现代炼钢工艺的发展

德国出生的工程师Carl Wilhelm Siemens在1850年代开发了西门子蓄热式炉，并于1857年声称可以回收足够的热量以节省70%至80%的燃料。该炉利用燃料和空气的再生预热进行燃烧，在高温下运行。在蓄热式预热中，炉子排出的废气被泵入装有砖块的室内，热量在此处从气体传递到砖块。炉子的流动然后反转，以便燃料和空气通过腔室并被砖加热。通过这种方法，平炉可以达到足以熔化钢的温度，但西门子最初并未将其用于此目的。
1865年，法国工程师皮埃尔-埃米尔·马丁从西门子获得许可证，首先将他的蓄热式炉用于炼钢。西门子蓄热式炉最吸引人的特点是可以快速生产大量基础钢。平炉的通常尺寸范围为50吨至500吨。
平炉过程是一个批处理过程，一个批次称为“热”。首先检查炉子是否有可能损坏。一旦准备就绪或修理完毕，它就会被装入轻废料，例如金属板、切碎的车辆或废金属。炉子使用燃烧气体加热。熔化后，将添加重废料，例如建筑废料、建筑废料或炼钢废料，以及来自高炉(BF)的铁水(HM)。一旦所有的钢都熔化，加入造渣剂，如石灰石。氧化铁中的氧和其他杂质通过燃烧掉多余的碳使铁水脱碳，从而形成钢。为了增加热量的氧含量，将铁矿石添加到热量中。

该过程比贝塞麦转炉过程慢得多，因此更容易控制和取样进行质量评估。准备炉次通常需要大约8到9个小时才能完成成钢。由于这个过程很慢，没有必要像贝塞麦过程那样烧掉所有的碳，但是当达到所需的碳含量时，这个过程可以在给定的点终止。
熔炉的出钢方式与BF的出钢方式相同，即在炉床侧面钻一个孔，生钢流出。一旦所有的钢都被出钢，炉渣就会被撇去。原钢可铸成钢锭；这个过程叫做浇注，也可以用连铸机浇铸。
蓄热室是熔炉的显着特征，由耐火砖烟道组成，烟道内装有边缘放置的砖块，其排列方式使得它们之间有大量的小通道。砖从排出的废气中吸收大部分热量，然后将其返回到进入的冷气体中进行燃烧。
Siemens-Martin工艺补充而不是取代Bessemer工艺。它速度较慢，因此更容易控制。它还允许熔化和精炼大量废钢，进一步降低钢铁生产成本并回收原本麻烦的废料。它最严重的缺点是熔化和精炼炉料需要几个小时。这在20世纪初是一个优势，因为它让植物化学家有时间分析钢材并决定精炼钢材的时间。但到1975年左右，原子吸收分光光度计等电子仪器使钢材分析变得更加容易和快捷。

电炉炼钢
有两种类型的电炉用于电炉炼钢。它们是(i)电弧炉，和(ii)感应炉。下面介绍这两种炉炼钢的历史发展。
EAF炼钢技术已有一百多年的历史。尽管De Laval于1892年为熔炼和精炼铁的电炉申请了专利，Heroult于1888年至1892年展示了铁合金的电弧熔炼，但第一台用于炼钢的工业EAF直到1900年才投入运行。发展迅速且从1910年到1920年，产量增加了10倍，1920年产量超过500,000吨，尽管这仅占当时全球钢铁产量的很小一部分。
最初，EAF炼钢是为了使用废料和铁合金等固体形式的进料生产特殊钢种而开发的。固体材料首先通过直接电弧熔化进行熔化，通过添加适当的助熔剂进行精炼，然后进行进一步加工。直到大约30到35年前，三个多小时的自来水到自来水时间是相当普遍的，比功率使用通常远远超过700 kWh/吨，几乎是热力学要求的两倍。在20世纪的大部分时间里，EAF炼钢被视为昂贵而缓慢的过程，仅适用于特殊和增值钢。自1960年代以来，该技术得到快速发展，成为仅次于碱性氧气炼钢技术的第二大炼钢技术。
EAF是生产路线的核心部分，可替代主要的BF-BOF路线。EAF主要通过回收含铁废料来生产碳钢和合金钢。在EAF中，废铁和成品铁（例如直接还原铁、生铁和碳化铁等）通过使用阴极和阴极之间形成的高功率电弧熔化并转化为优质钢（对于直流电）或三个（交流电）阳极。废料是迄今为止最重要的资源，约占全球所有EAF金属原料的80%。

碱性氧气炼钢
碱性氧气炼钢(BOS)是通过在称为碱性氧气转炉(BOF)、LD转炉或简称为转炉的容器中的液态金属浴中吹入纯氧来炼钢的过程。
BOS的概念可以追溯到1856年，当时亨利.贝塞麦获得了一项炼钢工艺专利，该工艺涉及吹氧以对液态铁进行脱碳（英国专利号2207）。当时没有可用的方法来供应该过程所需的氧气量。商业数量的氧根本无法获得或过于昂贵，因此贝塞麦的发明仅停留在纸上，未被使用。吹纯氧炼钢于1928年变得可行，当时林德公司成功开发了一种可大量供应纯氧的方法（Linde-Fränkl工艺）。由于Linde-Fränkl工艺的成功，氧气也变得非常便宜，从而满足了引入BOS工艺的两个先决条件（大量可用以及廉价氧可用）。
在欧洲和美国，反复进行了氧实验。Otto Lellep是那些使用高纯度氧的人之一，但他的“将氧垂直吹到液态铁浴上”的概念被证明是不成功的。根据Hubert Hauttmann的说法，他于1936年至1939年间在Gutehoffnungshütte参与了Lellep的实验，当时他受雇于该实验室，他的目的是通过转换器底部的喷嘴吹入纯氧来转化液态铁。以这种方式生产的钢材质量很差。
二战期间，德国的C.V.Schwartz、比利时的John Miles、瑞士的Durrer和德国的Heinrich Heilbrugge等工程师提出了他们的氧吹炼炼钢方案，但只有Durrer和Hellbrügge将其带到了大规模生产的水平。
战后，Heinrich Hellbrügge和Robert Durrer（Roll'schen Eisenwerke的技术总监）开始在瑞士Gerlafingen镇的Roll'schen Eisenwerke进行进一步的实验。

在Gerlafingen和VÖEST就工业规模的技术合作建立联系之后，Durrer制定了基本理论原则并建议VÖEST在单独的容器中从上方吹入氧。1949年6月3日，在VÖEST的场所开始了使用2吨实验转换器的一系列实验。林茨的团队在经历了最初的几次挫折后，早在1949年6月25日就取得了突破，当时降低了氧压力并将吹枪的尖端移到距离熔池更远的位置，从而使氧射流至今无法穿透。有了这一突破，生产出的钢材可以毫无问题地轧制成薄板。VÖEST的实验部门检查了这种钢材，并对其观察结果给予了非常积极的评价。这就是LD转炉炼钢工艺诞生的时刻。实验一直持续到产生了数百个2吨的热量，然后将它们切换到一个专门建造的露天竖立的15吨实验转换器。第一批于1949年10月2日生产。新钢种接受了连续的冶金和其他测试。
这项创新的关键因素是液体浴的运动。直到那时，如果不将氧吹入更深的深度，就不可能获得足够的浴槽运动。但这种运动是通过CO（一氧化碳）的形成以非常令人满意的方式实现的。“软吹”的原理也促进了FeO的形成，FeO又吸收了氧化的杂质形成炉渣。这有助于生产优质的新钢种。
除了位于Gerlafingen和VÖEST的Roll’schen Eisenwerke，位于Duisburg-Huckingen的Mannesmann AG和ÖAMG（即Donawitz）也在1949年5月表示了对氧吹炼工艺或至少对氧冶金的兴趣。1949年6月17日，在林茨的试验期间和工艺演示之后，双方就精确分工达成一致。VÖEST将在一个更大的精炼容器中继续使用来自林茨的粗钢，而曼内斯曼将试验吹氧气在Thomas钢铁公司，Roll'schen Eisenwerke将研究氧在EAF中的使用，而ÖAMG将在低竖井生铁炉中使用氧进行测试。该协议要求所有与此氧冶金相关的人“不得发表任何声明或将任何有关他们在1949年6月17日在林茨讨论期间注意到的氧精炼细节或可能得出的结论的信息传递给他们自己的公司以外的人”。

根据协议，多纳维茨的实验很快证明在竖炉中使用氧气毫无价值，于是公司开始探索不同的方法。Donawitz开发的通过吹氧回收高锰矿渣的工艺让人们意识到，在Donawitz的钢铁生产扩张和合理化计划中，只应考虑使用纯氧吹炼工艺。在对5吨或10吨实验装置进行广泛调查并成功开发工作后，在首次测试期间使用串联布置的钢瓶供应氧气，公司管理层决定建造一个新的钢厂，该钢厂将在两年内投入运营。Donawitz的工程师最初将他们的工艺命名为“SK”，源自德语中“Oxygen Converter”的首字母缩写。该术语在一定程度上有助于区分VÖEST和ÖAMG的活动。
1949年12月9日，时任VOEST总经理的Heinrich Richter-Brohm做出了建造第一家LD钢厂的决定，这并非没有风险。此后不久，在澄清了有关硬钢种生产方法的问题后，决定在多纳维茨也建造一个LD工厂。该工艺的首批专利于1950年申请。
在1951年的年度研究和质量保证报告中指出，“在审查年度期间，对LD钢种进行了广泛的研究工作，并发布了一份出版物。预计这种钢材在质量方面具有巨大潜力，特别是可以生产出具有高质量表面和良好冷成型性的钢材。这对于薄金属板生产尤为重要，直到现在，只有在接受某些表面缺陷（镇静钢种）的情况下，才能实现良好的冷成型性。但是通过O2精炼工艺也可以极其有利地生产具有更高屈服强度的钢。
到1951年，在林茨，在炼钢过程中使用纯氧精炼铁水成为一种创新的、操作可靠的工艺，在林茨生产散装优质钢材成为可能。1951年12月，在莱奥本的奥地利冶金学会“纯氧炼钢”会议上首次宣布了新工艺。在会议上，Robert Durrer表示，两家冶金厂（林茨和多纳维茨）已经将高纯度氧吹入国内铁水的概念发展为可行的工业流程，并祝贺他们取得了巨大成功。随着这一宣布，奥地利成为第一个通过吹纯氧以工业规模从铁水生产钢铁的国家1952年11月27日，第一台转炉在林茨LD钢铁厂投产，这是采用氧吹炼原理炼钢的里程碑。1953年1月5日，这座世界上第一家LD钢铁厂正式开业。到1953年6月17日，林茨的LD钢铁厂已经生产了100,000吨LD钢，到1953年12月上旬，生产了250,000公吨钢。第二家LD钢厂于1953年5月22日在多纳维茨的Österreichisch-Alpine Montangesellschaft(ÖAMG)投产。该工艺现已发展到完全成熟，在其生产的钢材质量和经济可行性方面都超出了所有人的预期。2015年，全球73.4%的钢材来自转炉炼钢。