转炉炼钢化学反应机理深度解析

转炉炼钢化学基础

碱性氧气顶吹转炉炼钢（BOS）是生铁（HM）炼成粗钢的主流工艺。反应器称转炉，在联合钢厂占主导。工艺向铁水顶吹氧气（O₂）氧化降碳。现采混吹工艺（1970年代末开发）：底吹少量惰性气体氩（Ar）或氮（N₂）实现高效搅拌。

BOS两大特性：自热型（无外部热源，吹氧氧化反应供热熔化熔剂废钢达目标温度）；高速炼钢（气液金属乳化产生巨大反应界面加速精炼）。杂质溶于铁水，与溶解氧反应。高温下碳氧化生成一氧化碳（CO）概率大，碳主要以CO形式去除。

吹氧氧化去除铁水中碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)等杂质生成液钢。高纯氧在转炉内吹入。氧化反应生成CO、CO₂（气态随转炉煤气排出）、SiO₂、MnO、FeO（溶于熔剂成液态渣）。液渣能脱磷脱硫。

反应分类与动力学特征

五大反应类别

1. 金属得氧：O₂(g)=2[O]、(FeO)=Fe+[O]、(Fe₂O₃)=2(FeO)+[O]、CO₂(g)=CO(g)+[O]
2. 金属中元素氧化：C+[O]=CO(g)、Fe+[O]=(FeO)、Si+2[O]=(SiO₂)、Mn+[O]=(MnO)、2P+5[O]=(P₂O₅)
3. 渣中化合物氧化：2(FeO)+½O₂(g)=(Fe₂O₃)、2(FeO)+CO₂(g)=(Fe₂O₃)+CO
4. 熔剂反应：MgO(s)=(MgO)、CaO(s)=(CaO)
5. 气相反应：CO(g)+½O₂(g)=CO₂

BOS动力学极快，多位点反应。超音速射流-铁水相互作用及C-O反应生气体产物主导过程动力学。典型精炼12-15分钟完成，短时窗需动态模型支撑质量产量控制。

转炉结构与操作流程

转炉结构

圆筒形炉身圆底、锥形炉口（半锥角25-30°）导气入烟道。耳轴支撑可翻转装料、取样、出钢、出渣。内衬镁碳砖分质分厚匹配磨损规律。有效容积~1 m³/t液钢。渣量100-120 kg/t时自由板高度>80%容纳剧烈反应。底部6-8透气元件通Ar搅拌助渣金反应。侧下部出钢口，另侧炉口出渣。

原料与吹炼操作

主料铁水1300-1400℃。放热过剩需冷却剂：废钢、铁矿石；部分钢厂用石灰石（CaCO₃）调温。烧石灰（CaO）作熔剂达高碱度脱磷。装料序：空炉（上炉出渣后）先废钢、再铁水。铁矿石前半程分布加。部分/全部石灰装废钢前作冲击垫护衬。余石灰吹炼中分布加。部分麻石（MgO）以轻烧白云石（CaO·MgO）形式加入减少耐火材料溶入渣。各料量按物料热平衡模型理论计算，考虑来料成分、铁水温、目标钢成分温度。

精炼全氧化。顶枪3-6拉瓦尔喷嘴吹吨氧（马赫2.0-2.1，倾角）。枪尖距静态铁水面1.8-2.5 m（大型转炉），枪高为操作参数。

典型炉次循环

1. 装料序：石灰→废钢→铁水
2. 转炉立正，枪降至高位（初始2.2-2.5 m）吹氧
3. 前半程补石灰、铁矿、白云石、其他添加剂
4. 后半程避加含水物料控氢
5. 高枪位持续3-4分钟至渣中FeO足够助石灰溶解
6. 分3-5步渐降枪位达精炼速率
7. 吹氧量80-90%时取样测温，修正吹终成分温度
8. 取样测温：人工（停吹翻炉勺取测温）或亚枪（吹炼中取样）
9. 按分析结果修正收尾吹炼
10. 吹终翻炉出钢侧出钢，另侧出渣
11. 现代做法：留渣、立炉加镁砂、高速氮气溅渣护衬
12. 定期空炉检查耐火损伤（人工/激光扫描），喷补修复，备下炉次

核心反应机理深度剖析

脱碳反应三阶段

1. 初期（前几分钟）：脱碳慢，多数氧与硅反应
2. 中程（高碳期）：脱碳加速，受氧供速控制
3. 末期（碳~0.3%）：脱碳减速，碳质量传输控制，氧多与铁生成FeO。CO生成率下降，转炉口火焰暗淡，碳降至~0.1%火焰基本消失

硅氧化

有利条件：低温、渣中SiO₂活度低。碱性渣促Si氧化。碱性渣中SiO₂与CaO反应降低SiO₂活度，Si氧化至极低值（<0.005%），前3-5分钟基本完成。Si氧化强放热升温，生成硅酸盐渣与石灰白云石反应成碱性渣。Si氧化为主热源，决定冷料（废钢、生铁等）加入量，决定渣量进而影响脱磷和收得率。经验：渣多→低磷但收得率低。

铁氧化

最关键：控制(1)渣中FeO与钢中氧、(2)铁损失入渣影响产率、(3)渣氧化电位、(4)FeO助CaO溶解。

锰氧化

顶吹转炉：早期Mn氧化成MnO，Si氧化后Mn还原回铁水，末期氧富余Mn再降。底吹/混吹模式类似但残余Mn更高。

脱磷

氧化气氛利于脱磷。金属-渣相互作用脱磷。有利因素：低温、高碱度(CaO/SiO₂)、高渣FeO、高渣流动性、良好搅拌。磷早期降、主脱碳期FeO降磷回升、末期再降。搅拌促金属渣混合提速脱磷。助熔剂（萤石等）增CaO溶解成高碱流动渣改善脱磷。

硫反应

强氧化条件下脱硫差。分配比（渣%S/金属%S）仅4-8，远低于二次炼钢（300-500）。~10-20%硫直接氧化生成SO₂。余硫经渣金反应：S+CaO=CaS+FeO脱除。高碱低渣中铁助脱硫。液钢硫深受铁水废钢来硫影响。

多尺度反应动力学与乳化机理

反应在块状金属相、渣相、气相及微细液滴/气泡乳化相多尺度发生。尺度差导致时间尺度差：金属浴全周期12-15分钟，液滴~1分钟完成精炼。动力学图景基于商业/中试观测、精密实验、数学建模演进。

典型铁水成分

C 4.5%、Si 0.3-0.5%、Mn 0.2-0.7%、P 0.1-0.18%、S 0.02-0.03%、1350℃。强氧化不脱硫。关键总反应：[Si]+{O₂}=(SiO₂)、[Mn]+½{O₂}=(MnO)、[C]+½{O₂}={CO}、2[P]+⁵/₂{O₂}=(P₂O₅)、Fe(l)+½O₂(g)=(FeO)。括号含义：[ ]溶于金属、{ }气相、( )渣相。图2a示200t转炉碳含量演变，图2b示渣成分演变。

图2 吹炼过程中碳含量演变与渣成分演变

显著特征：Si未降至极低前已大量脱碳同步进行。转炉口CO火焰吹氧后短时间即射出。对比过时贝塞麦转炉或OBM底吹法，火焰出现滞后，暗示碳氧化待硅降至低值才开始。热力学上溶质氧化序应为Si、Mn、C、P。初期低温利Si反应，且高碱度下SiO₂活度极低。CO分压近0.1 MPa。若设SiO₂活度0.001，平衡氧分压：4.5%C对应1-1.7 MPa，0.5%Si对应1-1.9 MPa。此特征使动力学机理分析极具趣味。

过程动力学关键特征

极高反应速率

峰值脱碳速率~0.3%/min，即200t转炉~600 kg/min碳去除（图2a）。三典型时期：速率建立期、中程相对恒速期（碳从3.5-4.0%持续下降）、临界碳含量后速率衰减期。临界碳通常0.2-0.5%。

同工况重现性差

同输入参数连续两炉行为差异大，甚至溢渣（金属-渣-气乳化沸溢炉口）或干渣吐渣（枪口炉口堆积）。早期无底吹搅拌时重现性极差。减少废钢冷却剂可改善重现性减少溢渣。

峰值脱碳率与吹氧率正比

多转炉车间研究证实。实验室转炉实验显示：增吹氧率与降枪位对峰值脱碳率影响相似。

浓度分层与底吹搅拌

MEFOS（瑞典研究所）中试转炉证实：顶吹下铁水浓度沿高度分布不均，底吹极少量惰性气体即可消除分层。

乳化相金属液滴

渣中含大量金属液滴（10-25%浴重），多<1-2 mm。液滴精炼程度远超主体金属浴。乳化高度吹程1/3超2 m淹没枪尖减弱超音速射流声。乳化可充满整个炉身溢渣。末期临界碳后乳化崩解，说明乳化瞬态需持续生气维持。

初期多元素同步氧化

碳、锰、磷随硅同步氧化，违背块状金属成分热力学预期。锰磷可用渣中活度部分解释，碳需假设块状成分不适用反应位点才能解释。

锰磷回升与石灰溶解

中程锰磷回升（图3a），反映渣路径（图2b）。回升与渣中FeO相关。石灰溶解贯穿几乎全程，虽早期加石灰。碳主导全程动力学且剧烈反应。图3a示铁水成分演变。

图3 吹炼过程中铁水成分演变

反应位点与乳化理论

BOS动力学取决于剧烈碳反应。动力学可分多位点。超音速氧射流近乎纯净，分子无显著传质阻力直达浴面。分子撞击面可：(1)与碳反应生成CO/CO₂；(2)溶解入金属为[O]扩散他处氧化其他元素；(3)与铁生成FeO；(4)FeO入渣相他处与碳反应。每种路径导致不同位点精炼，混合后整体精炼。反应位点示意图4。

图4 转炉炼钢反应位点示意图

碳-氧反应非均相。至少一传质步骤可能控速。碳扩散至界面。气相O₂传质、金属相溶解氧、渣相FeO传质视氧源而定。溶解氧可扩散至金属内部与碳反应释CO至耐火材料气孔（位点1）。固体颗粒表面异质成核生成CO（位点2）。渣金属界面异质成核（位点3）。均相成核需极高CO过饱和度极不可能。撞击位点直接反应（位点5）。撞击区附近FeO入金属表下沿渣金属界面反应（位点3类似）。大部FeO可能入渣相。

由此多种可能：渣金属界面反应（位点3），氧源渣相碳源金属。渣相含大量金属液滴，由撞击点动量持续生成。渣中FeO可通过多机制与液滴反应：(i) CO气泡液滴界面异质成核（位点8）；(ii) CO转移至接触液滴的过路气泡（位点4）；(iii) 液滴内部均相成核（位点6，需极高过饱和）。液滴抛入炉膛空间直接与气相O₂/CO₂反应（位点7）。

虽所有位点均活跃，需识别主导机制。浴浓度梯度无底吹时存在、底吹1%惰气即消失，否定位点1/2主导。撞击区表面温度>2120℃，化学反应极快。撞击区面积小、氧到达率极高。溶质需扩散至界面、热传导入金属。新鲜金属被大表面速度扫向外围。合理假设：块状成分金属层完全氧化，凝相氧化物转入渣层。碳~5%（20-25 mol%）时，~25%氧消耗于碳（CO/CO₂）。按金属侧传质非控速算估算贡献~40%。曾被视为主导机制（热区/撞击区理论）。外流金属层也可被氧饱和。

乳化反应似含主要位点（4,6,8）。乳化液滴比表面积极大。有合理FeO量时，液滴内所有精炼反应几十秒完成（而非分钟）。3 mm含4.5%C液滴析出~3000倍体积CO，逃逸粘性渣乳化之。乳化形成、液滴生成、停留时间等复杂交互主导整体动力学。气相直接反应液滴主要在前几分钟渣层未全形成时重要。

综合动力学建模背景

需超音速气射流、射流-金属/渣浴相互作用、液滴生成停留时间、CaO溶解、浴搅拌等背景知识。

超音速射流特性

气-气射流外围卷入环境气体。扰动层几喷嘴直径后达射流轴线（势核区），此后自相似径向速度分布全展展。轴向速度反比距离保动量。同密度环境气下半锥角~10-12°。环境气轻则膨胀小（质量效应）。超音速射流压缩性影响膨胀。轴向速度减至声速前膨胀小（超音速核），此后亚音速膨胀（图5）。CFD研究显示：轴向速度~1 m近似恒定，轴线气温~-170℃维持该区，此后因卷入热气温升。氧枪出口马赫数~2保持距离仍有良好射流-金属相互作用。

图5 收敛-发散喷嘴超音速氧射流核心区

注：转炉内CO气氛中氧浓度会大幅下降。

射流撞击浴面与液滴生成

高速射流撞击金属面形成坑，边缘因高速偏射射流极不稳定抛出液滴。足够高值射流再入射，部分液滴抛入射流内形成高度不稳定振荡旋转坑。有渣层时液滴被渣捕获形成液滴-渣乳化。

坑深可由停滞点动量平衡计算。室温液气实验及二维汞-甘油两相模型量化乳化现象：乳化液滴随气流量增多、枪高（枪尖距液面）减小而增加。三维水模型测液滴生成率：低流量区非线性增、高流量区近线性增。用Weber数表征流动现象。液滴生成率（kg/s）实验关联吹炼序号函数。同轴底吹气可显著增液滴生成。渣相存在大幅改变生成率。

超音速射流马赫2出口温度~-100℃，卷入低密度转炉气，温度/速度/成分随撞击变化，关联不确定性大，模型实用性不足。因无更好关联，通常用上述关联生成液滴再调整。

液滴尺寸与停留时间

反应速率依液滴尺寸。取样研究普遍尺寸0.05-3 mm。生铁氧气实验见大液块抛出，停留乳化期极短。虽近似不足，模型多因无更好关联而采用。

高磷铁精炼泡沫渣中发现大量金属液滴。230t转炉出渣口弹出样品分析同结论。多研究类似观测。液滴处于高度精炼态，部分酷似完全精炼，主体浴仍高碳。乳化相金属分率估算大，近25%浴重。设平均1 mm液滴对应比表面积~40,000 m²。有研究主张转炉精炼主在乳化相，主体浴靠液滴回落稀释精炼（乳化理论）。转炉乳化指渣-金属-气系统，可视为含金属液滴的渣-气泡沫。

有报道液滴显高氧过饱和，推测细液滴经CO均相成核液滴破裂生成。部分配着气泡、部分中空。磁悬浮/自由落体液滴氧化气体实验结果有趣：高碳时表面反应见CO燃烧；碳降时抛出微液滴示亚表面成核；更低碳时液滴破裂示深部过饱和成核。报告液滴破裂时过饱和度达~5 MPa（平衡CO）。

放射性金同位素示踪测液滴停留时间：高度脱碳液滴最长停留~2分钟。自由落体计算仅几秒即使渣高度乳化。长停留需解释。X射线可视化单Fe-C液滴熔融氧化渣中反应显示：液滴脱碳启动即浮升至表面，停留至CO冒泡平息。停留时间取决于气泡成核维持浮力。

两观点解释CO成核浮力：胀大液滴说——CO内部均相成核形成中空液滴视密度低漂浮；界面异质成核说——气泡依附液滴界面漂浮。X射线荧光难区分。剧烈脱氧大量气泡析出暗示界面成核。高碳时表面CO过饱和最高，界面成核需气泡停留界面一段时间脱离。多气泡依附液滴保持漂浮。碳降至低值界面成核零星，无气泡期氧溶入扩散，过饱和区内移先亚表面后深部。均相成核随机零星。视密度增大液滴沉入金属浴。临界碳含量取决于液滴尺寸、渣氧化电位(FeO传质率)、表面/内部零星成核事件。缺乏准确预测临界碳经验工作。悬浮液滴实验证据也指向此序列，但电磁场搅拌使条件不同特别是液滴内传质。

转炉中液滴表面持续受气泡扰动：部分表面被气泡覆盖不可渣-液滴传质；气泡生成脱离剧烈搅动局部增强传质。间接估算多。单液滴高温实验估算FeO传质系数(P传质率)在10⁻⁵-10⁻⁴ m/s间。需冷热模型系统实验获无量纲合理关联。

浴搅拌与混合时间

射流强搅拌渣相及大量气体通过，但顶吹转炉金属浴混合差。顶吹混合时间(t95，95%均匀化)达150-180 s，底吹OBM仅10-20 s。影响反应动力学：液滴从顶层带走、乳化精炼液滴回落顶层。大部热释放在渣，渣与回落液滴更热。废钢底部缓慢溶入可致成分温度分层。

高混合时间对应高混合时间不可重现性，无底吹时导致吹炼行为不可重现。例：高碳大涡从底带到表面突增脱碳率致不稳定。底吹惰性气体降混合时间已成标准做法。

底吹流率、透气砖位置影响反应动力学，需量化混合行为用于成分温度演变定量预测。单一平均t95不足纳入综合模型，因不同混合曲线可同t90异t95。折中用双参数模型：估算t90、t95两混合时间。将金属浴理想为两连续搅拌釜式反应器(STR)交换金属。底部仅废钢熔化，顶部见所有现象。两参数（反应器体积比、金属交换率）拟合各工况混合时间。

渣形成与熔剂溶解

早期加入熔剂（石灰、白云石）随氧化物生成熔融渣。熔剂溶解速率强烈影响吹炼中渣金反应。吹初高枪位致初期渣富SiO₂、FeO。此期大量加熔剂。降枪后~1/3吹程渣因FeO还原配合CO生成起泡。随吹炼推进CaO溶解渣量增。吹进~3/4时脱碳减速FeO回升。

液钢温度1350℃逐升至出钢1650℃，渣温高~50℃。出钢渣含未溶石灰混液渣，因二钙硅酸盐(2CaO·SiO₂)包裹层在炼钢温度下固态阻碍快速溶解。MgO削弱包裹层，故早加MgO加速渣形成促石灰溶解。

转炉需维持高碱度高流动性渣应对大量CO生成并高效脱磷。操作目标终渣CaO/SiO₂>3.0。图6a示CaO-SiO₂-FeO三元液相线等温线。1350℃初期碱度限~1.6-1.7。MgO微改善（图6b）及带入渣Al₂O₃略增。1650℃终渣25-30%FeO下最大碱度仍<3.0。渣分析常见未溶石灰印证。除CaO溶解度外，石灰颗粒在高硅渣中钝化：溶解颗粒表面CaO浓度最高，二钙硅酸盐在此生成，不仅高耐火且形成依附层阻滞继续溶解。长期高温未溶石灰烧结降活性。高渣FeO可破坏依附层促溶解，故前几分钟高枪位软吹建FeO至25-35%+。对CaO溶解度影响边际（图6），但利于破坏包裹层继续溶解。萤石(CaF₂)等添加剂更高效破包裹层，近年因多种原因不常用。图6展示相图：6a CaO-SiO₂-FeO液相线等温线，6b MgO加入对液相线影响。

图6 相图

工艺流程与反应动力学综述

转炉内容分关键区域：(i) 金属浴（可分上下部交换金属）、(ii) 氧射流与撞击区、(iii) 渣区（多为渣-金属-气乳化）。吹炼三阶段：

1. 初期：裸露金属浴覆盖固体石灰岛及带入渣。氧射流撞击浴面：氧化近整层金属生成CO、SiO₂、MnO、P₂O₅、大量FeO。非全耗氧，上方气体CO₂/CO比高、含O₂（见烟气分析）。抛出液滴自由飞行落回。氧化气氛中液滴飞行中精炼。液滴表面反应序按热力学定。各溶质涉及气相CO₂/O₂传质、液相溶质传质。界面化学反应极快。反应序通常Si、Mn、C、P。飞行时间~1秒或更短，液滴落回可能仅完成部分Si反应。液滴越小比表面积大精炼越深。主体浴面反应小因表面积小。
2. 中期：薄渣层覆盖浴面。液滴落回前凝相氧化物与撞击区氧化物、加入熔剂结合形成液渣。撞击区生成大量FeO易形成液渣。越来越多液滴抛入渣。气相抛出液滴现在穿过渣层落回金属浴，精炼在渣中继续。初期渣薄、液滴高Si Mn时大液滴未脱碳即落回（无气体析出）。小液滴高碳可早脱碳析CO缓慢乳化渣。此期火焰弱因CO生成少。浴中Si降至一定程度，脱硅显著推进至液滴落回前。碳反应启动，液滴浮浮乳化至临界碳落回。渣中速率预期受FeO渣侧传质控制（碳足够高时）。临界碳达成气泡减缓停止液滴落回。乳化快速建立，第二阶段乳化反应开始。炉口火焰变大。枪尖浸入乳化层。几乎所有液滴抛入乳化层，气相反应不重要。静止液滴渣中停留仅几秒除非脱碳启动。为最大化精炼，操作员须快达脱碳启动前液滴落回。提高渣FeO加速反应。早建高FeO获流动渣关键，因峰值脱碳期大量气体须快逃逸，否则乳化高度失控溢渣。软吹（高枪位）3-4分钟为标准做法，快速建FeO促CaO溶解成流动渣。
3. 峰值脱碳期：最佳时机降枪诱导高反应率。液滴生成率高，浴已脱硅，液滴剧烈脱碳至低碳落回。此期大部金属浴以液滴形式留在乳化层。液滴在乳化层停留时间不同、尺寸不同，精炼程度不同。液滴以两变量刻画：年龄(形成时间)、尺寸。特征碳含量达成液滴落回，取决于尺寸、渣FeO、温度。液滴末期界面氧势高，条件许可脱磷。落回液滴精炼顶层金属，混合致其余浴精炼。液滴精炼0.5-2分钟，块状样品碳锰磷下降即使硅仍高（图3a）。

整体反应速率某种程度自修正：乳化液滴减少降速率→浴面升高→有效枪距缩短→液滴生成增→速率回升。这是中程近恒速原因之一。但进入乳化层液滴碳含量持续下降、停留时间缩短，操作员须相应渐降枪位增液滴生成率。图7a示典型枪位变化。

图7 枪位变化与磷分配系数演变

末期浴碳低，液滴入乳化瞬间即受碳扩散限速。CO生成少不足浮液滴，停留时间跌至几秒，即使枪降至允许最低位乳化液滴仍减少。乳化消退。脱碳减速、渣FeO快速堆积。速率低致FeO与钢中溶解氧远超C-O平衡值。此时操作员增大氩搅拌率，增液滴生成不增氧供。有助改善。

脱磷控制策略

脱磷有时致返吹，尤其来料磷高(~0.2%)。虽终渣高FeO高碱度通常有利，若全程渣制失控易陷不利。磷热力学明确。分子式：2P+⁵/₂O₂(g)=P₂O₅(l)；离子式：P+⁵/₄O₂(g)+³/₂(O)²⁻=(PO₄)³⁻。前者写平衡常数、拉乌尔活度系数作渣成分函数；后者写渣磷酸盐容量经验关联渣成分。两者概念相似。P、O₂分压可按热力学数据换算金属溶解百分比或渣FeO活度。渣数据作成分函数（活度系数或磷酸盐容量）多研究经验测定。知吹炼中渣分析可算块状渣/金属磷分配系数演变。

初期浴碳高含硅，渣金属界面氧势低，块状界面高速脱磷不期望。液滴1-2分钟高度精炼回落前界面氧势高。此时分配系数高（软吹高FeO、低温、虽CaO未全溶）。乳化液滴数极多。脱磷率极高（图3a）。末期渣条件有利（高FeO高碱度）但温度显著升高。脱磷率不高因液滴少、表面积小反应慢。剧烈氩搅拌此时及停吹后有限帮助。中程软吹后降枪强脱碳期操作员有最大整体脱磷机会。降枪后渣FeO大幅下降维持低值至乳化崩解。渣变“干”，分配系数恶化，易磷回升。FeO越低回升越多。这加重末期本就低速率阶段负担。

故中程严控FeO含量是造低磷钢必要。过早每阶段降枪致极低FeO(<12-15%)。FeO由液滴生成率(消耗率)与FeO生成率平衡决定。但极低FeO也降脱碳率。极高FeO致溢渣。

修枪位实践可达较高FeO：中程枪位稍高于常规；延迟降枪防失控乳化堆积；分布加矿石此期也可达高FeO。

转炉炼钢化学总结

氧气顶吹炼钢热力学：初期氧优先与溶解硅反应生成SiO₂浮于金属表面。动力学预期：部分氧与溶解碳、铁反应。CO气体瞬时生成。烧石灰中和初期酸性渣(FeₓOᵧ+SiO₂液态混合物)。转炉多重化学反应。主反应：氧气溶解入金属、溶解氧脱碳、Fe/Si/Mn/P/V/Ti氧化。吹炼中生成固/液氧化物，与吹炼初加入石灰结合成液渣。剧烈CO生成将金属液滴带入渣中致泡沫。故吹氧期转炉渣实为渣-金属液滴乳化体系，因气泡起泡。乳化体系也是有利反应位点。例如相当比例碳氧化可在乳化液滴中发生，虽主体在氧射流撞击区。其余氧氧化铁成FeₓOᵧ。吹炼中氧穿透金属液滴可与CO反应。总渣-气系统作泡沫行为快速上升至炉锥。故氧流量与反应速率须调整防泡沫溢出。即使转炉内部体积近乎静止金属渣浴体积9倍，溢渣仍频发。