基礎氧氣爐（BOF）的煉鋼操作有時也被稱為基礎氧氣煉鋼（BOS）。這是世界上最強大和最有效的煉鋼技術。大約71%的粗鋼是由這種工藝制造的。BOF工藝于20世紀50年代初在奧地利林茨和多納維茨的兩個鋼鐵廠開發，因此BOF工藝也被稱為LD（這兩個城市的第一個字母）煉鋼。

在BOF工藝上存在幾種變化。主要有頂吹、底吹，以及兩者的結合，也就是所謂的聯合吹煉。

煉鋼工藝是自發的，或者說是自給自足的能源，利用氣態氧（O2）將液態鐵（熱金屬）轉化為鋼，以氧化熱金屬（HM）中不需要的雜質。所用的氧氣必須是高純度的，通常最低為99.5%，否則鋼可能會吸收有害的氮氣（N2）。

煉鋼廠的主要原料一般是來自高爐的HM（約80%或更多）和剩余的廢鋼。這些都被裝入BOF容器中。氧氣以超音速被吹入BOF。它氧化了HM中的碳（C）和硅（Si），釋放出大量的熱量，使廢鋼熔化。鐵（Fe）、錳（Mn）和磷（P）的氧化所產生的能量較少。這個過程中使用的熔劑主要是煅燒石灰（CaO含量超過92%）。這種石灰是由二氧化硅（SiO2）含量低的石灰石煅燒而成的。一氧化碳（CO）在離開轉爐后的燃燒也將熱量傳回熔池。煉鋼廠的產品是具有特定化學分析的液體鋼，溫度約為1650攝氏度。

術語 "基本 "是指爐子的耐火襯里，由堿性材料（白云石和菱鎂礦）制成。耐火襯必須具有特定的性能，以承受高溫、高度氧化和堿性爐渣的腐蝕作用，以及裝料和吹煉過程中的磨損。堿性爐渣需要用來去除液體裝料中的P和硫（S）。

沸騰爐容器也被稱為轉爐，是一個帶有耐火材料襯里的桶狀鋼殼，支撐在一個傾斜的機構上。轉爐的高度（H）和直徑（D）之間的比率在1.0到1.3之間。 轉爐外殼由三部分組成，即（i）球形底部，（ii）圓柱形外殼，以及（iii）上錐體。轉換器外殼被連接到一個裝有耳軸的支撐環上。支撐環在吹氧過程中提供了轉換器的穩定位置。轉爐能夠在垂直平面內圍繞其水平軸旋轉360度，由電動機驅動的耳軸，可以保持在任何位置。這種旋轉（傾斜）對于加熱期間的各種轉爐操作是必要的。加熱后，只有8%至12%的轉爐容積被鋼液填滿。熔池深度約為1.2米至1.9米。

煉鋼廠轉爐的容量（熱量大?。?0噸到400噸不等，但大多數轉爐都在100-250噸之間。一個BOF熔煉車間通常有一到三個轉爐。一個轉爐加熱的水龍頭到水龍頭的時間約為40-50分鐘，其中50％是吹氧時間。這種生產速度使該工藝與液態鋼的連續鑄造相適應，這反過來又對從粗鋼到出貨產品的產量以及下游軋制鋼的質量產生了巨大的有利影響。

頂吹轉爐配備了用于向熔池吹送O2的噴槍。噴槍是水冷的，有一個多孔（從3到6）的銅（Cu）尖端。O2流量通常在6到8cum/min.t之間，O2壓力通常在12到16大氣壓之間。

通常需要六層樓的建筑來容納BOF轉爐，以容納高架合金和焊劑倉，以及從BOF轉爐中降下和升起的長的O2噴槍。圖1顯示了轉爐車間的典型截面示意圖。

圖1 轉爐車間的典型截面示意圖

 在轉爐開始加熱之前，對HM進行稱重，取樣進行化學分析和溫度分析。這些數據以及牌號規格被用來計算所需的廢鋼、助焊劑和氧氣的數量。這些數量還取決于Si和C等的含量以及HM的溫度，因為雜質氧化產生的熱量必須平衡將廢料、助焊劑和熱金屬帶到所需溫度的要求。在現代鋼鐵熔煉車間，一旦知道了HM的溫度和化學分析，計算機收費模型就會確定廢鋼和HM的最佳比例、助焊劑的添加、噴槍高度和吹氧時間。

當轉爐向裝料區傾斜約45度時，開始加熱，在廢料裝料吊車的幫助下，預先稱好的廢料裝料從廢料裝料箱中裝入轉爐口。通過HM裝料起重機，HM立即從一個轉移勺中直接倒在廢鋼上。煙霧和kish（來自C型飽和熱金屬的石墨片）從轉爐口排放出來，由污染控制系統收集。充電通常需要2-3分鐘。充電后，轉爐被旋轉到垂直位置，噴槍被降低到離轉爐底部約2.5米至3.0米處。通過這個噴槍，O2被吹到混合燃料中。噴槍將O2高速吹向混合燃料，反應開始。幾秒鐘后，當反應產生的CO燃燒成二氧化碳（CO2），在轉爐口產生明亮的火焰時，就會發生點火。每生產一噸粗鋼所使用的O2量約為55-60立方。噴槍在液態金屬上方的高度對吹氣特性和鋼的分析有重要影響。操作開始時，噴槍處于高位吹氣位置，離轉爐中的金屬液面約3米。幾分鐘后，在加入熔劑并形成足夠的熔渣后，噴槍被降到低吹位置。

點火后，從高架箱中向轉爐中投下稱量的煅燒石灰/白云石熔劑。有時，螢石也會被扔進轉爐。這些都是形成爐渣的助熔劑。在吹煉的早期，有必要形成流動的爐渣，它具有防止火花的功能，即由于O2射流的沖擊而從轉爐中噴出金屬。為了促進熔渣的快速形成，使用了煅燒石灰。如果使用生石灰，其煅燒會吸收工藝中的熱量。加入螢石是為了促進爐渣的流動性。任何需要的鐵礦石（以調整溫度），然后與剩余的助熔劑裝料一起加入，同時繼續吹氣。復雜的助熔劑是在吹煉的最初幾分鐘內加入的。

當吹煉開始時，會聽到一聲刺耳的尖叫。隨著HM中的硅被氧化形成二氧化硅（SiO2），并與基本的助焊劑發生反應，形成一種含氣的熔渣，將長矛包裹起來，這種聲音很快就被掩蓋了。 該氣體主要是來自HM中的C的CO。氣體演化的速度是轉爐容積的好幾倍，常見的情況是熔渣在轉爐的唇邊滑動，特別是當熔渣太粘稠時。根據金屬爐料的化學成分和鋼液的規格，吹煉會持續一個預定的時間。這通常是15至20分鐘，噴槍通常被預設為在吹煉期間移動到不同高度。然后，噴槍被抬起，以便轉換器可以轉向下方的裝料區，進行取樣和測溫。然而，靜態電荷模型并不能確保在指定的C和溫度下有一致的轉化率，因為HM分析和金屬電荷的重量并不精確知道。此外，在低于0.2%的溫度下，鐵的高度放熱氧化會隨著脫碳發生不同程度的反應。轉換器口的火焰下降預示著低攝氏度，但轉爐的溫度可能偏離正負30攝氏度至50攝氏度。

鋼材樣品通過氣動管被送到鋼材測試實驗室。同時，在一次性熱電偶的幫助下，測量鋼液的溫度。在溫度和分析的基礎上，決定是否需要進一步調整?？梢约尤肜鋮s劑，將溫度降低到所需的出鋼溫度，也可以對氧氣進行短暫的重新吹掃，以糾正分析結果或提高溫度，或兩者兼而有之。當測試和溫度讀數令人滿意時，轉爐將傾斜到出鋼位置。石灰石、廢料、鐵礦石、燒結礦和直接還原鐵都是潛在的冷卻劑，可以添加到被吹得過熱的熱量中。經濟性和處理設施決定了每個車間的選擇。

早些時候，重新吹氣或添加冷卻劑會導致從水龍頭到水龍頭的時間增加。但是現在，隨著更多的操作經驗、更好的計算機模型、對金屬輸入質量的更多關注，以及用于調整溫度的鋼包爐的出現，降溫控制更加穩定。在一些鋼鐵熔煉車間，副爐在吹煉預定結束前兩分鐘提供溫度和C值檢查。這一信息允許在最后兩分鐘內進行修正，從而提高轉爐性能。 副槍允許計算機達到終點，并大大減少了吹掃結束和出鋼之間的時間。然而，副槍的操作是昂貴的，而且由于傳感器的故障，所需的信息可能并不總是可用。

一旦準備好出鋼，預熱過的鋼水包（STL）被放置在爐下的鋼包車中，轉爐向出鋼口傾斜，鋼液通過出鋼孔從浮渣下涌入下面的STL。分接孔位于轉爐上部錐體部分的一側。通常情況下，擋渣器是用來防止轉爐下轉時渣子進入STL的。有幾種類型的擋渣器（也被稱為擋渣飛鏢）可供選擇。擋渣器通常與操作員的視覺觀察一起工作，這仍然是最主要的控制裝置。鋼包中的熔渣會導致P的還原，脫硫延遲，可能還會導致鋼的清潔度降低。鋼包添加劑可用于降低渣中的氧化鐵（FeO）含量，但無法改變磷的含量。

在將鋼水攻入STL后，轉爐被倒置，以便將剩余的渣攻入渣罐。然后將轉爐恢復到直立位置。對于一些加熱，殘渣用N2吹出，以涂抹在容器的筒體和耳軸區域。這個過程被稱為濺渣。在活動接近尾聲時，也可能需要在高磨損區域用耐火材料進行炮擊。一旦轉爐維護完成，轉爐就可以接受下一次加熱的裝料。

在聯合吹煉的情況下，惰性氣體將通過轉爐底部的多孔塞子或壺嘴注入。底部噴氣可以促進混合，并由于減少傾斜而提高產量。(在吹氧過程中，當爐渣和鋼水從轉爐中排出時，就會出現坍塌現象）。

轉爐工藝不使用額外的燃料。HM雜質（C、Si、Mn和P）的氧化提供了熱量。熔融金屬的氧化和爐渣的形成是一個復雜的過程，分幾個階段進行，并同時發生在不同階段（氣體-金屬、氣體-爐渣、爐渣-金屬）的邊界上。在BOF中煉鋼的化學成分將在另一篇文章中給出。

大多數氧化物被爐渣吸收。氣態產物CO和CO2被轉移到大氣中，由排氣系統排出。大氣的氧化潛力由燃燒后的比率來描述，它被定義為CO2/（CO2+CO）。

煉鋼廠工藝的脫硫能力是有限的，因為在煉鋼廠中形成的爐渣是氧化性的（不是還原性的），因此在該工藝中硫的分布系數的最大值約為10，這可能是在含有高濃度氧化鈣（CaO）的爐渣中實現。

在BOF煉鋼中，爐渣中高的CaO/SiO2比率（通常為3或以上）是理想的。一個經驗法則是，石灰的添加量應是所加Si重量的6倍。氧化鎂的添加量取決于最終出鋼溫度，通常設計為出鋼溫度在1650攝氏度左右時占最終爐渣重量的8%到10%。

鐵合金從高架倉裝入轉爐。常見的合金是錳鐵、硅錳和硅鐵。

基本的耐火材料被用于轉爐的內襯。氧化鎂-碳質耐火襯是轉爐中使用最多的耐火襯。

環境問題

轉爐工藝在廢氣中產生密集的棕色氧化鐵煙。煤爐車間的環境問題包括以下內容。

捕獲和清除轉爐熱和臟的一次廢氣中的污染物

與轉爐充電和出氣有關的二次排放

控制輔助操作的排放，如HM轉移和脫硫等。

回收和/或處理收集到的氧化粉塵或淤泥

轉爐渣和轉爐泥的處理。

大多數轉爐一次氣體處理系統是根據抑制燃燒系統的原理設計的，氣體在未燃燒的狀態下被處理，并在靜電除塵器或濕式氣體洗滌系統中進行清潔，將氣體與粉塵分離，然后以固體或泥漿的形式收集，而清潔的氣體通過煙囪進入大氣或收集在氣體支架中。這種氣體具有相當好的熱值（1700-2000千卡/立方米），在鋼鐵廠中被用作燃料。抑制燃燒系統提供了回收能源的潛力。

與BOF轉爐裝料和出料有關的二次逃逸排放物，或吹氧時從主罩逃逸的排放物，可由服務于局部罩或位于車間桁架上的高頂罩或兩者的排氣系統捕獲。通常情況下，使用織物收集器或袋式房來收集這些逃逸性排放物。同樣，輔助操作，如HM轉運站和脫硫等，通常由排入織物過濾器的局部煙罩系統提供服務。

在初級系統中捕獲的顆粒物，無論是以來自濕式洗滌器的污泥還是來自沉淀器的干粉塵的形式，都必須在回收之前進行處理。來自濕式洗滌器的污泥需要一個額外的干燥步驟。轉爐粉塵或污泥不是列出的危險廢物。它可以在壓塊或造粒后被回收到高爐或燒結廠。

煉油廠爐渣由于石灰含量高，經常通過燒結廠和高爐循環使用。 煉鋼爐渣也被用作鐵路路基。