目前，全世界范围内的主要炼钢方法是氧气顶吹转炉炼钢法和电炉炼钢法。在历史上还曾经有平炉炼钢法；另外当前还有冶炼特种钢的感应炉、真空感应炉、各种炉外精炼法等。转炉大多数都用在生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。

  钢是由生铁炼成的。钢的许多性能（如强度、韧性、焊接性能、热加工性能等）均远优于生铁。

  钢的化学成分：从化学成分来看，生铁和钢都是铁碳合金，另外还含有少量的硅、锰、磷、硫等元素。

  炼钢的基本任务：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；去除有害气体和夹杂；提高温度；调整成分。

  炼钢过程是一个升温的过程：铁水的温度一般为1300℃，出钢温度应达到1600 ℃以上。

  转炉炼钢：是以铁水、废钢、铁合金和其它渣料为主要原料，无需借助外加能源，靠铁水本身的物理热和铁水成分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。

  转炉炼钢按照按耐火材料可以分为酸性和碱性；按照气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；按照吹入气体的种类为分空气转炉和氧气转炉。

  转炉炼钢的原材料分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水、废钢、铁合金；非金属料包括造渣料、熔剂、冷却剂；气体包括氧气、氮气、氩气、二氧化碳等。

  非金属料是在转炉炼钢过程中为了去除磷、硫等杂质，控制好过程温度而加入的材料。主要包括造渣料（石灰、白云石），熔剂（萤石、氧化铁皮），冷却剂（铁矿石、石灰石、废钢），增碳剂和燃料（焦炭、石墨籽、煤块、重油）等。

  1856年，英国人贝斯麦发明了底吹酸性转炉炼钢法，这种方法是近代炼钢法的开端，它为人类生产了大量廉价钢，促进了欧洲的工业革命。但由于此法不能去除硫和磷，因而其发展受到了限制。

  1879 年，出现 了托马斯底吹碱性转炉炼钢法，它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。虽然这种炼钢方法可以大量生产钢，但它对生铁成分有着较严格的要求，而且一般不能多用废钢 。但是，随着工业 的进一步发展，废钢越来越多，需要加以考虑。

  1864年，法国人马丁利用蓄热原理，创立了平炉炼钢法，1888年出现了碱性平炉。平炉炼钢法对原料的要求不那么严格，容量大，生产的品种多，所以不到20年它就成为世界上主要的炼钢方法。20世纪50年代，在世界钢产量中，约85%是平炉炼出来的。

  当用普通空气吹炼时，空气含79 %无用的氮。1952年，奥地利出现纯氧顶吹转炉，解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题，使质量接炉钢，同时减少了随废气损失的热量，可以吹炼温度较低的平炉生铁，因而节省了高炉的焦炭耗量，且能使用更多的废钢 。

  1970年后，由于发明了用碳氢化合物保护的双层套管式底吹氧枪而出现了底吹法，各种类型的底吹法转炉（如OBM，Q-BOP，LSW等）在实际生产中显示出许多优于顶吹转炉之处，使一直居于首位的顶吹法受到挑战和冲击。

  1973年，奥地利人Dr.Eduard等研究出转炉顶底复吹炼钢，自此之后，世界各国普遍开展了转炉复吹的研究工作，出现了各种类型的复吹转炉，到20世纪80年代初开始正式用来生产。

  氧气顶吹转炉炼钢法(LD炼钢法），从转炉顶部用喷枪把高压氧气吹入炉内从而强化炼钢过程并改善熔池搅拌的转炉炼钢工艺，是20世纪50年代产生和发展起来的炼钢技术。由于转炉炼钢速度快（炼一炉钢约10min，而平炉则需7h），负能炼钢，节约能源，故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。 LD炼钢法一问世，便显示出巨大的优越性和强大的生命力，在全世界范围内得到迅速推广。[2]

  其实早走130年以前，贝斯麦发明底吹空气炼钢法时，就提出过使用氧气炼钢的设想，但受当时制氧条件的限制没能实现。直到20世纪50年代初，奥地利的Voest Alpine公司才将氧气炼钢用于工业生产，从而诞生了氧气顶吹转炉，亦称LD转炉。

  顶吹转炉问世后，其发展速度非常快，到1968年出现氧气底吹法时，全世界顶吹法产钢能力已达2.6亿吨，占绝对垄断地位。

  顶吹法的缺点使渣中含铁高，钢水含氧高，废气铁尘损失大和冶炼超低碳钢困难等，这是由其自身特点决定的；而底吹法则在很大程度上能克服这些缺点，但由于底吹法用碳氢化合物冷却喷嘴，钢水含氢量偏高，需在停吹后喷吹惰性气体进行清洗。基于以上两种方法在冶金学上显现出的明显差别，故在20世纪70年代以后，国外许多国家着手研究结合两种方法优点的顶底复吹冶炼法。由于它比顶吹和底吹法都更优越，加上转炉复吹现场改造比较容易，使之几年时间就在全世界范围得到普遍应用，有的国家（如日本）已基本上淘汰了单纯的顶吹转炉。

  传统的转炉炼钢过程是将高炉来的铁水经混铁炉混匀后兑入转炉，并按一定比例装入废钢，然后降下水冷氧枪以一定的供氧（纯度大于99%的高压氧气流）、枪位和造渣制度吹氧冶炼。使氧气直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆，以及氮气排出时带走热量的缺点。当达到吹炼终点时，提枪倒炉，测温和取样化验成分，如钢水温度和成分（主要是碳含量，其它如硫、磷等）达到目标值范围就出钢。否则，降下氧枪进行再吹。出钢时，转动转炉炉体，使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时向钢包中加入脱氧剂和铁合金进行脱氧、合金化。然后，钢水送模铸车间或连铸车间铸锭。

  兑入铁水加废钢后，供氧的同时加入大部分渣料（如生石灰、白云石等等）。也称硅锰氧化期，任务是早化渣,多去磷， 同时去硫，均匀升温。

  也称碳氧化期，碳激烈氧化。任务是控制脱碳反应均衡进行，再脱碳的同时继续去磷、去硫。

  在拉准碳的同时确保钢中的P、S含量合乎要求；钢水的温度达到所炼钢种的要求；控制好熔渣的氧化性；其它成分合格。

  拉碳后，测温、取样。若成分、温度合格，便可以出钢，出钢的同时，进行脱氧合金化。

  LD炼钢法的特点是：吹炼速度快、生产率高；冶炼钢种多、质量好；原材料消耗少、热效率高、成本低；基建投资省、建设速度快；易于连续铸钢相匹配。

  炼钢用原料包括金属料和非金属料两大类。金属料主要是指铁水生铁、废钢和铁合金。非金属料主要是指造渣料、冷却剂、氧化剂和增碳剂。一、铁水铁水是转炉炼钢的主要的组成原材料，一般占入炉量的70%~100%。铁水的物理热和化学热是转炉炼钢的基本热源。1.铁水温度铁水物理热约占转炉热量收入的2/5;我国规定的入炉铁水温度必须＞1525Ｋ（1250℃）。2.硅Si硅是炼钢过程的主要发热元素，铁水中［%Si］增加0.1,废钢可提高1.3%～1.5%.我国规范规定：铁水含硅量应为0.3～0.8%.一般认为：铁水含硅量以0.8%左右为宜．铁水含硅量过高将使渣中SiO2增多．使石灰耗量增大，并使渣量增加，给冶炼带来困难。3.锰Mn锰是弱发热元素，铁水中锰氧化后形成的氧化锰能有效的促进石灰的溶解。铁水含锰量过高，将使吹炼终点钢水残锰量提高，并对钢水脱硫有一定的作用。4.磷P一般认为钢中的磷是有害元素，应该越低越好。5.硫S对钢铁来收，硫属于有害元素，我国规范规定铁水含硫量＜0.05%。因为转炉炼钢的氧化气氛下脱硫率只有30%～60%，因而对铁水的硫有一定的要求。铁水的技术方面的要求见下表。

  吹炼优质炭素结构钢与低硫钢种铁水S0.040%。入转炉铁水温度≥1200℃。入混铁炉铁水带渣量不允许超出0.5%。二、废钢废钢是氧气转炉金属料之一，通常占金属料的10～15%，它还是冷却效果较为稳定的冷却剂。按来源可分为：返回料（废钢锭，轧钢切头）、本厂废钢（回收料：加工废料，报废设备废轧辊等）、外部废钢。按成分：优质废钢、劣质废钢按重量：重型废钢、轻型废钢4.对废钢的要求：1)废钢加工 废钢外形应满足装料要求，对单重或厚度、体积过大的废钢应切割，以免撞坏炉衬，对轻薄废钢板应打压成块，缩短装料时间；废钢长度要小于炉口直径1/2。30吨转炉装入块度不应超过300Ｋg/块;2)废钢要预加热：预热温度应控制在820℃以下，以免大量氧化。三、铁合金主要用作脱氧剂和合金添加剂。铁合金加入前应做到成分清楚、清洁干燥、块度适合。在炼钢生产中，常用的铁合金有硅铁合金FeSi75Al1.5-B、硅锰合金FeMn65Si17(ⅢP)、硅铝钡FeAl12Ba15Si40等。某炼钢厂常用铁合金的成分见下表常用铁合金成份

  四、脱氧剂硅钙碳、碳化硅、硅铝钡FeAl12Ba15Si40五、石灰1.石灰的质量发展要求：(1)有效CaO高，即石灰中SiO2要少，冶金部规定石灰中SiO2≤4%;(1)活性度高,石灰的活性，是指石灰同其它物质发生反应的能力，用石灰的溶解速度来表示;(1)硫含量低：石灰中硫含量应尽可能的低，一般应小于0.05％2.石灰的化学能力石灰的化学要是指石灰在炉渣中的反应能力。软烧石灰的化学反应能力强。硬烧石灰在吹炼过程中化渣速度慢，成渣时间晚，脱磷脱硫效 果不如软烧石灰好。3.活性石灰（软烧石灰）煅烧温度在1100℃左右而获得的晶粒细小、气孔率高、体积密度小的石灰。4.硬烧石灰煅烧时间过长而获得晶粒粗大、气孔率低和体积密度变大的石灰。石灰是碱性炼钢方法的基本造渣材料，石灰中的CaO是炉渣中脱硫脱磷的主要 成分。因此对石灰的质量有一定的要求。5.对石灰的要求冶金部标准规定，石灰的活性度用盐酸滴定法测定，盐酸消耗大于300ml才属优质石灰。石灰技术标准

  其中少于50mm的粉末不允许超出10%六、萤石CaF2≥85%; SiO2≤14%;粒度5-50mm七、白云石生白云石的主要成分CaCO3，MgCO3。用生白云石造渣目的是保持一定的MgO含量，以减少对炉衬的侵蚀。目前用作溅渣护炉的稠渣剂，要求 MgO20%。MgO≥19%；SiO2≤3.5%；粒度5-50mm八、返回渣九、氧气通常要求O298%,冶炼含氮低的钢时O299.5%氧气的压力：30吨转炉要求0.8~1.2Mpa50吨转炉要求1~1.2Mpa十、矿石在氧气转炉冶炼操作中，矿石可用来氧化钢液中的硅和磷，锰等元素，还原钢液中的碳。Fe≥55%；SiO2≤8%；粒度10-40mm。

  钢水量=（入炉铁水+废钢）×（1-吹损率）吹损率一般为10~20%（根据现场操作状况，取10%）

  氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气，它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等，直接排放，会对大气造成污染。因此，必须加以净化回收，综合利用。从回收设备得到的氧化铁尘粒可拿来炼钢；一氧化碳可以作化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外，炼钢时，生成的炉渣也可拿来做钢渣水泥，含磷量较高的炉渣，可加工成磷肥，等等。

  随着用户对钢材产量、种类、性能和质量的要求日益提高，钢铁生产企业对提升产品产量和质量，扩大品种，节约能源和减少相关成本逐渐重视，转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展，打破了传统的转炉炼钢模式。炼钢技术已由单纯用转炉冶炼发展为铁水预处理——复吹转炉吹炼——炉外精炼——连铸这一新的工艺流程。这一流程以设备大型化、现代化和连续化为特点。氧气转炉已由原来的主导地位变为新流程的一个环节，主要承担钢水脱碳和升温的任务了。