怎样冶铁和炼钢

一、炼铁的原理（怎样从铁矿石中炼出铁） 用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2） 铁（Fe）
1、炼铁的方法
（1）直接还原法（非高炉炼铁法）
（2）高炉炼铁法（主要方法）
2、高炉炼铁的原料及其作用
（1） 铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。
冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。
（2） 焦碳：
冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。
提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。
（3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）
使炉渣熔化为液体； 去除有害元素硫（S）。
（4）空气：为焦碳燃烧提供氧。

二、转炉炼钢法 这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。
随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉 （也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。

炼钢和炼铁都是利用氧化还原反应进行的，但是两者在反应对象上有很大的区别：炼铁是将用还原剂（一般是一氧化碳）把铁从铁的氧化物中还原出来，而炼钢则是用氧化剂（空气或氧气）将生铁中的过量碳和其他杂质除去。
炼铁的主要反应是：
1）还原剂的形成
C＋O2＝CO2＋Q
CO2＋C＝2CO－Q（高温）
（2）铁的还原
Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2（高温）
（3）炉渣的形成
CaCO3＝CaO＋CO2
CaO＋SiO2＝CaSiO3
炼钢1、反应原理
高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渣而除去。
2、目的：
降碳、调硅锰、去硫磷。
3主要反应（分三个阶段）

（1）氧化造渣
2Fe＋O2＝2FeO＋Q
2FeO＋Si＝SiO2＋2Fe＋Q
FeO＋Mn＝Fe＋MnO＋Q
FeO＋C＝CO＋Fe－Q
生成的二氧化硅、氧化锰与造渣材料生石灰相互作用成为炉渣。
（2）去硫、磷
FeS+CaO＝FeO+CaS
2P+5FeO+3CaO＝5Fe+Ca3(PO4)2
（3）脱氧
用硅铁、锰铁或金属铝来还原钢水中含有的少量FeO
2FeO+Si＝SiO2+2Fe
3FeO+2Al＝3Fe+Al2O3
FeO+Mn＝Fe+MnO
生成的二氧化硅等大部分形成炉渣而除去，部分的硅、锰等留在钢里以调整钢的成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧成各种钢材。
方法：转炉、电炉、平炉。
氧气顶吹转炉炼钢法
（1）转炉的构造
（2）原料：生铁（液态）、氧气、适量的造渣材料（如生石灰等）、脱氧剂。
（3）热源：依靠熔融铁水中的杂质等被氧气氧化所放出的热量，不需要燃料。

短流程：直接还原铁/废钢—电炉—精炼—连铸——轧钢
长流程：选矿—烧结—高炉—铁水预处理—转炉—精炼—连铸—轧钢
具体的操作方法如果你想知道我推荐你两本书：《炼钢设计原理》和《炼铁设计原理》这两本书里有比较详细的介绍。