炼钢需要哪些主要成分和辅料？

分析:

生铁、矿石或加工过的废氧气是主要原料。

炼钢方法一般可分为转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢。现将它们介绍如下:

1.转炉炼钢这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。向熔化的生铁中吹入空气以氧化硅和锰等杂质。在氧化的过程中释放出大量的热量(含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度)，可使炉子达到足够高的温度。因此，转炉炼钢不需要使用额外的燃料。

转炉炼钢是在转炉中进行的。转炉形状像梨子，内壁有耐火砖，转炉侧面有许多小孔(风口)。压缩空气从这些孔吹入炉内，也叫侧吹转炉。开始时转炉是水平的，注入1300摄氏度的液态生铁并加入一定量的生石灰，然后吹空气，旋转转炉，使其直立。此时液态生铁表面反应剧烈，使铁、硅、锰被氧化(FeO、SiO _ 2、MnO，)生成熔渣，并通过钢水和熔渣的对流将反应扩散到整个炉内。几分钟后，当钢水中只剩下少量的硅和锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳(放热)，使钢水剧烈沸腾。由于溢出的一氧化碳燃烧，炉膛口出现了巨大的火焰。最后，磷也会氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁与生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，两者一起成为炉渣。

当磷和硫逐渐减少时，火焰退去，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽，说明钢已经精炼。此时应立即停止鼓风，将转炉转到水平位置，将钢水倒入钢包，然后加入脱氧剂进行脱氧。整个过程只需要15分钟左右。如果空气是从炉内吹入的，则为低吹转炉。

随着制氧技术的发展，氧气顶吹转炉(也称侧吹转炉)得到了广泛应用。这种转炉吹的是高压工业纯氧，反应更加剧烈，可以进一步提高生产效率和钢材质量。

2.平炉炼钢(平炉炼钢也叫马丁法)

平炉炼钢中使用的氧化剂被引入空气和炉料中的氧化物(废铁、废钢、铁矿石)。反应所需的热量由燃烧气体燃料(高炉煤气、发生炉煤气)或液体燃料(重油)提供。

平炉的炉膛是耐火砖制成的槽，槽上覆盖着耐火砖制成的炉顶。平炉前墙上有一个加料口，加料机从这里装入炉料。关闭耐火砖熔化时造成的门。炉子两端有燃烧器，每个燃烧器有两个孔，用于引入燃料和热空气或从炉子中导出炉气。

平炉炼钢使用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂(石灰石和生石灰)。冶炼初期，燃料遇到引入的热空气就在燃料表面燃烧，温度高达1800摄氏度。热量直接从火焰传递给炉料，使炉料迅速熔化(铁的熔点为1535摄氏度，钢的熔点略低)。同时，部分熔融生铁生成氧化亚铁，生铁中的杂质如硅、锰等被氧化亚铁氧化，产生声学渣。由于炉内石灰石过多，磷、硫等杂质生成磷酸钙和硫化钙成为炉渣。其次，碳也会氧化产生一氧化碳，一氧化碳从熔融金属中逸出，就好像金属在沸腾一样。

反应快结束时，加入脱氧剂，定期刮渣。冶炼即将完成时，需要根据炉前分析检查钢的成分是否符合要求(快速分析可在几分钟内完成)。冶炼锝的钢从出钢口流入钢包，然后从钢包注入结晶器，浇铸成产品或钢锭。

为了提高炉温，气体燃料应在蓄热室中预热(如图一、一、二、三、四和四所示)。

在平炉中，不仅可以加入液态生铁，还可以加入固态生铁、废铁和被侵蚀后的铁矿石。另外，如果在平炉中吹入30%的富氧空气，同时向金属液中吹入氧气，生产率可提高80%，冶炼时间可缩短2~4小时，并可节省燃料，富氧空气无需预热。

3.电炉炼钢钢也可以在以电能为热源的电炉中冶炼。用电炉炼钢可以生产高质量的合金钢。电炉有很多种。

最广泛使用的是电弧炉。