钢铁到底是怎样炼成的？

炼钢工艺过程

造渣：调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣，以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下，并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。

出渣：电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时，氧化末期须扒氧化渣；用双渣法造还原渣时，原来的氧化渣必须彻底放出，以防回磷等。

熔池搅拌：向金属熔池供应能量，使金属液和熔渣产生运动，以改善冶金反应的动力学条件。熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。

电炉底吹：通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化，促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间，降低电耗，改善脱磷、脱硫操作，提高钢中残锰量，提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀，从而改善钢质量，降低成本，提高生产率。

熔化期：炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温，并造好熔化期的炉渣。

氧化期和脱炭期：普通功率电弧炉炼钢的氧化期，通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷；去除气体及夹杂物；使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度，要求脱碳量大于02％左右。随着炉外精炼技术的发展，电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。

精炼期：炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物，经化学反应选入气相或排、浮入渣中，使之从钢液中排除的工艺操作期。

还原期：普通功率电弧炉炼钢操作中，通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。

炉外精炼：将炼钢炉（转炉、电炉等）中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是：可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多，大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同，又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。

钢液搅拌：炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化，并能促进冶金反应。多数冶金反应过程是相界面反应，反应物和生成物的扩散速度是这些反应的限制性环节。钢液在静止状态下，其冶金反应速度很慢，如电炉中静止的钢液脱硫需30～60分钟；而在炉精炼中采取搅拌钢液的办法脱硫只需3～5分钟。钢液在静止状态下，夹杂物上浮除去，排除速度较慢；搅拌钢液时，夹杂物的除去速度按指数规律递增，并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。

钢包喂丝：通过喂丝机向钢包内喂入用铁皮包裹的脱氧、脱硫及微调成分的粉剂，如Ca-Si粉、或直接喂入铝线、碳线等对钢水进行深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等成分的方法。它还具有清洁钢水、改善非金属夹杂物形态的功能。

钢包处理：钢包处理型炉外精炼的简称。其特点是精炼时间短（约10～30分钟），精炼任务单一，没有补偿钢水温度降低的加热装置，工艺操作简单，设备投资少。它有钢水脱气、脱硫、成分控制和改变夹杂物形态等装置。如真空循环脱气法（RH、DH），钢包真空吹氩法（Gazid），钢包喷粉处理法（IJ、TN、SL）等均属此类。

钢包精炼：钢包精炼型炉外精炼的简称。其特点是比钢包处理的精炼时间长（约60～180分钟），具有多种精炼功能，有补偿钢水温度降低的加热装置，适于各类高合金钢和特殊性能钢种（如超纯钢种）的精炼。真空吹氧脱碳法（VOD）、真空电弧加热脱气法（VAD）、钢包精炼法（ASEA-SKF）、封闭式吹氩成分微调法（CAS）等，均属此类；与此类似的还有氩氧脱碳法（AOD）。

惰性气体处理：向钢液中吹入惰性气体，这种气体本身不参与冶金反应，但从钢水中上升的每个小气泡都相当于一个“小真空室”（气泡中H2、N2、CO的分压接近于零），具有“气洗”作用。炉外精炼法生产不锈钢的原理，就是应用不同的CO分压下碳铬和温度之间的平衡关系。用惰性气体加氧进行精炼脱碳，可以降低碳氧反应中CO分压，在较低温度的条件下，碳含量降低而铬不被氧化。

预合金化：向钢液加入一种或几种合金元素，使其达到成品钢成分规格要求的操作过程称为合金化。多数情况下脱氧和合金化是同时进行的，加入钢中的脱氧剂一部分消耗于钢的脱氧，转化为脱氧产物排出；另一部则为钢水所吸收，起合金化作用。在脱氧操作未全部完成前，与脱氧剂同时加入的合金被钢水吸收所起到的合金化作用称为预合金化。

成分控制：保证成品钢成分全部符合标准要求的操作。成分控制贯穿于从配料到出钢的各个环节，但重点是合金化时对合金元素成分的控制。对优质钢往往要求把成分精确地控制在一个狭窄的范围内；一般在不影响钢性能的前提下，按中、下限控制。

增硅：吹炼终点时，钢液中含硅量极低。为达到各钢号对硅含量的要求，必须以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脱氧剂消耗部分外，还使钢液中的硅增加。增硅量要经过准确计算，不可超过吹炼钢种所允许的范围。

终点控制：氧气转炉炼钢吹炼终点（吹氧结束）时使金属的化学成分和温度同时达到计划钢种出钢要求而进行的控制。终点控制有增碳法和拉碳法两种方法。

出钢：钢液的温度和成分达到所炼钢种的规定要求时将钢水放出的操作。出钢时要注意防止熔渣流入钢包。用于调整钢水温度、成分和脱氧用的添加剂在出钢过程中加入钢包或出钢流中。

钢铁厂通常采用仪器分析,如钢铁成分分析仪它是利用分光光度计分析的,特点是快速、高效

至于一般的分析,那需要针对钢铁中不同的元素采用不同的分析方法不是几句话可以说清楚的

如

合金钢中铬元素成份分析方法

一、 化学试剂：

⑴ 硝酸（1+1） :在100ml水中加入100ml的硝酸

⑵ 70% 高氯酸:（浓）

⑶ 磷酸 （5+95） :在95ml水中加入5ml磷酸

⑷二苯偕肼溶液05%:称取4克邻苯二甲酸酐,加入100毫 升乙醇,在水浴 上加热溶解,再称取05克二苯偕肼溶解于上述冷溶液中

2、分析步骤:称取25毫克试样,投入150毫升锥形瓶中[瓶中预置高氯酸2毫升,（1+1）硝酸8 滴,并预热],加热溶解待试样溶解完毕后,蒸发至冒高氯酸白烟出瓶口,取下,立即加入磷酸（5+95）95 毫升,二苯偕肼溶液5 毫升,摇匀

3、磷酸的加入,一方面可以抑制高价铁与二苯偕肼生成黄棕色络合物,有利于消 除铁的干扰,另一方面却又影响到铬的显色磷酸量越多,吸光度越低,因此磷酸的浓度和用量应控制一致

4、因吸光度随时间的处长而升高,故显色后的溶液要求在3分钟内比色完毕

合金钢中镍元素成份分析方法

（本法适用Ni3%高、低合金钢的快速分析）

一、试剂:

1、稀王水 :HCL：HNO：HO=1：1：2（盐酸+硝酸+水）

2、过硫酸铵溶液3% 当日配制称取3克过硫酸铵加水100ml

3、混和液:称氢氧化钠75克,酒石酸20克,丁二肟2克加水溶解后稀至1升摇匀

4、空白液:称氢氧化钠75克,酒石酸20克,加水溶解后稀至1升摇匀

二、分析方法：

称试样20mg二份,于100毫升三角烧杯中加稀王水5亳升,溶解后加混和酸50毫升,过硫酸铵10毫升,摇匀,立即在一通道1cm比色杯进行比色

空白液:称样溶解同上,仅把混和液改为空白液,其余同上操作,此作为空白液

三、注意事项:

1、试样含铬 较高时,一定要带空白,含铬低时可用水作参比

2、称样多少可根据镍量的高低而定,含镍01—1%称样20毫克对于较高含镍量（1—3）的测

定,称样15毫克

1、 所用试剂 如发生混浊,必须加以过滤

用铁矿石、焦炭、石灰石在高炉中冶炼得到生铁，生铁进一步冶炼，除去过多的碳、磷、硫等就冶炼而成钢。

1、钢铁炼制用的原料是废铁或铁矿石，废铁是回收得到的，而铁矿石来自大自然，不同原料炼制方法也不一样，但大体需要经过的历程都基本相似。

2、电炉（或高炉）炼钢，这过程是把废铁或铁矿石化成钢水，以便后续加工。

3、转炉炼钢，这过程是把电炉（或高炉）炼钢得到的钢水提纯，去除杂质，得到较为纯净的钢水。

4、精炼炉炼钢，这过程是调节钢水成分，加入其它金属或非金属元素，保证钢材质量。

5、连铸机浇铸钢坯，通过上述过程炼制出来的钢水，浇入铸模冷却凝固后即得到钢坯，现代工业上大规模生产钢铁通常使用连铸机，可连续浇注钢水，不断输出钢坯即可。

钢的简介：

1、钢是对含碳量质量百分比介于002%至211%之间的铁碳合金的统称。

2、钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。

3、人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。

4、如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。

J91540是一种添加镍和钼的马氏体不锈钢，可制成具有优异的亚零冲击性能的高强度不锈钢。J91540还具有很高的耐腐蚀性和焊接性。

J91540有磁性。

各标准牌号：

铸造UNS:J91540

铸造等级：CA6NM

铸造ASTM:A352 CA6MN，A487 CA6NM，A743 CA6NM；A757 CA6NM

锻造UNS:S41500

锻造牌号：F6NM

化学成分

碳：≤006％

锰：≤100％

硅：≤100％

磷：≤004％

硫：≤003％

铬：1150-1400％

镍：350-450％

钼：040-100％

物理性质

抗拉强度：110-135ksi

屈服强度：80ksi

伸长率:≥15％

减少面积：≥35％

J91540–它的性质是什么？

由于钼和镍的浓度很高，因此具有很好的机械加工性，在淡水和酸性环境中的耐工作性。即使在最困难的工作条件下，钢合金化学性质的独特组合也使其具有令人难以置信的强度。钢成分仅包含4％的镍。与其他钢种相比，J91540钢具有更高的耐腐蚀性和更好的性能。此类钢不适合焊接。J91540钢通常在淬火后采用圆棒的形式，可用于进一步的工作。

J91540钢的热处理和塑性加工是什么样的？

在+ A条件下，退火过程在600 – 650℃的温度下进行，同时在空气中或使用炉子进行冷却。钢的锻造和轧制开始于1150 – 900℃，并进行空气冷却。在温度为950 – 1050℃的条件下，可以在油或空气中冷却+ QT650并进行淬火，然后在650 – 1050℃进行回火。

一、区别：

1、含碳量不一样：冷作模具钢的含碳量一般在145%～230%；热作模具钢的含碳量在03%～06%；

3、含铬量不一样：冷作模具钢含铬量为11%～13%；热作模具钢的含铬量根据合金钢性能不同而不同；

3、其他元素加入不完全一样：冷作模具钢多采用加入碳化物形成元素，例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金钢；热作模具钢加入的合金元素有Cr、Mn、Si、Ni、W、Mo、V等合金元素。

二、原因：

1、热作模具钢加入合金元素中Cr、Mn、Si、Ni合金元素的作用是强化铁素体和提高淬透性，W、Mo合金元素是为了防止回火脆性，Cr、W、Si合金元素能提高相变温度，使模具在交替受热与冷却过程中不致发生相变而发生较大的容积变化，从而提高其抗热疲劳的能力。

2、冷作模具钢通常在成分上以高碳为主，以满足高硬度和高耐磨性的需要。如果为了提高模具抗冲击能力，需增加韧性时，可选用中碳钢，这时可借用热作模具钢来代替。在冷作模具钢中加入合金元素时，主要是为了提高淬透性和耐磨性，对于耐磨性要求高的模具，多采用加入碳化物形成元素，例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金钢。

扩展资料

一、由于热作模具长时间处于高温高压条件下工作，因此，要求模具材料具有高的强度、硬度及热稳定性，特别是应有高热强性、热疲劳性、韧性和耐磨性。

二、热作模具在工作时承受着很大的冲击力，模腔和高温金属接触，反复地加热和冷却，其使用条件极其恶劣。为了满足热作模具的使用要求，热作模具钢应具备下列基本特性：

(1)较高的高温强度和良好的韧性。热作模具，尤其是热锻模，工作时承受很大的冲击力，而且冲击频率很高，如果模具没有高的强度和良好的韧性，就容易开裂。

(2)良好的耐磨性能，由于热作模具丁作时除受到毛坯变形时产生摩擦磨损之外，还受到高温氧化腐蚀和氧化铁屑的研磨，所以需要热作模具钢有较高的硬度和抗黏附性。

(3)高的热稳定性。热稳定性是指钢材在高温下可长时间保持其常温力学性能的能力。热作模具工作时，接触的是炽热的金属，甚至是液态金属，所以模具表面温度很高，一般为400～700℃。这就要求热作模具钢在高温下不发生热化，具有高的热稳定性，否则模具就会发生塑性变形，造成堆塌而失效。

(4)优良的耐热疲劳性，热作模具的工作特点是反复受热受冷，模具一时受热膨胀，一时又冷却收缩，形成很大的热应力，而且这种热应力是方向相反，交替产生的。在反复热应力作用下，模具表面会形成网状裂纹(龟裂)，这种现象称为热疲劳，模具因热疲劳而过早地断裂，是热作模具失效的主要原因之一。所以热作模具钢必须要有良好的热疲劳性。

(5)高淬透性。热作模具一般尺寸比较大，热锻模尤其是这样，为了使整个模具截面的力学性能均匀，这就要求热作模具钢有高的淬透性能。

(6)良好的导热性。为了使模具不致积热过多，导致力学性能下降，要尽可能降低模面温度，减小模具内部的温差，这就要求热作模具钢要有良好的导热件能。

(7)良好的成形加工工艺性能，以满足加工成形的需要。

参考资料：

钢成分中的主要化学元素有（）。

A铁、碳、锰、硅、硫和磷等(正确答案)

B碳、锰、硅、硫和磷等

C铁、锰、硅、硫和磷等

D铁、碳、锰和硅等

20CrMoH属于国标保淬透性合金结构钢，执行标准：GB/T 5216-2014

20CrMoH冶炼工艺稳定，淬透性好，碳氮共渗工艺性能良好，热处理后的变形量小，无回火脆性，加工制造性能和焊接性能均良好。20CrMoH宜制造中、小模数齿轮、轴类等，还可用于中压以下汽轮机处在过热蒸气区压力机工作的叶片。

20CrMoH化学成分如下图：