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Ref. Ares(2020)3608028 - 08/07/2020
Ref. Ares(2020)4264192 - 14/08/2020
Annex to amendment 1 on industrial gases: technical details on the  use of 
oxygen in the steel industry 

Using pure oxygen instead of air for the combustion of fuels helps to improve the energy efficiency 
of  furnaces  as  energy  for  heating  the  nitrogen  ballast  is  no  more  needed,  thus  the  fuel 
consumption and direct CO2 emissions are reduced. As nitrogen is no more needed, using pure 
oxygen for combustion also leads to the reduction of volume of combusted gas/arising gas (gas 
arising from the combustion), which means that less gas volume needs to be transported. This 
translates to reduction of electricity consumption of the fans. This technological improvement is 
used in the steel industry.  In this regard, oxygen is used in furnaces of the integrated steel route 
to reduce the consumption of self-generated gases and natural gas in the furnaces for iron and 
steel production and in the heating and reheating furnaces of the downstream steel processing.  
Pure oxygen is also being widely used in the secondary steel production route. Pure oxygen instead 
of air is used in so called oxy-fuel burners in Electric Arc Furnaces to improve energy and resource 
efficiency through substitution of electricity (see figure 2) and chemical energy (from combustion 
of natural gas); hence, compensation for both electricity and oxygen consumption is needed to 
ensure the level playing field. Oxy-fuel burners use pure oxygen instead of air for burning the fuel 
gas. They increase the productivity of the furnace (output) by increasing the speed of the melt and 
reducing  the  consumption  of  electricity  and  electrode  material,  which  reduces  GHG  emissions.  
Electricity  savings  may  range  from  2.5  to  5.0  kWh/  m3  of  oxygen  injected.  The  use  of  oxy-fuel 
burners has several other beneficial effects: it increases heat transfer, reduces heat losses, reduces 
electrode consumption, and reduces tap-to-tap time. Moreover, the injection of oxygen helps to 
remove different elements from the steel bath, like phosphorus, silicon and carbon.  
Figure 1: Fuel savings and arising gas decrease during natural gas combustion from air/fuel to 
oxygen/fuel combustion 
Source: Energy use in the iron and steel industry, EUROFER 

Figure 2: Electricity savings as a function of oxygen usage in Electric Arc Furnace
Sources: CO2 abatement in the iron and steel industry; Anne Carpenter, 2012; Oxyfuel combustion in 
the steel industry: energy efficiency and decrease of CO2 emissions; Joachim von Schéele, The Linde 
Group Germany