钢锭中的主要有害元素是硫(S)、磷(P)、氢(H)。所以,冶炼工艺的主要任务是,保证钢液的化学成分符合钢种的要求,提高钢液纯净度或最大限度地减少硫、磷、非金属夹杂物及气体的含量。大型锻件用的钢锭,主要靠碱性平炉、酸性平炉和电炉冶炼。碱性平炉是用碱性炉渣炼钢,其优点是对炉料要求不高,因碱性炉渣可排除大量的硫、磷夹杂元素。氢在碱性炉液中的溶解度和扩散能力较大,因此碱性平炉钢液中含氢量高达6ppm~8ppm(1ppm=1.125 立方厘米/100克)。钢中非金属夹杂物主要是氧化物和硫化物。酸性平炉是用酸性炉渣炼钢。酸性炉渣不易去除硫、磷夹杂元素,所以对原料要求较高,应预先进行精选。氢在酸性炉渣中的溶解度和扩散能力较小,因面酸性平炉钢液中的含氢量较低,一般为4ppm~6ppm。钢中非金属夹杂物主要是硅酸盐,且呈球状分布。
我国生产的汽轮发电机转子锻件所用的钢锭,主要是用双联法冶炼,即先将原料在诚性平炉中冶炼,去除硫、磷夹杂元素,然后再将半成品钢液转入酸性平炉中精炼。双联法冶炼具有碱性平炉与酸性平炉的双重优点,但操作较复杂,生产周期长,成本也比较高。碱性电炉冶炼与碱性平炉冶炼相似,区别在于前者靠高温电弧熔炼。碱性电炉冶炼的周期短,且不受炉气污染的影响。再经还原气氛处理,钢液中的非金属夹杂得到进一步地排除,含硫、磷量可降低到0.015%以下。但是碱性电炉钢液中氢含量较高,一般为5ppm~7ppm。若使用真空浇注除气,则可降低含氢量。采用上述冶炼方法,仍不够满意,因此,冶炼部门还在探索新的方法,如真空精炼法和电渣重熔法。真空精炼法使用的装置。冶治炼时,先将炉料在平炉或电炉中熔化脱磷,然后把钢液转入真空精炼炉进行精炼。精炼过程是先盖上电极炉顶,加热钢液,换以真空炉顶,并始终在电磁感应器的磁场搅拌作用下进行精炼。由于这样处理的结果,钢锭质量明显提高,含硫量减少到0.001%~0.003%之内,夹杂物和气体的含量减少50%。电渣重熔法使用的装置。熔炼时,按钢种要求,先用小钢锭制成金属电极,然后将电极伸入水冷结晶器内通电熔化。熔化钢液穿过电渣层流入金属熔池里,随着金属电极的不断熔化,纯净钢液在结晶器内自下而上地凝固成钢锭。电渣重熔法生产率较低,成本也比较高,但可获得组织均匀致密、夹杂物与气体含量少的优质钢锭。