在转炉炼钢的吹炼过程中,当炉渣中分散的小气泡的总体积超过炉渣本身的体积,并将炉渣鼓起,使渣层厚度大为增高的现象称为炉渣泡沫化;此时的炉渣即为泡沫渣。在顶吹转炉吹炼过程中,氧气射流、CO气泡与金属液、炉渣相互撞击并激烈混合,高度弥散的金属小液滴和大量小气泡分布在渣液中,形成高度弥散的乳浊液体系。泡沫化是由气相一液相系统形成的,而乳浊化是液相一液相系统或有少量气相形成的。顶吹转炉内炉渣的泡沫化和乳浊化仅仅是理论上的区分,在生产实际中很难把二者区分开来;在大多数情况下,炉渣的乳化和泡沫化现象同时存在于炉渣中。形成适当泡沫化的炉渣是顶吹转炉造渣的基本原则之一。正常的泡沫渣能减少喷溅和提高脱磷效率。
炉渣的乳化和泡沫化现象,在各个吹炼时期并不相同。它们与氧气射流动能、供氧强度、枪位、脱碳速度、炉渣粘度和熔池温度等有密切关系。在吹炼初期,渣中已含有相当数量的FeO,由于供氧和脱碳反应的作用,有氧气射流和CO气泡进入炉渣中,初期渣能形成较低程度的泡沫化。吹炼中期,由于脱碳反应的激烈进行,炉渣中气体量最多,必然形成大量的泡沫,渣面上涨达到最高峰,渣面最高时期与熔池脱碳速度最大时期相一致。吹炼中期的泡沫渣可以分为正常泡沫渣、溢流或涌冲的过分发泡渣和返干渣(或称瘪渣)。炉渣过热度过高或过低,甚至实际温度不及其熔点,都会使炉渣发瘪。所不同的是过热度不合适时为稀渣,低于熔点时为干渣。炉渣的泡沫化和乳化程度应适当。泡沫化程度过高,能引起炉口溢渣和喷溅,增加吹损,降低炉子寿命,限制转炉强化吹炼;炉渣泡沫化程度不足,出现返干渣,会延长吹炼时间,降低金属液的脱硫和脱磷速度;无泡沫的炉渣,渣层薄,对炉气的过滤作用减弱,炉气带走的金属和烟尘增多,而且容易粘枪。在吹炼后期,由于脱碳反应速度降低,渣面随之下降,此时,炉温较高,只要不形成过高碱度的炉渣,一般不会产生严重的泡沫化现象。到吹炼终点时,提枪停氧,渣面自动降低,炉渣中的金属液滴又回到金属液中,气泡则从炉渣中逸出。