炼钢系统是钢铁行业系统中最重要的系统，一般分为转炉炼钢和电炉炼钢两个工序，平炉炼钢已逐步被淘汰。转炉炼钢与电炉炼钢的主要区别为采用的原料不同，转炉炼钢往往与高炉进行配合，原料主要为高炉的产品生铁铁水，而电炉炼钢主要是基于废钢材进行炼钢。
转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉炉体可转动，炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。转炉按炉衬的耐火材料性质，分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）转炉；按气体吹入炉内的部位，分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大、单炉产量高、成本低、投资少，是目前使用最普遍的炼钢设备。转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，即转炉煤气。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，且成分也有变化，通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气经降温、除尘，输入储气柜，混匀后再输送给用户。
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、枪位和造渣制度吹氧冶炼。当达到吹炼终点时，提枪倒炉，测温和取样化验成分，如钢水温度和成分达到目标值范围就出钢；否则，降下氧枪进行再吹。在出钢过程中，向钢包中加入脱氧剂和铁合金进行脱氧、合金化。然后，钢水送模铸场或连铸车间铸锭。随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高，钢材的应用范围越来越广，同时钢铁生产企业也对提高产品产量和质量、扩大品种、节约能源和降低成本越来越重视。在这种情况下，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。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中的一个环节，主要承担钢水脱碳和升温的任务。图6-5所示为氧气顶吹转炉的工作原理。
图6-5 氧气顶吹转炉流程示意(www.zuozong.com)
电炉炼钢是指以电为能源的炼钢过程。电炉种类有电弧炉、感应电炉、电渣炉、电子束炉、自耗电弧炉等。而通常所说的电炉一般是碱性电弧炉。电炉炼钢的原理主要是利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。电炉多用来生产优质碳素结构钢、工具钢和合金钢。这类钢质量优良、性能均匀，在相同含碳量时，电炉钢的强度和塑性优于平炉钢。电炉用相近钢种废钢为主要原料，也有用海绵铁代替部分废钢。通过加入铁合金来调整化学成分、合金元素含量。
以废钢为原料的电炉炼钢，相比高炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此极大推动了电炉炼钢。世界上现有较大型的电炉约1400座，电炉正在向大型、超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电炉容量为400t。相比传统的长流程炼钢工艺（高炉-转炉）而言，电炉炼钢为短流程炼钢，投资减少二分之一以上，生产成本降低，劳动生产率高，同时对于整个钢铁行业，废钢产量不断增加，电炉短流程的发展促进环保消化废钢，发达国家一般把发展紧凑型电炉短流程作为重点。图6-6所示为电炉炼钢过程示意。
图6-6 电炉炼钢流程示意
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