钢材的冶炼过程

钢和铁都是以铁为主要成分的合金，其本质区别在于含碳量：含碳量超过2%的为生铁，低于2%的则为钢。这种含碳量的差异导致两者性能显著不同——生铁硬度高但脆性大、缺乏韧性；而钢则兼具优异的韧性、硬度和塑性。钢是通过生铁进一步冶炼提纯得到的材料。

生铁是通过高炉冶炼铁矿石获得的，其冶炼过程是将铁矿石与焦炭、石灰石等原料在高炉中加热，通过还原反应使铁元素从氧化铁中分离出来。然而这样得到的生铁含有大量硫、磷、硅、锰等杂质，这些杂质导致生铁硬脆、塑性差、抗拉强度低，严重限制了其加工性能和使用范围。

炼钢的过程就是把熔融状态的生铁进行氧化，使碳的含量降低到规定的范围，同时其他杂质的含量也降低到允许范围。将铁在炼钢炉中进一步熔炼，并供给足够的氧气，通过炉内的高温发生氧化作用，部分碳被氧化成一氧化碳排出，其他杂质则以化合物的形式（比如硫形成CaS、磷形成Ca3（PO4）2）进入炉渣中被除去。炼钢的基本任务可以归纳为“四脱”​：脱碳、脱氧、脱磷和脱硫。

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