鑄鋼廠設計來說，主要包括：(1)煉鋼的生產(chǎn)規(guī)模，要注明一期和二期，或者是否要留有未來發(fā)展的余地。(2)產(chǎn)品的品種，包括鋼種和產(chǎn)品尺寸形式(此項可由軋鋼專業(yè)按總?cè)蝿諘D(zhuǎn)提)。(3)鐵水成分，包括鐵水中C、Si、Mn、P、S等元素的含量，以及V、Ti、Nb等微量元素的含量(此項可由煉鐵專業(yè)按總?cè)蝿諘D(zhuǎn)提)。(4)氧氣轉(zhuǎn)爐設備的容量和座數(shù)(委托單項轉(zhuǎn)爐設計時要說明，做全車間設計時可作指定；如果轉(zhuǎn)爐是在現(xiàn)有廠房內(nèi)的改造項目，則尚需提供轉(zhuǎn)爐周圍的廠房尺寸和圖紙)。(5)連鑄機澆鑄的各種連鑄坯斷面尺寸、單機的生產(chǎn)能力、要求的連鑄機流數(shù)和臺數(shù)、要求的連鑄機類型(如弧形多點矯直，立彎弧形多點矯直等)和基本半徑。如果連鑄機是在現(xiàn)有廠房內(nèi)增建或改建項目，則需提供連鑄機周圍的廠房尺寸和圖紙?！镜貐^(qū)(6)對于轉(zhuǎn)爐設備全連鑄煉鋼廠整體設計，需提供到達車間的基本原料(石灰、螢石、富鐵礦、氧化鐵皮等)的成分和粒度，廢鋼(尤其是外供廢鋼)的類型和品質(zhì)，可供應的各種能源的狀況，可供耐火材料(主要是爐襯材料)的類型和品質(zhì)等，并且提出這些物品的運輸方式。(7)對于轉(zhuǎn)爐全連鑄煉鋼廠整體設計，甲方或廠家的有關具體要求，如采用新技術的水平，已有配套輔助設備的利用，投資的使用和限定，要求選用的有關配套設備如混鐵車容量和爐外精煉的類型等，以及該地區(qū)的有關風俗習慣等。(8)我國現(xiàn)有的有關工業(yè)建設和生產(chǎn)的法律、制度和規(guī)定等，尤其是關于鋼材的質(zhì)量品種標準、環(huán)境保護法、能源政策、勞動保護法及冶金建設的規(guī)定等，必須嚴格遵守和認真執(zhí)行

鋼、鐵一般都采用高溫冶金方法冶煉。鋼鐵冶煉機械包括煉鐵的高爐及其配套機械、煉鋼的平爐和轉(zhuǎn)爐、電弧爐、爐外精煉設備、鑄錠設備以及冶金車輛等。高爐及其配套機械 將鐵礦石或人造富礦連續(xù)煉成生鐵的鼓風豎爐稱為高爐。它的外形像一個堅式的圓筒，由耐火材料及金屬殼體組成,為高爐及其配套機械的布置。原料從貯礦槽經(jīng)稱量后由高爐機械的料斗或帶式輸送機送到爐頂，分批均勻地置入爐內(nèi)。經(jīng)熱風爐預熱的空氣由風口鼓入爐內(nèi)，使燃料燃燒加熱爐料并使之分解和還原，從而得到生鐵。鐵水從出鐵口放出，經(jīng)鐵水溝和流嘴進入鐵水罐中，運往鋼廠或由鑄鐵機鑄成鐵塊。從爐頂導出的煤氣，經(jīng)煤氣凈化系統(tǒng)處理后可作為燃料。為強化冶煉，除采用外燃式熱風爐提高風溫、加大風量或采用綜合鼓風（包括噴吹燃料、富氧鼓風和脫濕鼓風）外，提高爐頂壓力也能增加產(chǎn)量和降低焦碳消耗。新建的高爐廣泛采用鐘閥密封式或無料鐘式高壓爐頂。采用無料鐘式高壓爐頂后，爐頂高度和重量均可相應降低一半左右。高爐容積也達5500米3左右（日產(chǎn)生鐵1萬余噸）。高爐生產(chǎn)的大型化、連續(xù)化,要求有較高的機械化和自動化程度,須采用開、堵出鐵口機和換風口機等配套高爐機械。煉鋼平爐按結(jié)構(gòu)形式可分為傾動式和固定式兩種。傾動式平爐因熔煉室可前后傾動，具有操作靈活和分罐出鋼的特點，但結(jié)構(gòu)較復雜，故一般均采用固定式平爐。固定式平爐的特點與傾動式平爐相反。平爐熔煉范圍一般為100～650噸。20世紀70年代開始采用埋入式氧槍，加大供氧強度，縮短了冶煉時間.煉鋼轉(zhuǎn)爐鼓入空氣或工業(yè)純氧，使氧氣與液態(tài)鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化，以調(diào)整鋼水的化學成分，并利用氧化時產(chǎn)生的熱量來煉鋼的設備。鼓入空氣的轉(zhuǎn)爐，因煉出的鋼質(zhì)量差,已較少應用。圖2為轉(zhuǎn)爐的外形及其配套機械。煉鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下，經(jīng)稱量后通過密封料倉和流槽加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)。整個轉(zhuǎn)爐爐體由圓環(huán)形托圈支承，托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機構(gòu)聯(lián)接后能使爐體繞軸線作360°回轉(zhuǎn),以適應轉(zhuǎn)爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉(zhuǎn)爐傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點嚙合式等，以全懸掛的多點嚙合式較為普遍。為了提高轉(zhuǎn)爐爐座利用率，轉(zhuǎn)爐爐體也可做成更換式的。 為了防止環(huán)境污染和節(jié)約能源，在冶煉時從轉(zhuǎn)爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣，經(jīng)余熱利用煙道生產(chǎn)蒸汽，又經(jīng)過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統(tǒng)，使煙氣符合排放標準。轉(zhuǎn)爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側(cè)吹幾種，但側(cè)吹轉(zhuǎn)爐應用較少。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在爐口插入水冷氧槍（噴口）供工業(yè)純氧，并以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應。吹轉(zhuǎn)爐的容量已達400噸,并有更大型的轉(zhuǎn)爐正在籌建中。底吹轉(zhuǎn)爐的噴口設置在爐底，噴口數(shù)目可根據(jù)工藝要求而定。噴口型式有透氣（或毛細管式）耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命，套管之間的環(huán)縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質(zhì)，噴口也可在噴入氧氣流時帶入粉狀造渣劑提前化渣去除硫、磷。底吹轉(zhuǎn)爐較適用于高磷鐵水的冶煉。頂吹轉(zhuǎn)爐上結(jié)合底吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點，將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入，便成為頂?shù)讖秃洗禑挼霓D(zhuǎn)爐，效果較好。為了適應氧化轉(zhuǎn)爐快速操作和環(huán)境保護的要求，現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐還配有相應的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設備，同時也采用計算機控制，以提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。電弧爐利用電能通過石墨制的電極與金屬爐料之間產(chǎn)生電弧所生成的熱量進行熔化爐料。電弧爐由爐體、傳動裝置、供電系統(tǒng)和控制設備等組成。爐體結(jié)構(gòu)依裝料形式不同，可分為爐身開出式、爐蓋旋轉(zhuǎn)式和爐蓋開出式幾種。為了出鋼方便，整個爐體可作前后傾動。電極的夾持和升降機構(gòu)安裝在爐體的側(cè)面,為了調(diào)整電弧長度,升降機構(gòu)能自動調(diào)節(jié)。為了提高鋼的質(zhì)量，常在爐底下部裝設電磁攪拌器，使鋼流按需要方向流動。電弧爐容量一般為10～360噸。為了提高生產(chǎn)能力和縮短熔煉時間，電弧爐正向超高功率方向發(fā)展。爐外精煉為提高鋼液質(zhì)量，可將煉鋼爐初煉的鋼液在煉鋼爐外精煉。爐外精煉有真空脫氣、鋼包精煉、噴射冶金等方法。① 真空脫氣:利用氣相壓力降低而使鋼中溶解的氣體析出。真空脫氣有座包脫氣法、滴流脫氣法、提升除氣(D-H)法、循環(huán)除氣(R-H)法等。提升除氣法和循環(huán)除氣法應用較為普遍。提升除氣法 是靠真空室和鋼水罐的垂直往復相對運動，使鋼液分批進入負壓 66.6～133帕的真空室處理，小批量的鋼液吞吐過程即為除氣攪拌過程，處理容量約為鋼水罐容量的1/12～1/6。提升除氣法的真空室頂部裝有電熱裝置,可減少鋼液的溫度降。在處理后期，可通過特殊的合金料罐加入鐵合金。循環(huán)除氣法 是將真空室下端的二根管子插入鋼液中進行，先在左側(cè)的上升管內(nèi)導入少量氬氣或其他惰性氣體。氣體經(jīng)鋼液高溫加熱而產(chǎn)生熱膨脹，不斷膨脹的向上流動的氣體使鋼液上升進入真空室而濺成微粒，從而獲得充分除氣，除氣后的鋼液沿右側(cè)下降管流回鋼水罐，使鋼液在罐內(nèi)充分攪拌。經(jīng)循環(huán)除氣后的鋼液純度高，溫度和成分也較均勻。真空室可容鋼量約為1～2噸。整個設備支承在平行的四聯(lián)桿機構(gòu)上，能在不同容量的鋼水罐上工作。② 鋼包精煉:將鋼液電弧加熱、真空脫氣、吹氬或電磁攪拌、合金化、脫硫等多種工藝均移入鋼包內(nèi)進行的精煉方法。③ 噴射冶金:將粉狀精煉劑，合金劑以流態(tài)化狀態(tài)吹入鋼液內(nèi)部的精煉方法。主要設備有噴粉罐和可升降的噴槍架等。鑄錠設備將鋼液鑄成坯錠的設備。鑄錠分為鋼錠模鑄錠和連續(xù)鑄錠兩種工藝。連續(xù)鑄錠能提高鋼材成材率，降低能耗，簡化傳統(tǒng)的鋼錠模鑄錠的準備和脫模等工序,為鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)連續(xù)化創(chuàng)造條件。圖7為連續(xù)鑄錠的工藝流程和設備。設備的主要結(jié)構(gòu)型式有立式、立彎式、弧式和水平式等，以弧式應用較為廣泛。熱狀態(tài)下設備變形和防止漏鋼是設備制造和操作中的關鍵環(huán)節(jié)。為了加快處理漏鋼事故，關鍵設備應能迅速整體吊裝更換。連續(xù)鑄錠的發(fā)展趨向是：提高澆鑄速度和設備利用率，快速變換結(jié)晶器的斷面尺寸，用計算機控制提高連續(xù)澆鑄能力等。有色金屬的火法冶煉機械在高溫條件下利用燃燒或電產(chǎn)生的熱能，將礦石或精礦中的金屬分離并提煉出來的機械。表列出主要的有色金屬冶煉設備及其特點。此外尚有感應電爐、電弧爐、真空自耗電爐、電子束熔煉爐、等離子熔煉爐等，以及類似于電化學設備的電解熔煉槽和熔鹽電解槽等。

謂轉(zhuǎn)爐煉鋼所，就是將鐵水、廢鋼等煉成具有所要求化學成分的鋼，并使其具有一定的物理化學性能和力學性能。目前轉(zhuǎn)爐煉鋼是世界上最主要的煉鋼生產(chǎn)方法。(a)筒球形;(b)錐球形;(c)截錐形轉(zhuǎn)爐的形狀主要有筒球型、錐球型和截錐型。轉(zhuǎn)爐煉鋼(1)筒球型：熔池形狀由一個球缺體和一個圓筒體組成。它的優(yōu)點是爐型形狀簡單，砌筑方便，爐殼制造容易。熔池內(nèi)型比較接近金屬液循環(huán)流動的軌跡，在熔池直徑足夠大時，能保證在較大的供氧強度下吹煉而噴濺最小，也能保證有足夠的熔池深度，使爐襯有較高的壽命。大型轉(zhuǎn)爐多采用這種爐型。(2)錐球型：熔池由一個錐臺體和一個球缺體組成。這種爐型與同容量的筒球型轉(zhuǎn)爐相比，若熔池深度相同則熔池面積比筒球型大，有利于冶金反應的進行。同時，隨著爐襯的侵蝕熔池變化較小，對煉鋼操作有利。歐洲生鐵含磷量相對偏高的國家，較多采用此種爐型。我國2080噸的轉(zhuǎn)爐多采用錐球型，對筒球型與錐球型的適用性，看法尚不一致。有人認為錐球型適用于大轉(zhuǎn)爐(奧地利)，有人卻認為適用于小轉(zhuǎn)爐(蘇聯(lián))。但世界上已有的大型轉(zhuǎn)爐多采用筒球型。(3)截錐型：熔池為上大下小的圓錐臺。其特點是構(gòu)造簡單且平底熔池便于修砌。這種爐型基本上能滿足煉鋼反應的要求，適用于小型轉(zhuǎn)爐。我國30噸以下的轉(zhuǎn)爐多用這種爐型。國外轉(zhuǎn)爐容量普遍較大，故極少采用此種形式。

從國內(nèi)外氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼科技創(chuàng)新的發(fā)展趨勢來看，以下幾個方面值得重點關注。3.1、節(jié)能環(huán)保技術的發(fā)展鋼鐵生產(chǎn)的技術進步必須與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。重點研發(fā)各種工藝條件下優(yōu)化“負能煉鋼”的工藝與裝備技術，必須采用各種綜合節(jié)能技術，實現(xiàn)“負能煉鋼”。雖然轉(zhuǎn)爐煉鋼是當代鋼鐵生產(chǎn)中耗能最少，煉鐵設備優(yōu)質(zhì)施工來賓且是唯一可以實現(xiàn)總能耗為“負值”的工序，但進一步降低工序能耗和物耗，更加高效地實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換和回收，更加有效地利用二次能源，開發(fā)低溫余熱回收利用新途徑等許多問題還要進行深入研究和優(yōu)化。主要思路有：1)流程優(yōu)化應成為煉鋼廠進一步節(jié)能的重點流程優(yōu)化主要體現(xiàn)在緊湊、高效、自控三個方面。流程功能的解析、優(yōu)化重組，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的緊湊化，即工序時間的最小化、銜接最優(yōu)化，這是最有效的節(jié)能措施；高效化是轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)能的重要措施；自動化是轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)能的重要保證2)優(yōu)化節(jié)能技術提高煉鋼能源轉(zhuǎn)換效率煙氣能量的高效轉(zhuǎn)換及回收利用；連鑄坯熱送熱裝是銜接煉鋼、軋鋼兩大工序的重要節(jié)能措施；爐渣余熱回收和利用；冷卻水余熱回收利用技術是轉(zhuǎn)爐煉鋼廠進一步提高能源轉(zhuǎn)換與利用效率的難題。3)進一步挖掘煉鋼工序的節(jié)能潛力加大全過程保溫措施是轉(zhuǎn)爐鋼廠節(jié)能的重要基礎；以穩(wěn)定的工藝操作，實現(xiàn)全廠低溫制度的運行，有效地節(jié)能降耗；煉鐵設備施工優(yōu)質(zhì)來賓在全鋼鐵企業(yè)能源高效轉(zhuǎn)換利用和構(gòu)建能量流網(wǎng)絡以及優(yōu)化的總體思路下，研究轉(zhuǎn)爐煉鋼廠進一步節(jié)能降耗的新措施。