转炉炼钢法同其他炼钢法主要区别在于他不借助外加能源,仅靠吹入熔池的空气或氧气与生铁水中各种元素的放热氧化反应完成脱碳和脱除杂质的任务,并将钢液加热到出钢(1600℃或更高)温度 。
当空气或氧气吹入铁水时,生铁中易氧化元素就开始氧化,产生的氧化物和加入的石灰形成炉渣。各项元素按其与氧结合能力的顺序依次氧化。首先氧化的是硅、锰和少量的铁。开始时因温度低(1200~1300℃),而且石灰溶解很慢,组成低氧化钙的铁-锰-硅酸渣。随着温度升高,碳开始激烈地进行氧化。随石灰逐渐溶解,炉渣转变为硅酸钙渣或磷酸钙渣,磷和硫亦被脱除,熔池铁液中各种元素氧化的先后顺序为硅、钒、锰、铬。碳随着温度的提高而分别先于有关元素氧化(见自由焓)。
转炉吹炼终了时,钢液中存在着少量过剩的溶解氧,一般为0.01~0.08%。其含量主要取决于终点钢水的碳。但在固体钢中氧的溶解度很低, 仅为0.002~0.003%,因此在浇铸后的钢水凝固过程中,氧便以FeO形式析出,影响钢的质量。所以,要炼成合格的钢,就必须脱氧。脱氧是将与氧亲和力较大的元素及其合金作为脱氧剂加入钢液中,利用脱氧产物不溶于钢液而析出上浮脱离钢液的原理,使钢中的含氧量降到规定限度之下(见钢的脱氧反应)。在生产中常用的脱氧元素锰、硅、铝,它们的脱氧能力依次递增。为提高脱氧效率,使脱氧产物易于形成大颗粒排出,脱氧剂的加入一般应采用由弱到强的顺序,即先加锰铁,再加硅铁,最后加铝(或铝铁)。