氧氣煉鋼是一項成熟技術，該（gāi）技術於1952年首（shǒu）次提出，並在過去的（de）60年裏迅猛發展，據初步統計，2012年氧氣煉鋼（gāng）占世界鋼產量（liàng）的69.6%，相當於生產（chǎn）了超過十億噸的（de）粗鋼。
在英國發明家貝塞麥於（yú）1856年開發出噴（pēn）吹空氣轉爐之（zhī）後，首次提出用純氧代替空氣噴（pēn）吹（chuī）冶煉。在貝塞麥的（de）轉爐中，空氣通過轉爐（lú）底（dǐ）部一係列耐材噴嘴吹（chuī）入轉爐。貝塞麥意識到空氣中的（de）氮不利於鋼水的性能（néng），限製了轉爐煉鋼種類及其（qí）應用（yòng）。但是，貝塞麥轉爐由於缺（quē）少氧氣規模供應，他的建議沒（méi）有（yǒu）得到商業化應用。
底吹氧氣轉爐
盡管德國工程（chéng）師卡爾馮林德1895年就通過分離液化空氣（qì）得到氧氣，但是大規模生產氧氣的設備在二戰後才得到發展（zhǎn）。戰後，德國把戰（zhàn）爭期間過剩的廠房（fáng）都用來做轉爐煉鋼的試驗廠（chǎng）房，並在貝塞麥轉爐上第一次嚐試用純氧代替空氣（qì）底吹煉鋼，但是由於高溫，噴（pēn）嘴磨損嚴重。
在某（mǒu）種程度上，可以（yǐ）用吹入蒸汽、CO2或者碳氫化合物代替氧氣，二氧化碳被證明過於昂貴，但是蒸汽和碳（tàn）氫化合（hé）物可以用於商業用途。
20世紀50年（nián）代後期到60年代初期，在英國塔爾（ěr）伯（bó）特港，低氮工藝被用在底吹蒸汽和（hé）氧氣混合氣體的轉爐，蒸汽分解的吸熱（rè）反應冷卻（què）了噴嘴區域，因（yīn）此提高了底吹噴嘴的壽命、鋼水澆鑄稱鋼錠的過程中產生的氫氣導致沸騰鋼的形成，而低氮含量使鋼錠軋製成適合深衝應用的帶鋼，例如可以用於汽車車（chē）身的板材。低氮含量還可以防止儲存期間軋製帶鋼（gāng）的老（lǎo）化，而帶鋼軋製使得氫（澆鑄時引（yǐn）起氣泡）向金屬內擴散出去。但是，鋼的沸騰性（xìng）質使得連續（xù）澆鑄很難，這時就需要更多的研究和改進。
20世紀60年代中期，加拿大的蒙（méng）特利爾空氣液化公司開發了一種可以通過管（guǎn）道中心同軸噴嘴噴吹氧氣的工藝，氧氣中混入碳氫化物。吸收的熱量可以用於分解碳氫化物，包括丁烷（wán）（126KJ/mol）、丙（bǐng）烷（104KJ/mol）、甲烷（75KJ/mol），這些可以保護噴嘴。
1967年在德國（guó），第一次把氫氣用（yòng）在馬克西米利安公（gōng）司的（de）底吹（chuī）轉爐（lú），該轉爐底（dǐ）吹噴（pēn）嘴用的是（shì）空氣液化公司（sī）開發的環（huán）形噴嘴。1971年這（zhè）項工藝被馬克（kè）西米利安公司授（shòu）權同意美國鋼鐵（tiě）公司采用，美國鋼鐵公司將該工藝命名為底吹轉爐Q-BOP。底吹轉爐Q-BOP是當時美國鋼鐵公（gōng）司董事長Edwin H Gott命名（míng）的，而Q的意思未（wèi）被證實，但普遍認為Q代表安靜或者質量，BOP代表氧（yǎng）氣（qì）工藝（yì）。
同年法國文代爾—西代爾公司和工廠建造者Sprunck公司（sī）與克（kè）勒索盧瓦（wǎ）爾（ěr）工廠共同開發了另外一（yī）種不同的工藝，此工藝使用燃料油來保護碳氫化物。這三家公司將這個新工藝命名為LWS。
頂（dǐng）槍工藝轉爐冶煉
從1947年開始，歐洲試驗通過噴槍（qiāng）將純氧高速噴入轉爐比通過底吹（chuī）噴管噴入的效果要好。其（qí）目（mù）的是熔體脫碳，同時產生的爐渣和金（jīn）屬緊密混合作為脫磷手段之一，而磷普遍存（cún）在（zài）於歐洲（zhōu）大多數（shù）的（de）礦石中。
瑞典多姆納維（wéi）特（tè）廠布卡（kǎ）林教授開發了（le）卡爾多轉爐煉鋼工藝，此工藝在熔體上方用氧槍吹氧的同時，與水平（píng）麵成20°的圓柱（zhù）形爐體可以快速的旋（xuán）轉（轉速40rpm）。然而要使金屬和爐渣混合均勻，轉爐耐火材料內村磨損較高（最大90爐（lú）次），由於需要有旋轉300t重量的動力使驅動（dòng）係統（tǒng）要承受相當大的負擔，表麵以大約（yuē）30mile/h（48km/h）的速（sù）度運動，因此這個工（gōng）藝過程相對緩慢（100t轉爐產出60t/h，冶（yě）煉（liàn）周期90min）。此工藝的主要優點是廢（fèi）鋼能比（bǐ）其他工（gōng）藝多吃50%，也能處理高磷鐵水。十九世紀六十（shí）年代中期，瑞士鋼鐵有限公司引進該工藝，盡管該工藝（yì）也可以冶煉含鎳鋼，但最後因沒（méi）有商業化而被淘汰（tài）。
德（dé）國奧博豪森開（kāi）發了羅脫（tuō）轉爐煉鋼工藝，該工藝也使用一個可以旋轉的爐體，但是在水平方向可以很慢的速（sù）度旋轉，有兩支（zhī）氧槍，一支在熔體上麵，另外一支插入熔（róng）體吹氧。相比卡爾多工藝這種羅托轉爐（lú）可以更好的（de）提（tí）高耐材壽（shòu）命（mìng）（110t轉爐可達130-150爐次），因為氧槍的位置可以沿著轉爐的軸線移動以均衡耐材磨損，另外，整個轉爐（lú）可以反轉旋轉和（hé）從另外一端吹（chuī）氧來進一步均衡耐材磨（mó）損。然（rán）而（ér），由於驅動係統複雜、維護費用昂貴和生產率（30-70t/h）低，當時隻有很少的國家建造了此轉爐，例如英國（guó）、德（dé）國和南（nán）非。
奧地利也開發了一種新工藝，該工藝在轉爐（lú）中用（yòng）頂槍將氧氣以超音速吹到熔融金屬/爐渣混合物的表麵（miàn），轉爐可以傾斜（xié）但是不能旋轉。這個（gè）方法最（zuì）終獲得了成功（gōng），並被命名為氧氣頂吹轉爐（lú）煉鋼。這個名字源於兩個（gè）首先開發和使（shǐ）用此工藝的地方林（lín）茨（Linz）和多納維茨（Donawiz），或者（zhě）可能源於德語的描述“Linz Dusenverfahren”（林茨噴射工藝）。
氧氣頂吹轉爐煉鋼在今天仍被稱為堿性（xìng）氧氣煉鋼（BOS）（堿性是指轉爐耐火材料內襯的化學（xué）性質，通過加入石灰溶劑使轉爐能處理含磷鐵水。）或堿性氧氣轉爐（BOF）；堿性氧氣工藝（BOP），或者（zhě）有時簡稱為轉爐煉鋼。
自從1952年氧氣頂吹轉爐煉鋼商業化（huà）投（tóu）產以來，開發出了許多（duō）變種工藝：
◆ 堿性頂吹氧氣煉鋼法LD-AC，在盧森（sēn）堡和比利時“AC”代表阿爾貝德鋼鐵製造商和其冶金（jīn）研究（jiū）中心，與奧鋼聯公司以前（qián）開發了噴（pēn）吹石灰處理高磷礦石冶煉鐵（tiě）水（shuǐ）工藝。
◆ 轉爐複合（hé）吹煉鋼法LD-CL，“CL”代表回轉氧槍，當時日本（běn）鋼管公司（現（xiàn）在JFE）開發的（de）一個工藝。
◆ LD-HC，比利時的艾諾桑布爾公司冶金研究開發的頂（dǐng）底複合吹煉工藝。
◆ 轉爐底吹氧複合吹煉鋼法LD-KGC，當時的日本（běn）鋼鐵公司（目前為JFE）開發的轉（zhuǎn）爐底吹氧複合吹煉鋼（gāng）法。
◆ 轉爐頂底複合吹煉鋼法LD-OB，當時新日鐵開發的複合吹煉生產工藝（yì）。
◆ 轉爐氧氣頂底複合吹（chuī）煉鋼法LD-OTB，當時的日本神戶製鋼（gāng）開發的轉爐氧氣（qì）頂底複合吹煉鋼法。
◆ LD-RH-OB，結合真空（kōng）脫（tuō）氣（RH）的兩步驟法轉（zhuǎn）爐（lú）煉鋼法。
在世界的一些地區氧氣轉爐煉（liàn）鋼和貝塞麥轉爐一直共存至1981年，但是在（zài）歐洲止於19世紀70年代，使用情況見表1。
堿性氧氣（qì）轉爐煉鋼工藝是第一個被開發者商業化應用的工藝，奧地（dì）利奧鋼聯公司於1952年在林茨和1953年在多（duō）納（nà）維茨建造了使用該工（gōng）藝的轉爐。1954年加拿大安大略省哈密爾頓Dominion鑄（zhù）造廠是第一個在奧地利之外使用該工藝（yì）的。19世紀60年（nián）代初，印度是亞洲第一個擁有轉（zhuǎn）爐（lú）工藝煉鋼廠的國家，在德國和奧地利的援助下建在洛爾克拉（lā）鋼鐵廠。
自此，氧氣轉爐煉鋼得到快速發（fā）展，而平爐煉鋼開始下降（jiàng），如（rú）圖1所（suǒ）示。氧氣轉爐煉鋼發展超過平爐煉鋼的一個重要因素是連鑄技術的引進。連（lián）鑄要求鋼水源（yuán）源不斷（duàn）供應，而氧氣轉爐的工（gōng）藝時（shí）間（jiān）比較短（duǎn），能很容易地滿（mǎn）足連鑄（zhù）的鋼水供應，一個大轉爐（350t）的產（chǎn）鋼速度為500t/h。與此相對照，如果平爐常規操作，煉鋼至出鋼需要12-14h，或者如果借助工業（yè）用氧加速也需要7-8h。目前（qián）在烏克蘭、俄羅斯和印度仍然存在一定數量的平（píng）爐冶煉。這些爐（lú）子正逐步被電弧爐（lú）取代，2012年平爐工藝總（zǒng）產（chǎn）鋼量1690萬t，約占全球鋼產量的1.1%。
第（dì）一（yī）代轉（zhuǎn）爐隻能處理磷含量相對低的鐵水，最大磷含（hán）量不能超過0.4%。後來由（yóu）於解（jiě）決了粉（fěn）狀石灰和氧氣共同（tóng）注入這個難（nán）題，使（shǐ）得處理鐵水的磷含量可以達到2%。這個工（gōng）藝叫做LD-AC，該工藝（yì）後來再奧地（dì）利、比利時、盧森堡（bǎo）和法國鋼廠（chǎng）中快速發展（zhǎn）。而雙渣工藝是在中途中斷吹煉過程，倒出高磷含量渣，然後再加入更多石灰進行（háng）二次造渣。第一階段倒出的渣（zhā）磷含量較高，可以把（bǎ）他用於製作肥料，此時的爐渣因沒有加入降低（dī）P2O5溶解度的熔渣劑螢石而使（shǐ）得肥料中的磷不會在土壤中擴（kuò）散。
工業用氧是現代鋼鐵工業發展（zhǎn）中一個大的突破。因此，19世紀50年代至70年代，鋼產量快速增長，1996年（nián）我國成為全球主要的鋼鐵製造國，其中90%的鋼產量是通過堿性氧氣轉（zhuǎn）爐生產的。
通常情況下，一個轉爐噸鋼（gāng）耗氧50-55m³。資源回收利用是一個關鍵問題，通常（cháng）一個轉爐要加入20-25%的廢鋼，廢鋼不僅（jǐn）可以回收（shōu）金屬，也可作為（wéi）冷卻（què）劑。
轉爐和電爐的（de）對比分析
電爐（lú）正在成為轉爐煉鋼的一個競爭者，目前電弧爐除電極提供能（néng）量外，還可以通（tōng）過氧槍和（hé）燃（rán）料燃燒器補充。電（diàn）弧爐是最有效的廢鋼熔化（huà）爐，可以減（jiǎn）少能量需求70-75%，碳排放（fàng）量可減（jiǎn）少到平均455kgCO2/t鋼，相比高爐—轉爐工藝排放1.88tCO2/t鋼少了很多。
在質量方麵（miàn），使用100%廢鋼的電弧爐隻限於生（shēng）產長材產品，雜質元素以及廢鋼中（zhōng）的銅和錫等元素是沒有影響的。但是電弧（hú）爐後來越來越多的使用各種形式的鐵水，例如（rú）直接還原鐵、熱壓塊鐵水、冷生鐵甚至是高爐鐵水。這（zhè）樣就可以通過薄板坯連鑄機和熱軋機連接生產高品質的薄帶鋼。第一條薄板坯連鑄連軋生產線（xiàn）（CSP）是1986年由德國西馬克公司與美（měi）國紐柯集團公司（sī）簽約，並於（yú）1989年在美國紐柯公司（NUCOR）克勞福（fú）茲維爾廠（Crawfordsville）投入生產。今天，在世界各地有約27條不同形式（shì）的CSP生產線。
紐柯鋼鐵公司是世界上第一家（jiā）生產熱軋帶鋼的電爐鋼廠，使用的是澳大利亞必和必拓和日（rì）本開發的技術（shù）。帶鋼（gāng）直接澆鑄技術是在鋼水連（lián）鑄時（shí）使用成（chéng）的（de）水冷（lěng）旋轉鼓，這個概念也是貝塞麥於1846年專利中（zhōng）的想法，但（dàn）是在當（dāng）時技術（shù）無法實現。該技術在不鏽鋼生產中第一次得到證（zhèng）明，並於2003年由三菱日立製鐵（tiě）機械（xiè）公司首次成功應用。但是作為生產不鏽鋼帶鋼的方法（fǎ）之一，該（gāi）技術從未證明是有用（yòng）的。2002年5月，紐柯鋼鐵（tiě）公司引進了世界第一台帶鋼（gāng）連鑄機，克勞福茲維爾廠再次成為先行者，2009年紐柯鋼鐵公司在（zài）它的（de）布（bù）萊斯（sī）維（wéi）爾（ěr）阿肯色州廠引進了第（dì）二台更大的帶鋼設備。
鑒於電弧爐煉鋼廠產能的增加，以及他們靈活的操作方式（shì），社會上也要求（qiú）減少碳排放量，氧氣煉鋼製（zhì）造商把電爐作為有潛力和發展前景的煉鋼（gāng）方法。
雖然電弧爐煉鋼產量沒有（yǒu）超過（guò）全（quán）球粗鋼總產量的三分之一（在2012年占29.3%），但由於中（zhōng）國在世界鋼產量的主導地（dì）位（占世界總量的46%），且它主要（yào）使用氧氣煉鋼，電弧（hú）爐煉鋼的影響被忽略，表2顯示了在2012年不同地（dì）區轉爐煉鋼及電弧爐（lú）煉鋼的相對比例。
根據全球不（bú）同國家氧氣轉爐煉鋼多年增長趨勢可知，從2000年開始，電弧爐煉鋼所占（zhàn）比重有了一個明（míng）顯下降，2000年也是轉爐煉鋼曲折的轉折點，這是由中（zhōng）國轉爐煉鋼的快速（sù）增加引起的，90%的優勢（shì）轉爐煉（liàn）鋼工藝都（dōu）在中國。
