铁与钢的最主要区别就是碳含量,2.11%为区别标准,一般来说碳含量大于2.11%为生铁,小于2.11%则变为钢水,从铁到钢的过程基本上就是一个脱碳的过程。钢的生产过程目前主要分为两类,一种是高炉-转炉流程,也就是大家通常所说的长流程,另一种是电炉流程,即短流程。国内炼钢以长流程为主,大概接近总产量的90%,国外则一般来说短流程比例超过一半,这与废钢量的多少有关系。
转炉炼钢以铁水、废钢、铁合金为主要原料,不借助外部能源,靠铁水本身的物理热与铁液成分间发生的化学热,完成炼钢,也就是大家常说的负能炼钢。转炉炼钢一般分为以下环节:首先是备料环节,将高炉铁水运到炼钢处,铁水比例一般占70%到100%,通过混铁炉、混铁车(鱼雷罐)、铁水罐直接混装。一般情况下铁水兑入炼钢炉之前,会进行铁水预处理,进行脱硫或脱硅、脱磷。转炉炼钢一般是先加入废钢、然后兑入铁水,经过一段时间的融化和提温,当温度合适后,进入氧化期。
其次是转炉炼钢过程,主要是把氧气吹入熔融的生铁里,所含硅、锰氧化过程中释放出大量热量(1%硅可升温200度),达到足够高的温度,铁水中的碳、磷、硫等元素逐渐变成炉渣,常用的吹氧方法是氧气顶吹转炉和顶底复吹转炉。
三是炉外精炼过程,也就是把炼钢炉初炼好的钢水倒入钢包或专用容器内,再进行进一步的精炼,主要是对钢水进行搅拌,使其成分和温度均匀化,促进冶金反应,提升钢种质量,炉外精炼有AOD氩氧脱碳法、钢包密封吹氩、RH真空循环法、VOD真空吹氧脱碳等。
四是浇筑,也就是把炼钢炉或精炼炉的纯净铁水,经过钢水包注入钢锭模或连续铸钢机,变成钢锭或连铸坯。浇筑分模铸和浇筑两种方式。钢厂常用的是连铸法,纯净钢水包通过回转台转动到浇筑位置之后,钢水注入中间包,中间包通过水口将钢水分配到各个结晶器,拉矫机与结晶器振动装置共同作用,结晶器内的铸件拉出,经冷却、电磁搅拌后,切割成一定尺寸的连铸坯。
五是将连铸坯轧制成各种产品,如螺纹钢、线材、板材等。
电炉炼钢也可以使用铁水,但更多的是使用废钢,主要利用电弧热,在电弧作业区,温度可以达到4000度以上,其冶炼过程分为熔化期、氧化期、还原期等,直接变为钢水,多用来生产碳素结构钢、工具钢、合金钢等。