当今，顶底复吹转炉炼钢法是世界炼钢法的主流，转炉钢产量占世界钢产量的70％以上。在转炉控制方面，应用质谱仪对转炉炉气成分进行在线检测，从而利用炉气分析模型对冶炼过程进行实时预报及终点预测技术发展较快，大有取代副枪的趋势。 鉴于此，本文应用冶金热力学、动力学及传输原理等相关知识，从机理方面深入探讨顶底复吹转炉冶炼过程，对熔池中各种杂质元素的氧化机理及其限制环节分别进行了讨论，同时结合质谱仪测得的炉气成分数据，建立了描述转炉冶炼过程的动态数学模型。找出了碳含量与炉气量及其成分的函数关系：温度与碳含量及CO分压的关系；氧含量与碳氧积的关系；各杂质元素的耗氧比例及按此比例的变化趋势：炉气成分的变化规律与炉况的关系等。 本文通过数学模型计算出在冶炼过程中，熔池中各组元的成分变化及熔池温度变化，并对其计算结果与现场数据进行比较，得到较好的吻合。通过调整相关模型参数来模拟供氧强度与成分变化的关系、初始浓度与氧分配比的关系，并根据炉气成分的变化趋势及特点得出如下结论。 (1)应用物料平衡，可准确计算出熔池中碳含量的变化。 (2)温度是碳含量及CO分压的函数，由此可得，即使在非常炉况下，也可根据炉气成分的异常表现，时刻监控炉内的温度变化。 (3)碳氧积是温度和一氧化碳分压的函数，其值在炼钢的大部分时间里处于0.0020-0.0025之间，受温度的影响不明显，主要随一氧化碳分压而变化。 (4)氧含量是碳含量及一氧化碳分压的函数。利用碳氧积定氧，在顶底复吹情况下，其值在炼钢终点时接近氧在钢液中的饱和溶解度(0.23％)：在纯顶吹的情况下，其值在炼钢的终点时大于氧在钢液中的饱和溶解度。 (5)只要初始浓度不成数量级差别，硅的氧分配比最大，并随着冶炼的进行逐步降低；锰的氧分配比一直保持较低，并随着冶炼的进行逐步降低，但下降速度缓慢；磷的氧分配比随着吹炼的进行逐渐增大，并且只在硅被大量氧化后，上升趋势才明显加大。 (6)在不受喷溅及溢渣等因素限制时，供氧量增大，各成分变化曲线均变陡；反之，则变平缓。 (7)各元素的初始浓度只改变各自氧分配比曲线的相对位置，不改变曲线的趋势。 (8)温度的变化量对氧分配比的影响不显著。