轉(zhuǎn)爐煉鋼(converter steelmaking)是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不借助外加能源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量而在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼過(guò)程。轉(zhuǎn)爐按耐火材料分為酸性和堿性，按氣體吹入爐內(nèi)的部位有頂吹、底吹和側(cè)吹;按氣體種類(lèi)為分空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。堿性氧氣頂吹和頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐由于其生產(chǎn)速度快、產(chǎn)量大，單爐產(chǎn)量高、成本低、投資少，為使用最普遍的煉鋼設(shè)備。轉(zhuǎn)爐主要用于生產(chǎn)碳鋼、合金鋼及銅和鎳的冶煉。

　　發(fā)展歷程

　　早在1856年英國(guó)人貝斯麥就發(fā)明了底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，這種方法是近代煉鋼法的開(kāi)端，它為人類(lèi)生產(chǎn)了大量廉價(jià)鋼，促進(jìn)了歐洲的工業(yè)革命。但由于此法不能去除硫和磷，因而其發(fā)展受到了限制。1879 年出現(xiàn) 了托馬斯底吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，它使用帶有堿性爐襯的轉(zhuǎn)爐來(lái)處理高磷生鐵。雖然轉(zhuǎn)爐法可 以大量生產(chǎn)鋼，但它對(duì)生鐵成分有著較嚴(yán)格的要求，而且一般不能多用廢鋼 。隨著工業(yè) 的進(jìn)一步發(fā)展，廢鋼越來(lái)越多。

　　在酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法發(fā)明不到十年，法國(guó)人馬丁利用蓄熱原理，在1864年創(chuàng)立了平爐煉鋼法，1888年出現(xiàn)了堿性平爐。

　　平爐煉鋼法對(duì)原料的要求不那么嚴(yán)格，容量大，生產(chǎn)的品種多，所以不到20年它就成為世界上主要的煉鋼方法。

　　20世紀(jì)50年代，在世界鋼產(chǎn)量中，約85%是平爐煉出來(lái)的。1952年在奧地利 出現(xiàn)純氧頂吹轉(zhuǎn)爐，它解決了鋼中氮和其他有害雜質(zhì)的含量問(wèn)題，使質(zhì)量接近平爐鋼，同時(shí)減少了隨廢氣(當(dāng)用普通空氣吹煉時(shí)，空氣含79 %無(wú)用的氮)損失的熱量，可以吹煉溫度較低的平爐生鐵，因而節(jié)省了高爐的焦炭耗量，且能使用更多的廢鋼 。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼速度快(煉一爐鋼約10min，而平爐則需7h)，負(fù)能煉鋼，節(jié)約能源，故轉(zhuǎn)爐煉鋼成為當(dāng)代煉鋼的主流。

　　其實(shí)130年以前貝斯麥發(fā)明底吹空氣煉鋼法時(shí)，就提出了用氧氣煉鋼的設(shè)想，但受當(dāng)時(shí)條件的限制沒(méi)能實(shí)現(xiàn)。直到20世紀(jì)50年代初奧地利的Voest Alpine公司才將氧氣煉鋼用于工業(yè)生產(chǎn)，從而誕生了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，亦稱(chēng)LD轉(zhuǎn)爐。頂吹轉(zhuǎn)爐問(wèn)世后，其發(fā)展速度非常快，到1968年出現(xiàn)氧氣底吹法時(shí)，全世界頂吹法產(chǎn)鋼能力已達(dá)2.6億噸，占絕對(duì)壟斷地位。1970年后，由于發(fā)明了用碳?xì)浠衔锉Ｗo(hù)的雙層套管式底吹氧槍而出現(xiàn)了底吹法，各種類(lèi)型的底吹法轉(zhuǎn)爐(如OBM，Q-BOP，LSW等)在實(shí)際生產(chǎn)中顯示出許多優(yōu)于頂吹轉(zhuǎn)爐之處，使一直居于首位的頂吹法受到挑戰(zhàn)和沖擊。

　　頂吹法的特點(diǎn)決定了它具有渣中含鐵高，鋼水含氧高，廢氣鐵塵損失大和冶煉超低碳鋼 困難等缺點(diǎn)，而底吹法則在很大程度上能克服這些缺點(diǎn)。但由于底吹法用碳?xì)浠衔锢鋮s噴嘴，鋼水含氫量偏高，需在停吹后噴吹惰性氣體進(jìn)行清洗。基于以上兩種方法在冶金學(xué)上顯現(xiàn)出的明顯差別，故在20世紀(jì)70年代以后，國(guó)外許多國(guó)家著手研究結(jié)合兩種方法優(yōu)點(diǎn)的頂?shù)讖?fù)吹冶煉法。繼奧地利人Dr.Eduard等于1973年研究轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹煉鋼之后，世界各國(guó)普遍開(kāi)展了轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的研究工作，出現(xiàn)了各種類(lèi)型的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，到20世紀(jì)80年代初開(kāi)始正式用于生產(chǎn)。由于它 比頂吹和底吹法都更優(yōu)越，加上轉(zhuǎn)爐復(fù)吹現(xiàn)場(chǎng)改造 比較容易，使之幾年時(shí)間就在全世界范圍得到普遍應(yīng)用，有的國(guó)家(如日本)已基本上淘汰了單純的頂吹轉(zhuǎn)爐。

　　傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程是將高爐來(lái)的鐵水經(jīng)混鐵爐混勻后兌入轉(zhuǎn)爐，并按一定 比例裝入廢鋼，然后降下水冷氧槍以一定的供氧、槍位和造渣制度吹氧冶煉。當(dāng)達(dá)到吹煉終點(diǎn)時(shí)，提槍倒?fàn)t，測(cè)溫和取樣化驗(yàn)成分，如鋼水溫度和成分達(dá)到 目標(biāo)值范圍就 出鋼。否則，降下氧槍進(jìn)行再吹。在出鋼過(guò)程中，向鋼包中加入脫氧劑和鐵合金進(jìn)行脫氧、合金化。然后，鋼水送模鑄場(chǎng)或連鑄車(chē)間鑄錠。

　　隨著用戶(hù)對(duì)鋼材性能和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，鋼材的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，同時(shí)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)也對(duì)提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，擴(kuò)大品種，節(jié)約能源和降低成本越來(lái)越重視。在這種情況下，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝流程發(fā)生了很大變化。鐵水預(yù)處理、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐、爐外精煉、連鑄技術(shù)的發(fā)展，打破了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼模式。已由單純用轉(zhuǎn)爐冶煉發(fā)展為鐵水預(yù)處理——復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉——爐外精煉——連鑄這一新的工藝流程。這一流程以設(shè)備大型化、現(xiàn)代化和連續(xù)化為特點(diǎn)。氧氣轉(zhuǎn)爐已由原來(lái)的主導(dǎo)地位變?yōu)樾铝鞒痰囊粋€(gè)環(huán)節(jié)，主要承擔(dān)鋼水脫碳和升溫的任務(wù)了。

　　工藝流程

　　氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備工藝，如圖4所示。按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并加入適量的造渣材料(如生石灰等)。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入氧氣(純度大于99%的高壓氧氣流)，使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)。用純氧代替空氣可以克服由于空氣里的氮?dú)獾挠绊懚逛撡|(zhì)變脆，以及氮?dú)馀懦鰰r(shí)帶走熱量的缺點(diǎn)。在除去大部分硫、磷后，當(dāng)鋼水的成分和溫度都達(dá)到要求時(shí)，即停止吹煉，提升噴槍?zhuān)瑴?zhǔn)備出鋼。出鋼時(shí)使?fàn)t體傾斜，鋼水從出鋼口注入鋼水包里，同時(shí)加入脫氧劑進(jìn)行脫氧和調(diào)節(jié)成分。鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋制成各種鋼材。 　氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在煉鋼過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量棕色煙氣，它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳?xì)怏w等。因此，必須加以?xún)艋厥眨C合利用，以防止污染環(huán)境。從回收設(shè)備得到的氧化鐵塵粒可以用來(lái)煉鋼;一氧化碳可以作化工原料或燃料;煙氣帶出的熱量可以副產(chǎn)水蒸氣。此外，煉鋼時(shí)，生成的爐渣也可以用來(lái)做鋼渣水泥，含磷量較高的爐渣，可加工成磷肥，等等。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質(zhì)量較好，以及建廠(chǎng)速度快、投資少等許多優(yōu)點(diǎn)。但在冶煉過(guò)程中都是氧化性氣氛，去硫效率差，昂貴的合金元素也易被氧化而損耗，因而所煉鋼種和質(zhì)量就受到一定的限制。

　　我國(guó)轉(zhuǎn)爐

　　1951年堿性空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法首先在我國(guó)唐山鋼廠(chǎng)試驗(yàn)成功，并于1952年投入工業(yè)生產(chǎn)。1954年開(kāi)始開(kāi)展小型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 的試驗(yàn)研究工作，1962年將首鋼試驗(yàn)廠(chǎng)空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐改建成3t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，開(kāi)始了工業(yè)性試驗(yàn)。在試驗(yàn)取得成功的基礎(chǔ)上，我國(guó)第一個(gè)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間(2×30t)在首鋼建成，于1964年12月26日投入生產(chǎn)。以后，又在唐山、上海、杭州等地改建 了一批3.5~5t的小型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐。1966年上鋼一廠(chǎng)將原有的一個(gè)空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間，改建成3座30t的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間，并首次采用了先進(jìn)的煙氣凈化回收系統(tǒng)，于當(dāng)年8月投入生產(chǎn)，還建設(shè)了弧形連鑄機(jī)與之相配套，試驗(yàn)和擴(kuò)大了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 的品種。這些都為我 國(guó)日后氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。此后，我國(guó)原有的一些空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐車(chē) 間逐漸改建成中小型氧氣頂吹煉鋼車(chē) 間，并新建了一批中、大型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車(chē) 間。小型頂吹轉(zhuǎn)爐有天津鋼廠(chǎng)20t轉(zhuǎn)爐、濟(jì)南鋼廠(chǎng)13t轉(zhuǎn)爐、邯鄲鋼廠(chǎng)15t轉(zhuǎn)爐、太原鋼鐵公司引進(jìn) 的50t轉(zhuǎn)爐、包頭鋼鐵公司50t轉(zhuǎn)爐、武鋼50t轉(zhuǎn)爐、馬鞍山鋼廠(chǎng)50t轉(zhuǎn)爐等;中型的有鞍鋼150t和180t轉(zhuǎn)爐、攀枝花鋼鐵公司120t轉(zhuǎn)爐、本溪鋼鐵公司120t轉(zhuǎn)爐等;20世紀(jì)80年代寶鋼從日本引進(jìn)建成具70年代末技術(shù)水平的300t大型轉(zhuǎn)爐3座、首鋼購(gòu)入二手設(shè)備建成210t轉(zhuǎn)爐車(chē)間;90年代寶鋼又建成250t轉(zhuǎn)爐車(chē)間，武鋼引進(jìn)250轉(zhuǎn)爐，唐鋼建成150轉(zhuǎn)爐車(chē)間，重鋼和首鋼又建成80t轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間;許多平爐車(chē)間改建成氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車(chē)間等。到1998年我國(guó)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐共有221座，其中100t以下的轉(zhuǎn)爐有188座，(50~90t的轉(zhuǎn)爐有25座)，100-200t的轉(zhuǎn)爐有23座，200t以上的轉(zhuǎn)爐有10座，最大公稱(chēng)噸位為300t，頂吹轉(zhuǎn)爐鋼占年總鋼產(chǎn)量的82.67% 。

　　煉鋼原料

　　轉(zhuǎn)爐煉鋼的原材料分為金屬料、非金屬料和氣體。金屬料包括鐵水、廢鋼、鐵合金，非金屬料包括造渣料、熔劑、冷卻劑，氣體包括氧氣、氮?dú)狻鍤狻⒍趸嫉取７墙饘倭鲜窃谵D(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程 中為了去除磷、硫等雜質(zhì)，控制好過(guò)程溫度而加入的材料。主要有造渣料(石灰、白云石)，熔劑(螢石、氧化鐵皮)，冷卻劑(鐵礦石、石灰石、廢鋼)，增碳劑和燃料(焦炭、石墨籽、煤塊、重油)。

　　品種質(zhì)量

　　氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼的品種和質(zhì)量

　　鋼中氣體和夾雜物是評(píng)價(jià)鋼的冶金質(zhì)量的主要指標(biāo)。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼反應(yīng)速率快，沸騰激烈，所以鋼中H、N、O含量較低，[H]為(3～5)×10-4%，[N]為(20～40)×10-4%，低碳鋼[O]為0.06%～0.10%。夾雜物和脫氧及凝固操作有關(guān)。影響頂吹轉(zhuǎn)爐鋼含氮量的重要因素是氧氣純度，由表4數(shù)據(jù)可以看出。所以用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧氣應(yīng)該是99%以上的純氧。

　　低碳鋼是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要產(chǎn)品。由于轉(zhuǎn)爐脫碳快，鋼中氣體含量低，所以鋼的塑性和低溫塑性好，有良好的深沖性和焊接性能。用轉(zhuǎn)爐鋼制造熱軋薄板、冷軋薄板、鍍鋅板、汽車(chē)板、冷彎型鋼、低碳軟鋼絲等，都具有良好的性能。

　　轉(zhuǎn)爐冶煉中、高碳鋼雖然有一些困難，但也能保證鋼的質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐鋼制造的各種結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、硬鋼絲等都已廣泛使用。冶煉高碳鋼的困難是拉碳和脫磷。在C>O.2%時(shí)靠經(jīng)驗(yàn)拉碳很難控制準(zhǔn)確，如果有副槍可借副槍控制，沒(méi)有副槍時(shí)需要爐前快速分析，這就耽誤了時(shí)間。高碳鋼終點(diǎn)(FeO)低，脫磷時(shí)間短，因此需要采用雙渣操作，即在脫碳期開(kāi)始時(shí)放掉初期渣，把前期進(jìn)入渣中的磷放走，然而雙渣操作損失大量熱量和渣中的鐵，沒(méi)有特殊必要不宜采用。增碳法是冶煉中、高碳鋼的另一種操作法，這時(shí)吹煉操作和低碳鋼一樣，只是在鋼包內(nèi)用增碳劑增碳，使含碳量達(dá)到丘岡紳的要求。增碳劑為焦炭，石油焦等。中碳鋼的增碳量小，容易完成。高碳鋼增碳要很好控制，但軌鋼、硬線(xiàn)等用增碳法冶煉可以保證質(zhì)量合乎要求。

　　轉(zhuǎn)爐冶煉低合金鋼沒(méi)有特殊困難。冶煉合金鋼時(shí)，因?yàn)楹辖鸹枰尤脘摪蔫F合金數(shù)量大。會(huì)降低鋼水溫度，而過(guò)分提高出鋼溫度又使脫磷不利。所以冶煉合金鋼應(yīng)與爐外精煉相結(jié)合.用鋼包爐完成合金化。另外，隨著對(duì)鋼的成分的控制要求不斷嚴(yán)格，為減少鋼性能的波動(dòng)，要求成分范圍越窄越好。這也需要在鋼包精煉時(shí)進(jìn)行合金成分微調(diào)的操作。

　　頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉超低碳鋼(C<0.03%)尚有困難。首先因?yàn)樵谂R界含碳量以下，脫碳速率下降，熔池?cái)嚢铚p弱，加強(qiáng)供氧只能促使鐵氧化而不能使碳去除。其次，[%C][%O]=0.0025，當(dāng)[%C]=0.01時(shí)，[%O]=0.25，已經(jīng)是[0]的飽和濃度，也就是說(shuō)0.01%C是脫碳的理論極限。如果要進(jìn)一步脫碳，必須降低氣相的CO分壓，這需要采用爐外精煉的方法來(lái)完成。

　　科研方向

　　世界轉(zhuǎn)爐煉鋼趨勢(shì)

　　提高鋼水潔凈度，即大大降低吹煉終點(diǎn)時(shí)的各種夾雜物含量，要求S低于0.005%;P低于0.005%，N低于20ppm。提高化學(xué)成分及溫度給定范圍的命中精度，為此采用復(fù)合吹煉、對(duì)熔池進(jìn)行高水平攪拌并采用現(xiàn)代檢測(cè)手段及控制模型。減少補(bǔ)吹爐次比例，降低噸鋼耐材消耗。

　　鐵水預(yù)處理對(duì)改進(jìn)轉(zhuǎn)爐操作指標(biāo)及提高鋼的質(zhì)量有著十分重要的作用。美國(guó)及西歐各國(guó)鐵水預(yù)處理只限于脫硫，而日本鐵水預(yù)處理則包括脫硫、脫硅及脫磷。例如1989年日本經(jīng)預(yù)處理的鐵水比例為：NKK公司京濱廠(chǎng)為55%，新日鐵君津廠(chǎng)為74%，神戶(hù)廠(chǎng)為85%，川崎千葉廠(chǎng)為90%。

　　日本所有轉(zhuǎn)爐鋼廠(chǎng)，美國(guó)、西歐各國(guó)的幾十家鋼廠(chǎng)以及其它國(guó)家的所有新建鋼廠(chǎng)，在轉(zhuǎn)爐上都裝有檢測(cè)用的副槍?zhuān)陬A(yù)定的吹煉時(shí)間結(jié)束前的幾分鐘內(nèi)正確使用此槍可保證極高的含碳量及鋼水溫度命中率，使90%-95%的爐次都能在停吹后立即出鋼，即無(wú)需再檢驗(yàn)化學(xué)成分，當(dāng)然也就無(wú)需補(bǔ)吹。此外，這也使產(chǎn)量提高，使補(bǔ)襯磨損大大減少。

　　復(fù)合吹煉能促進(jìn)各項(xiàng)冶煉參數(shù)穩(wěn)定，因而在許多國(guó)家得到推廣。80年代初期誕生于盧森堡和法國(guó)的LBE煉鋼法，除原型方案外，相繼演化出一系列派生工藝，有20多種名稱(chēng)，例如：STB、LD—KC、BAP、TBM、LD—OTB、LD—CB、K—BOP、K—OBM、LET等。無(wú)論是LBE原型，還是各派生工藝，實(shí)踐證明它們有其各自的優(yōu)勢(shì)。LBE、LD—KC、BAP、TBM這些方法實(shí)際無(wú)差別—都是爐頂吹氧及經(jīng)爐底噴人氬氣。還有一些方法是從爐底輸入一氧化碳、二氧化碳、氧氣。各種復(fù)合吹煉工藝可用以下數(shù)字(轉(zhuǎn)爐座數(shù))說(shuō)明其推廣情況。1983年63座，1988年140座，1990年228座。奧地利、澳大利亞、比利時(shí)、意大利、加拿大、盧森堡、葡萄牙、法國(guó)、瑞士、韓國(guó)等這些國(guó)家全部或幾乎全部轉(zhuǎn)爐都采用復(fù)合吹煉。

　　單純底吹的氧氣煉鋼法(Q—BOP、OBM、LWS)未能推廣。1983年運(yùn)行的這類(lèi)轉(zhuǎn)爐有26座，而到1990年只剩下18座。

　　日本采用所謂的吹洗法，即在爐頂吹氧結(jié)束時(shí)，接著從爐底吹氬，使鋼水中碳含量達(dá)到0.01%。這對(duì)汽車(chē)用鋼、薄板用鋼及電工用鋼的冶煉尤為重要。

　　值得注意的是，日本正在開(kāi)發(fā)復(fù)合吹煉條件下調(diào)控冶煉過(guò)程用的新方法及新設(shè)備。其中有利用爐頂氧槍里的光纜隨吹煉進(jìn)程連續(xù)監(jiān)測(cè)鋼中錳含量;利用裝于爐底的光纖傳感器以及利用所排氣體信息連續(xù)監(jiān)測(cè)鋼水溫度;并在進(jìn)行噴濺預(yù)測(cè)及預(yù)防方面的研究。

　　神戶(hù)制鋼公司開(kāi)發(fā)的噴濺預(yù)測(cè)是以頂吹氧槍?xiě)业跸到y(tǒng)的檢測(cè)為基礎(chǔ)。日本NKK公司京濱廠(chǎng)是通過(guò)對(duì)出鋼口的監(jiān)測(cè)來(lái)減輕噴濺。當(dāng)熔渣猛烈上浮時(shí)，視頻信號(hào)發(fā)出往爐內(nèi)添煤或石灰石的指令。比較好用的材料(從平息熔池的時(shí)間來(lái)說(shuō))是煤。

　　轉(zhuǎn)爐爐襯壽命是極為重要的課題。日本、美國(guó)及西歐各國(guó)資料分析表明，影響爐襯磨損的各項(xiàng)冶煉參數(shù)，例如后期渣氧化度、堿度及吹煉終點(diǎn)時(shí)鋼水溫度，各國(guó)鋼廠(chǎng)之間并無(wú)大的差別。只有通過(guò)用副槍檢測(cè)方可將對(duì)爐襯最為有害的后吹時(shí)間從10-15min減少到1-3min及消除補(bǔ)吹。

　　優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝

　　轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝各項(xiàng)指標(biāo)取決于鐵水的化學(xué)成分，而對(duì)鐵水的主要要求是含硫量低(低于0.03%)，相應(yīng)要求較高含硅(0.7%-0.9%)及具有優(yōu)化造渣所需的錳量(0.8%-1.0%)。

　　煉鐵煉鋼各階段脫硫過(guò)程理化規(guī)律及動(dòng)力特性分析表明，在動(dòng)力方面，在鐵水中比在鋼水中更容易保證脫硫反應(yīng)，因?yàn)樵诤剂枯^高及氧化度較低條件下硫具有更高的活性。然而在高爐煉鐵當(dāng)中很難脫硫，因?yàn)樵诟郀t一系列復(fù)雜的氧化—還原反應(yīng)中，深脫硫的各種熱動(dòng)力條件的能量不可避免地會(huì)增高硅含量并因此導(dǎo)致石灰及焦炭消耗的增加及產(chǎn)量的下降。因此，生產(chǎn)低硫鐵需周密策劃工藝，采用含硫最少的爐料及制備高堿度混成渣。

　　在轉(zhuǎn)爐吹煉中脫硫也無(wú)效果，因?yàn)殇撛抵羞_(dá)不到平衡狀態(tài)，渣與鋼間的硫分配系數(shù)因熔池氧化度高及碳含量低，僅為2-7。如此低的硫分配系數(shù)使得難以在轉(zhuǎn)爐冶煉中實(shí)現(xiàn)深脫硫，并導(dǎo)致煉鋼生產(chǎn)在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的巨大消耗。無(wú)論是在高爐煉鐵，還是在轉(zhuǎn)爐煉鋼當(dāng)中都保證不了金屬有效脫硫所需的熱動(dòng)力條件，因此進(jìn)行高爐煉鐵及轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中的深脫硫研究，在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上都是不可取的。而合理的作法是將脫硫過(guò)程從高爐及轉(zhuǎn)爐中分離出來(lái)。這就可簡(jiǎn)化燒結(jié)—高爐—轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程降低生產(chǎn)成本。將脫硫從高爐及轉(zhuǎn)爐中分離出來(lái)，使高爐爐外脫硫成為設(shè)計(jì)大型聯(lián)合鋼廠(chǎng)和重要工藝環(huán)節(jié)，在冶煉低硅鐵的同時(shí)不必再為保證轉(zhuǎn)爐中的精煉進(jìn)行代價(jià)很高的高爐爐外脫硅。鐵水原始硅含量低還可降低錳含量。在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中錳的作用非常重要，它決定著及早造渣所需的條件并對(duì)出鋼前終點(diǎn)鋼水氧化度起調(diào)節(jié)作用，長(zhǎng)期實(shí)踐證明，需設(shè)法使鐵水中錳保持0.8%-1.0%的水平，因而在燒結(jié)混合料中必需補(bǔ)充錳，而這就提高了成本。燒結(jié)—高爐—轉(zhuǎn)爐各流程錳平衡分析表明，上述錳在高爐里還原、然后在轉(zhuǎn)爐里氧化導(dǎo)致錳原料及錳本身不可彌補(bǔ)的巨大損失，而且還給各生產(chǎn)流程操作增加很多麻煩。在碳含量很低(0.05%-0.07%)條件下停止吹煉時(shí)，氧化度的影響如此之大，以致會(huì)把錳的最終含量定在極窄范圍內(nèi)，實(shí)際上已很少再與鐵水原始錳含量相關(guān)。在這種條件下，盡管鐵水原始錳含量達(dá)0.5%-1.2%，但鋼的最終錳含量實(shí)際上都一樣(0.07%-0.11%)。因此在當(dāng)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝條件下(各爐次都有過(guò)吹操作)，沒(méi)必要在燒結(jié)混合料中使用含錳原料來(lái)提高鐵水原始錳含量，更合理的作法是冶煉低錳鐵。同時(shí)為節(jié)約低錳鐵在轉(zhuǎn)爐煉鋼中脫氧的用量，研究直接采用錳礦石的效果具有重要意義。對(duì)眾多爐次進(jìn)行工業(yè)平衡計(jì)算所得工藝指標(biāo)的對(duì)比表明，冶煉鐵水不添加錳礦石，而在轉(zhuǎn)爐煉鋼中添加錳礦石，與用含錳1.13%的鐵水煉鋼，這兩種煉鋼法相比，前者每噸生鐵可節(jié)省錳礦石15.3kg.此外，還可減少錳鐵1.3kg/t鋼、石灰5kg/t，氧氣2.17m3/t的耗量，并可大大縮短吹煉時(shí)間。

　　鐵水中硅、錳含量低及無(wú)需脫硫，這些條件會(huì)改變?cè)煸鼨C(jī)理及動(dòng)力特性，因?yàn)檫@時(shí)石灰消耗下降，渣量減少，渣堿度及氧化度增高。在這樣的條件下，渣的精煉功能只限于鐵水脫磷。這樣就能在轉(zhuǎn)爐冶煉本身中多次利用渣，使渣具有很高的精煉能力。

　　根據(jù)這一原則開(kāi)發(fā)出轉(zhuǎn)爐煉鋼新工藝，即在轉(zhuǎn)爐煉鋼本身中多次(3-5次)利用后期渣(循環(huán)造渣)。采用這樣的工藝可降低石灰消耗及渣中鐵損。及早造就高堿度氧化渣，及使硅、錳含量低可提供鋼水深脫磷所需的強(qiáng)勁動(dòng)力。