煉鋼原理是利用氧氣或氧化鐵在高溫下將生鐵中多余的碳和其他雜質(zhì)脫除到煤氣或爐渣中。
煉鋼方法一般可分為轉(zhuǎn)爐煉鋼、平爐煉鋼和電爐煉鋼。它們描述如下：
1.轉(zhuǎn)爐煉鋼：煉鋼過程中使用的氧化劑是氧氣。將空氣吹入生鐵中，氧化硅和錳等雜質(zhì)。氧化過程中放出大量熱量（1%硅可使生鐵溫度升高200攝氏度），使?fàn)t子達(dá)到足夠高的溫度。因此，轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要額外的燃料。
轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行的。轉(zhuǎn)爐形狀像梨，內(nèi)壁有耐火磚，爐邊有許多小孔(風(fēng)口)，壓縮空氣從那里吹入爐內(nèi)，也稱為側(cè)吹轉(zhuǎn)爐。首先，轉(zhuǎn)換器處于水平狀態(tài)，向內(nèi)部注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，加入一定量的生石灰，然后吹入空氣，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器使其直立。此時(shí)，液態(tài)生鐵表面劇烈反應(yīng)，鐵、硅、錳（FeO、SiO2、MnO）被氧化（FeO、SiO2、MnO、MnO）產(chǎn)生爐渣，鐵水、鋼水和爐渣用于對(duì)流，使反應(yīng)擴(kuò)散到整個(gè)爐膛。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅和錳時(shí)，碳開始氧化，產(chǎn)生一氧化碳（放熱），使鋼液沸騰。由于溢出的二氧化碳燃燒，爐口有一個(gè)巨大的火焰。最后，磷被氧化，進(jìn)一步形成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵與生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，它們共同成為渣。
硫中磷含量逐漸降低，火焰下降，爐口出現(xiàn)Fe3O4的褐色蒸汽，說明鋼已冶煉。此時(shí)應(yīng)立即停止吹煉，將轉(zhuǎn)爐調(diào)至水平位置，鋼水倒入鋼包內(nèi)，加入脫氧劑進(jìn)行脫氧。整個(gè)過程只需15分鐘。如果從爐子中吹入空氣，則它是低吹轉(zhuǎn)爐。
隨著制氧技術(shù)的發(fā)展，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐（又稱側(cè)吹轉(zhuǎn)爐）得到了廣泛的應(yīng)用。這種轉(zhuǎn)爐吹煉是高壓工業(yè)純氧，反應(yīng)更加強(qiáng)烈，可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和鋼材質(zhì)量。
2.第二步。平爐煉鋼（平爐煉鋼，也被稱為馬丁方法，現(xiàn)在已經(jīng)過時(shí)）：平爐煉鋼中使用的氧化劑進(jìn)入空氣和爐料中的氧化物（廢鐵、廢鋼、鐵礦石）。反應(yīng)所需的熱量由氣體燃料(高爐煤氣、生產(chǎn)氣體)或液體燃料(重油)燃燒提供。
平爐的爐缸是由耐火磚制成的槽，爐頂覆蓋著耐火磚。在開式爐的前壁上有一個(gè)裝料口，裝料機(jī)從上料口開始裝料。冶煉時(shí)，關(guān)上耐火磚造成的門。爐的兩端都有爐頭，每個(gè)爐頭都有兩個(gè)孔，用來導(dǎo)入燃料和熱風(fēng)，或者用來引導(dǎo)爐膛內(nèi)的煤氣。
平爐煉鋼所用的原材料有廢鋼、廢鐵、鐵礦石和溶劑（石灰石和生石灰）。在熔煉開始時(shí)，當(dāng)在高達(dá)1800攝氏度的溫度下遇到進(jìn)口的熱空氣時(shí)，燃料表面上的燃料燃燒。熱量直接從火焰轉(zhuǎn)移到快速熔化的爐料上（鐵的熔點(diǎn)為1535攝氏度，而鋼的熔點(diǎn)略低）。同時(shí)，某些熔融生鐵形成氧化亞鐵，生鐵中的雜質(zhì)硅和錳由氧化亞鐵氧化，形成聲音渣。由于爐內(nèi)石灰石過多，磷、硫等雜質(zhì)形成磷酸鈣和硫化鈣，形成渣。其次，當(dāng)金屬沸騰時(shí)，碳也被氧化以從熔融金屬中產(chǎn)生一氧化碳。
反應(yīng)快結(jié)束時(shí)，加入脫氧劑，定期刮渣。當(dāng)冶煉完成時(shí)，必須根據(jù)爐前分析檢查鋼的成分是否符合要求（通過快速分析方法，可完成幾分鐘）。煉鋼用的銫從出鐵口流入鋼包，然后從鋼包流入鑄模，形成產(chǎn)品或鑄錠。
為了提高爐溫，應(yīng)在蓄熱室內(nèi)預(yù)熱氣體燃料。
平爐內(nèi)不僅可加入液態(tài)生鐵，還可加入固體生鐵、廢鐵和夾傷后的鐵礦石。另外，采用30%富氧空氣在平爐吹風(fēng)，將氧氣吹入熔融金屬，可提高生產(chǎn)效率80%，冶煉時(shí)間縮短2-4小時(shí)，節(jié)省燃料，無需預(yù)熱富氧空氣。
三。電爐煉鋼：鋼也可以在以電能為熱源的電爐中冶煉。采用電爐煉鋼可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)合金鋼。電爐種類繁多，使用最廣泛的是電弧爐。
