在中国,新中国成立后,国家建设的展开迫切需要钢材。原有的一些小型贝塞麦转炉,因为炉衬是酸性的,无法使用含磷量达0.2%~0.3%的生铁炼钢。1951年唐山钢厂开始试验将侧吹转炉的酸性炉衬改造为碱性炉衬,并通过一系列的工业试验建立了摇炉制度(通过炉身倾动使风嘴在吹炼全程位于熔池表面)、造渣制度、装入制度等操作制度,解决了吹损大及去磷不稳定等问题,于1952年正式投入工业生产,并命名为侧吹碱性转炉炼钢法。之后,上海、天津、乌鲁木齐等地也建立了碱性侧吹转炉,并将炉体由直筒形改为涡鼓形(图2)。这种炼钢法设备简单、投资少、生产率高,适合中国当时的经济条件。1958年开始,全国各地大批建造了侧吹碱性转炉炼钢车间,此法成为中国50~70年代的主要炼钢方法之一,侧吹转炉钢占总产钢量的比值为:50年代22.4%,60年代21.49%,70年代降为12.08%,到1982年降为5.1%。
侧吹碱性转炉炼钢的第1期是硅、锰氧化期,此时炉渣碱度较低,提高渣的(FeO)含量也能使磷迅速氧化,渣况好时此期去磷率可达70%左右,这时倒出部分炉渣可以巩固去磷效果。但是倒渣操作使热损失和铁损失显著增加。第2期为碳氧化期,炉口形成白亮火焰,炉温也迅速升高,这时可以造新渣去磷。炉渣造得好,磷和碳可同步氧化去除。但造渣不好,碳氧化完时磷含量仍高于钢种要求成分,只好进行“后吹”脱磷。但后吹也增大了铁的损失和提高了钢水氧化性。当温度、碳、磷均合格时,可进行脱氧和出钢操作。图3为侧吹碱性转炉吹炼过程的金属成分和炉渣成分的变化。
侧吹和底吹相比不仅气流位置和方向不同,侧吹时鼓风压力亦较低,搅拌能力不及底吹。因此在熔池表面生成的氧化铁不至于被硅、碳等元素完全还原,较高的氧化铁促进石灰熔化而较早形成碱性氧化渣,使磷能在前期去除。底吹时鼓风由炉底进入,有很强的搅拌能力,铁和磷在底部氧化后又全部被碳还原,在脱碳期不能形成流动良好的渣,磷只能在后吹期脱除。侧吹转炉中如果在第2期脱碳过快,也可能造成炉渣返干,不利于脱磷的进行。反之,如果鼓风压力过小或风嘴相对位置偏高,搅拌力不足,则铁大量氧化,不仅铁损增大而且有喷溅危险。只有控制好风嘴高度和鼓风压力,保持适当的搅拌能力,才能使炉渣状况良好,脱磷和脱碳同时顺利进行。空气侧吹碱性转炉由于碳氧化生成的CO能继续燃烧,炉气中的CO2含量比底吹转炉高。侧吹碱性转炉炉气的CO2/CO值平均达到0.6~2.2,而底吹空气或顶吹氧气转炉平均只有0.2%左右。侧吹碱性转炉炉气中自由氧含量平均只有0.9%左右,氧的利用率达95%以上。因此,侧吹碱性转炉的熔池金属温度比底吹转炉高。然而侧吹时鼓风没有穿过熔池,炉气温度低于熔池温度,一般为750~800℃,而底吹转炉则接近1400℃。侧吹转炉的面吹、浅吹操作减少了氮从熔池吸热,使炉气带走金属液的热量大大减少。侧吹碱性转炉炉气带走的热损失约相当于底吹转炉的50%。
侧吹碱性转炉炼钢的缺点是炉子容量不大,不能形成规模效益。炼钢过程的铁损失大。钢中含氮量较高。80年代以后,大多数侧吹碱性转炉被氧气顶吹转炉所取代。