煉鋼廠裡的二個電弧爐
**炼钢**是用铁矿（可能包括廢鐵）產生鋼的製程。在炼钢過程中會去除氮、矽、磷、硫等雜質（英语：），也會控制碳的含量在一定的比例。炼钢時也可能會依照不同的鋼質等級要求，加入像是錳、鎳、鉻、碳及釩等合金元素，以製成合金鋼。

历史
--

中世紀時的鍛鐵爐熔煉
### 古代鋼

参见：铁器时代
鐵器最早出现在公元前4000年的古埃及與蘇美，是从隕铁获得。公元前3000年至公元前2000年，在小亞細亞，埃及與美索不達米亞越來越多地由铁隕石中提練鐵。

最早的鋼出土於土耳其安那托利亞的卡曼-卡莱霍尤克（英语：）遺跡，約有四千年的歷史。公元前1400年東非人也用碳炉炼钢。中國台西遺址和劉家河商墓也出土了公元前14世纪时商朝的五件铁刃铜钺。鐵在當時属于煉銅的副產品，稱為海綿鐵，可能是用锻铁炉（英语：）燒碳熔炼。

在公元前4世紀，伊比利亞半島出產了像利刃彎刀這種鋼兵器，而古羅馬軍隊則在用諾里庫姆出產的鋼兵器。在戰國時代（公元前403－221年）中國用淬火來硬化鋼材，而到了汉朝将熟鐵和鑄鐵熔在一起炼出了中碳鋼。東非的哈亞人在接近2,000年前發明了一種高熱高爐，使得他們在那個時候能用1,802 ℃的高溫來鍛造碳鋼。

### 坩埚钢

条目：烏茲鋼和大馬士革鋼
斯里蘭卡的莎瑪納拉威瓦发现了建于公元前1000年的炼铁炉，利用季风送風能够生产出高碳钢。印度在公元前300年就開始生產烏茲鋼。中东大马士革地区进口乌兹钢打造出大马士革钢。自從烏茲鋼的鍛造法在公元五世紀從印度傳入了中國，中國人除了使用他們本身原創的鍛鋼法，也採用了烏茲鋼的生產法，做出來的鋼叫做鑌鐵。烏茲鋼也叫大馬士革鋼，以其耐用性，與所製刀刃不易損而聞名。最早是由多種不同的材料製成，當中包括各種稀有元素。它本質上是一種以鐵為主的複雜合金。最近研究指出，它的內部結構中含有碳納米管，所以這可能就是它那有名特性的來源，介於當時的鑄造技術有限，做出這種結構大概是出於偶然，而不是有意。送風式爐用的是天然風，爐內放置含鐵的土壤，並用木材加熱。古代的僧伽羅人成功從每兩噸的土壤中提煉出一整噸的鋼材，當時來說可謂成就卓越。考古學家在莎瑪納拉威瓦找到了這樣的一個爐，並成功用古人的方法來生產鋼鐵。

把純鐵與碳（一般是木炭）放在一起於坩堝內慢慢加熱，冷卻後就能得到坩堝鋼，在公元九至十世紀前，梅爾夫這個地方就已經在生產坩堝鋼。在十一世紀，有證據指出宋朝的中國共有兩種煉鋼法：一種把小量熟鐵跟鑄鐵熔在一起，用於生產不均勻的次等鋼；另一種是現代貝塞麥煉鋼法的前身，透過在冷爐風下的重覆鍛造，達到不完全除碳的效果。

### 現代煉鋼

一座位於英格蘭錫菲爾德的貝塞麥轉爐
從十七世紀起，歐洲式煉鋼的第一步就是用高爐把鐵礦煉成生鐵。最早期爐子裏燒的是木炭，現代方法則改為燒焦炭，事實證明後者要比前者便宜得多。

#### 從鐵條開始的過程

条目：滲碳法和坩堝鋼
在這些過程中，生鐵需要在精煉廠中接受精煉，以生產出鐵條（熟鐵），之後再拿鐵條去煉鋼。

用滲碳法煉鋼的程序被記載於一篇在1574年布拉格出版的論文中，並且早在1601年紐倫堡人就在用這方法煉鋼。一本在1589年那不勒斯出版的書中有提及相近的方法，用於製作經表面硬化的盔甲與銼。這套程序在1614年被引入英格蘭，而巴茲爾·布魯克爵士於1610年代在什羅普郡的柯爾布魯德爾生產這種鋼。這套方法的原材料是熟鐵造的鐵條。在十七世紀期間，最好的熟鐵是瑞典斯德哥爾摩以北所產的厄勒格倫德鐵。到了十九世紀這種鐵還是最常用的原料，也就是在用這套方法的期間，幾乎用的都是這種鐵。

在坩堝裏燒出來的鋼叫坩堝鋼，它是沒有經過鍛造的，因此成品會比均勻。以前大部份的爐都不能達到能熔掉鋼的溫度。現代的坩堝鋼工業最早是由本傑明·漢特斯曼於1740年代的發明所衍生的。一般會把滲碳鋼（以滲碳法製成的鋼）放在坩堝或熔爐裏面熔掉，然後鑄成鋼錠。

#### 從生鐵開始的過程

位於勃蘭登堡工業博物館的一台西門子－馬丁烤鋼爐
從電弧爐倒出來的白熱鋼
煉鋼的現代史從1858年
引進亨利·貝塞麥的貝塞麥煉鋼法開始。他的原料是生鐵。他的煉鋼法讓低成本大量生產變得可行，因此從前用熟鐵的地方現在都用軟鋼。吉爾克萊斯特-托馬斯煉鋼法（或基本貝塞麥煉鋼法）是貝塞麥煉鋼法的改良版，就是在轉爐內部鋪上一層鹽基材料，以達到除磷的效果。煉鋼的另一項改良就是西門子－馬丁煉鋼法，能夠補足貝塞麥煉鋼法的缺點。

在使用碱性氧氣煉鋼的林茨－多納維茨煉鋼法出現後，上述的煉鋼法都被淘汰了，碱性氧氣煉鋼法及其他氧氣煉鋼法是在1950年代被開發出來的。碱性氧氣煉鋼法比其他方法優勝是因為，被泵到表面上的氧氣會限制雜質，而從前雜質能夠從所用的空氣中進入。時至今日，用電弧爐來重新處理廢金屬是很常見的，處理後能生產出新的鋼。它也可用於把生鐵轉化成鋼，但需要使用大量電力（每噸需要約440 kWh），所以一般只能在有大量廉價電力供應的情況下才有經濟效益。
炼钢的工藝已存在上千年，

但一直到十九世紀中才商業化（英语：），進行大量生產。像坩堝鋼製程就是古代的炼钢製程。在1850年代以及1860年的贝塞麦转炉炼钢法及平炉炼钢法讓炼钢變成重工業的一部份。

現今炼钢的商業製程主要有二種，分別是以高爐中的液態生鐵以及廢鐵為主要材料的鹼性氧氣煉鋼（英语：），以及用廢鐵或直接還原鐵（DRI）為主要材料的電弧爐（EAF）煉鋼。氧氣煉鋼主要是以鋼爐中反應的放熱特性作為其燃料。而EAF煉鋼是由電能來熔化廢鐵或直接還原鐵。近年來的EAF煉鋼也使用比較多的化學能，因此也比較類似氧氣煉鋼。

炼钢是世界上主要的溫室氣體排放產業之一。截至2020年 (2020-Missing required parameter 1=*month*!)[update]，全世界炼钢排放的溫室氣體約佔總數的10%。為了氣候變化緩解，產業需要找到可以大幅減少溫室氣體排放的方法。McKinsey公司在2020年提出了一些可能可以減少溫室氣體排放的技術，包括碳捕捉、製造時的再利用、以及將電弧爐的電源改用太陽能或是風能，或是在製程中製造潔淨燃料氫氣。

參考資料
----

1. ↑ . The Hindu (Chennai, India). 2009-03-26  [2009-03-27]. （原始内容存档于2009-03-29）.
2. ↑ . Washington State University.  [2007-08-14]. （原始内容存档于2007-06-19）.
3. ↑  Wagner, Donald B..  [2007-02-28]. （原始内容存档于2007-02-05）.
4. ↑  "Noricus ensis," Horace, Odes, i. 16.9
5. ↑  Wagner, Donald B.. Leiden: E.J. Brill. 1993: 243. ISBN 90-04-09632-9.
6. ↑  Needham, Joseph.. Taipei: Caves Books, Ltd. 1986: 563.
7. ↑  Gernet, 69.
8. ↑  Africa's Ancient Steelmakers （页面存档备份，存于）. Time Magazine, Sept. 25, 1978.
9. ↑  Wilford, John Noble.. The New York Times. 1996-02-06  [2012-07-27]. （原始内容存档于2021-04-16）.
10. 1 2  Juleff, G.. Nature. 1996, **379** (3): 60–63. Bibcode:1996Natur.379...60J. doi:10.1038/379060a0.
11. ↑  Ann Feuerbach, 'An investigation of the varied technology found in swords, sabres and blades from the Russian Northern Caucasus' IAMS 25 for 2005, pp. 27–43 (p. 29) 的存檔，存档日期2011-04-30. apparently ultimately from the writings of Zosimos of Panopolis.
12. ↑  Needham, Volume 4, Part 1, p. 282.
13. ↑  Sanderson, Katharine.. News nature (Nature). 2006-11-15. doi:10.1038/news061113-11.
14. ↑  Wayman, M L and Juleff, G.. Historical Metallurgy. 1999, **33** (1): 26.
15. ↑  Hartwell, Robert.. Journal of Economic History. 966, **26**: 53–54.
16. 1 2  Tylecote, R. F. *A history of metallurgy* 2 edn, Institute of Materials, London 1992, pp. 95–99 and 102–105.
17. ↑  Raistrick, A. *A Dynasty of Ironfounders* (1953; York 1989)
18. ↑  Hyde, C. K. *Technological Change and the British iron industry* (Princeton 1977)
19. ↑  Trinder, B. *The Industrial Revolution in Shropshire* (Chichester 2000)
20. ↑  Barraclough, K. C. *Steel before Bessemer: I Blister Steel: the birth of an industry* (The Metals Society, London, 1984), pp. 48–52.
21. ↑  King, P. W.. Journal of Industrial History. 2003, **6** (1): 25–49.
22. 1 2 3 . . Encyclopædia Britannica. 2007.  使用`|accessdate=`需要含有`|url=` (帮助)
23. ↑  K. C. Barraclough, *Steel before Bessemer: II Crucible Steel: the growth of technology* (The Metals Society, London, 1984).
24. ↑  Erickson, Charlotte.. Cambridge University Press. 1986: 141–142 [1959]. ISBN 0-566-05141-9.
25. ↑  Bessemer, Sir Henry.. London: Engineering. 1905: 176, 180.
26. ↑  Swank, James Moore.. 1892. ISBN 0-8337-3463-6.
27. ↑   **2**. Encyclopædia Britannica. 2005: 168.  使用`|accessdate=`需要含有`|url=` (帮助)
28. ↑ . Encyclopædia Britannica. 2007.  使用`|accessdate=`需要含有`|url=` (帮助)
29. ↑  Jones, J.A.T. ; Bowman, B. and Lefrank, P.A. *Electric Furnace Steelmaking*, in *The Making, Shaping and Treating of Steel*, pp. 525–660. R.J. Fruehan, Editor. 1998, The AISE Steel Foundation: Pittsburgh.
30. ↑  Turkdogan, E.T.. London: Institute of Materials. 1996. ISBN 9781907625732. OCLC 701103539.
31. ↑  Pooler, Michael.. Financial Times. 11 November 2020  [2020-11-20]. （原始内容需要付费订阅存档于2022-12-10）.  含有連結內容需訂閱查看的頁面 (link)
32. 1 2 . www.mckinsey.com.  [2021-04-03].

外部連結
----

* 短片 The Drama of Steel *(1946)* 可在互联网档案馆自由下载
* U.S. Steel Gary Works Photograph Collection, 1906–1971
* '"Steel for the Tools for Victory", *Popular Science* (December 1943) large detailed article with numerous illustrations and cutaways on the modern basics of making steel

|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| * 
* 论
* 编
钢铁生產 |
| --- |
|  |
| 
* 鋼鐵冶金學歷史
* 鋼鐵生產列表（英语：）

 |
|  |
| 煉鐵（煉鐵廠（英语：）） | 

|  |  |
| --- | --- |
| 冶炼 | 
* 海綿鐵
	+ 鍛鐵爐（英语：）
* 生鐵
	+ 高爐
	+ 冷鼓風（英语：）
	+ 熱鼓風（英语：）
	+ 無煙鐵（英语：）
* 直接還原鐵

 |
|  |
| 次級 | 
* 熟鐵
	+ 精煉爐（英语：）
	+ 反射（英语：）攪煉（英语：）冶爐（英语：）
* 铸铁
	+ 沖天爐（英语：）
	+ 感應電爐（英语：）

 |

 |  |
|  |
| 炼钢（煉鋼廠） | 

|  |  |
| --- | --- |
| 初級（1850年前） | 
* 模式焊接（英语：）
* 坩堝鋼
	+ 大馬士革鋼
* 吹踏鞴
* 滲碳法（英语：）

 |
|  |
| 初級（1850年後） | 
* 贝塞麦转炉炼钢法
* 平炉炼钢法
* 電弧爐
* 鹼性氧氣法（英语：）

 |
|  |
| 次級 | 
* 电渣重熔
* 真空電弧再熔煉
* 氬氧脫碳法（英语：）

 |

 |
|  |
| 各國生產（英语：） | 
* 孟加拉（英语：）
* 中國（英语：）
* 印度（英语：）
* 義大利（英语：）
* 盧森堡（英语：）
* 美國（英语：）

 |
|  |
| 热处理技術 | 

|  |  |
| --- | --- |
| 退火 | 
* 驱氢
* 短路退火（英语：）

 |
|  |
| 硬化（英语：）/ 表面硬化 | 
* 奧氏體形變（英语：）
* 滲硼處理（英语：）
* 滲碳氮化
* 滲碳
* 低溫處理（英语：）
* 鐵素體氮碳共滲（英语：）
* 感應硬化（英语：）
* 滲氮
	+ 等离子渗氮
* 析出硬化
* QPQ處理（英语：）

 |
|  |
| 回火 | 
* 沃斯回火（英语：）
* 馬氏回火（英语：）

 |
|  |
| 
* 低溫處理（英语：）
	+ 低溫去毛邊（英语：）
	+ 低溫去毛刺（英语：）
	+ 低溫硬化（英语：）
* 局部熱處理（英语：）
* 去碳（英语：）
* 合成气体
* 銲接後熱處理（英语：）
* 淬火
* 超塑成型

 |

 |

 |


|  |  |  |
| --- | --- | --- |
| 

|  |  |
| --- | --- |
| 规范控制 編輯維基數據鏈接 | 
* GND: 4116592-5
* NDL: 00562759

 |

 |