生铁，这一铁碳合金，其化学式简单表示为Fe，但实际上它含有多种元素，包括碳、硅、锰、硫、磷等。生铁的化学成分和性能与其冶炼工艺紧密相连，这一关系在生铁的制造过程中体现得淋漓尽致。
生铁主要由铁矿石经过高炉冶炼得到。在高炉中，铁矿石、焦炭和石灰石等原料被混合在一起，经过一系列复杂的物理化学反应，最终得到生铁。这一过程中，铁矿石中的氧被焦炭中的碳及其燃烧生成的一氧化碳所夺取，还原出铁。同时，铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，这些炉渣和铁水分别从高炉的出铁口和出渣口排出。
生铁的化学组成决定了其物理性质。由于生铁中含有较高的碳量（通常大于2%），以及硅、锰、磷、硫等杂质，这使得生铁缺乏塑性和韧性，力学性能较差。因此，生铁除熔化浇铸外，无法进行压力加工，限制了其用途。为了克服这些缺点，使生铁在工业上能起到更大的作用，就需要进行炼钢过程。
炼钢的基本原理是利用高温下的氧化反应，将生铁中的杂质氧化清除到一定的程度，以得到一定成分和一定性质的铁碳合金——钢。在炼钢过程中，生铁中的各种杂质，如硅、锰、磷、硫等，在不同程度上都与氧有较大的亲和力，因此可以利用氧化的方法使它们成为液体、固体或气体氧化物。这些氧化物在高温下与炉衬和加入炉内的熔剂起作用，结合成炉渣，并在扒渣时被排除炉外。同时，气体也在钢水沸腾时被CO带到炉外。
炼钢过程中，碳的氧化是一个很重要的反应。通过氧化反应，生铁中的碳被氧化为CO气体，从液体金属中逸出时起强烈的搅拌作用，这种作用叫做“沸腾”。随着碳含量的降低，生铁逐渐转变为钢。
此外，为了调整钢的性能，还可能涉及其他元素的氧化和还原反应，如硅、锰等元素的调整。这些元素的氧化和还原反应对钢的性能有着重要影响。例如，硅的氧化可以生成SiO2，它与FeO反应形成硅酸盐，这些硅酸盐是炉渣中很重要的一部分。锰的氧化可以生成MnO，MnO在金属液中并不溶解，但是它与SiO2形成化合物浮在液体金属表面，成为炉渣的一部分。
总的来说，生铁的化学式与其冶炼工艺紧密相连。通过精确控制冶炼过程中的各种条件和参数，可以生产出符合各种性能要求的钢材产品。生铁的冶炼和炼钢过程是一个复杂而精细的工艺，它涉及多个化学反应和工艺步骤，这些步骤的精确控制对于生产出高质量的钢材至关重要。