Sản xuất thép bằng lò oxy kiềm là quy trình sản xuất thép chính để chuyển gang lỏng thành thép bằng cách thổi oxy thông qua một mũi cắt trên gang lỏng bên trong lò chuyển. Nhiệt sinh ra do phản ứng oxi hóa trong quá trình thổi.

Quy trình sản xuất thép oxy kiềm như sau:

1. Gang thô lỏng (còn gọi là "gang luyện thép") từ lò cao được rót vào một thùng chứa lớn có lót vật liệu chịu lửa, được gọi là gầu chuyển hay thùng/gáo chuyển.
2. Kim loại lỏng trong gầu rót được chuyển trực tiếp cho sản xuất thép oxy kiềm hoặc cho công đoạn tiền xử lý. Oxy độ tinh khiết cao ở áp suất 700–1.000 kilôpascal (100–150 psi) được thổi với tốc độ siêu thanh vào bề mặt bể gang lỏng thông qua một mũi cắt được làm mát bằng nước. Mũi cắt này treo lơ lửng bên trong lò chuyển và nằm phía trên bề mặt bể gang lỏng vài chục cm. Gang lỏng từ lò cao được tiền xử lý ở bên ngoài để giảm bớt lưu huỳnh, silic và photpho trước khi nạp vào lò chuyển. Trong tiền xử lý khử lưu huỳnh bên ngoài, một mũi cắt được hạ thấp xuống mặt gang lỏng trong gầu và vài trăm kilogam magie bột được thêm vào và các tạp chất chứa lưu huỳnh bị khử thành magie sulfua (MgS) trong phản ứng tỏa nhiệt mãnh liệt. Nó nổi lên trên mặt gang lỏng và được loại bỏ.[12] Các tác nhân khử lưu huỳnh khác như CaO, CaF2, CaCl2, CaC2, Na2CO3 v.v. cũng được sử dụng.[13] Các tiền xử lý tương tự cũng được tiến hành để khử silic và photpho bên ngoài bằng việc sử dụng vảy cán (vảy thu được từ cán thép nóng, là hỗn hợp các sắt oxit) và vôi làm chất trợ dung. Quyết định tiền xử lý phụ thuộc vào chất lượng của gang lỏng và yêu cầu về chất lượng của thép thành phẩm.
3. Đổ đầy lò các thành phần được gọi là liệu nạp. Quy trình BOS là tự sinh, nghĩa là nhiệt năng cần thiết được sinh ra trong quá trình oxi hóa. Duy trì cân bằng liệu nạp phù hợp, nghĩa là duy trì tỷ lệ giữa gang lỏng nóng và sắt thép phế liệu nguội là quan trọng. Lò chuyển trong quy trình BOS có thể nghiêng tới 360° và được xoay nghiêng về phía mặt tháo xỉ để nạp phế liệu và gang lỏng. Lò BOS được nạp sắt thép phế liệu (tới 25%-30%) nếu cần thiết. Gang lỏng từ gầu chuyển được thêm vào theo yêu cầu để có cân bằng liệu nạp. Thành phần hóa học điển hình của gang lỏng nạp vào lò BOS là: 4% C, 0,2–0,8% Si, 0,08%–0,18% P và 0,01–0,04% S, tất cả (trừ lưu huỳnh) đều có thể bị oxi hóa bằng oxy thổi vào. Riêng việc loại bỏ lưu huỳnh thì yêu cầu môi trường và điều kiện khử.
4. Lò sau đó được xoay thẳng đứng. Một mũi cắt đầu bịt đồng, được làm mát bằng nước với 3–7 vòi phun được hạ thấp xuống và oxy độ tinh khiết cao được thổi vào lò với tốc độ siêu thanh. Mũi cắt "thổi" oxy độ tinh khiết 99% trên mặt gang lỏng, đốt cháy cacbon hòa tan trong kim loại lỏng để tạo thành cacbon monoxit và cacbon dioxit và làm tăng nhiệt độ tới khoảng 1.700 °C. Nhiệt độ này làm phế liệu nóng chảy, hạ thấp hàm lượng cacbon trong gang lỏng cũng như hỗ trợ loại bỏ các nguyên tố hóa học không mong muốn. Sử dụng oxy tinh khiết thay vì sử dụng không khí là một cải tiến cho quy trình Bessemer, do nitơ (một nguyên tố không mong muốn) và các khí khác trong không khí không phản ứng với liệu nạp và làm giảm mức độ hiệu quả của lò.[14]
5. Các chất trợ dung (như vôi sống hay dolomit) được cấp vào lò để tạo xỉ, duy trì độ kiềm trên 3 và hấp thụ các tạp chất trong quá trình sản xuất thép. Trong quá trình "thổi", khối khuấy trộn gồm kim loại và chất trợ dung trong lò tạo thành một thể nhũ tương, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tinh luyện. Gần cuối chu trình thổi, thường diễn ra trong khoảng 20 phút, người ta đo nhiệt độ và lấy mẫu. Thành phần hóa học điển hình của kim loại được thổi là 0,3–0,9% C, 0,05–0,1% Mn, 0,001–0,003% Si, 0,01–0,03% S và 0,005–0,03% P.
6. Lò BOS được nghiêng về phía mặt giữ xỉ và thép được rót thông qua một lỗ tháo thép vào một thùng thép với lớp lót là vật liệu kiềm chịu lửa. Quá trình này được gọi là ra thép. Thép được tiếp tục tinh chế trong lò thùng tinh luyện (LF, Ladle Furnace) bằng cách bổ sung các vật liệu tạo hợp kim để thu được các tính chất đặc biệt theo yêu cầu của từng mác thép và của từng khách hàng. Đôi khi agon hay nitơ được thổi vào tạo bọt trong lò thùng tinh luyện để làm cho hợp kim được phối trộn đều.
7. Sau khi thép lỏng được rót khỏi lò BOS thì xỉ được rót vào thùng xỉ thông qua miệng lò BOS và dược loại bỏ.