综述了转炉钢渣的两种直接碳化方式及其影响因素和动力学机制，钢渣的高温碳化主要限制性环节是CO₂穿过产物层向钢渣内部未反应区域的扩散，通过提高温度加快CO₂的扩散速率和降低钢渣颗粒尺寸以减小抑制扩散的产物层厚度等措施，可大幅提高钢渣高温碳化的固碳量和转化率。湿法碳化的主要限制环节是钢渣中钙从内部向钢渣表面的扩散，降低钢渣颗粒尺寸和利用超声波震荡破坏产物层能有效加快钙扩散浸出。由于钢渣从转炉出来后具有较高的温度，且单一的碳化方式都有其局限，可考虑将两种固碳方式结合使用，首先在高温钢渣的冷却过程中利用钢渣余热进行高温干法碳化，并降低钢渣颗粒尺寸和增加CO₂压力来提高固碳量和钙的转化率；通过干法碳化固定一部分钙，而后再进行湿法碳化，这样有利于缩短湿法碳化时间，待钢渣高温碳化结束经冷却球磨后再进行湿法碳化，结合尺寸优化和超声波的利用，实现钢渣最大程度的碳化；该过程充分利用了钢渣自身条件，能更有效实现固碳过程的节能减排。

带气化室喷镁枪被广泛应用于铁水脱硫和铸铁石墨球化的预处理工艺中，但喷吹过程中的气泡生成模式及其对镁利用率的影响尚不清楚。以某公司的喷吹工况为研究条件，理论计算表明，喷吹过程中气化室出口处内外两侧达到压强平衡的时间很短（0.005 4 s），认为气泡在气化室底部出口内径处开始生成；提出了带气化室喷枪气泡的膨胀脱离二阶段生成模式，其脱离阶段的结束因气泡不稳定或气化室出口外侧阻碍而存在两种情形；在此基础上，建立了气泡生成的数学模型，分析了气泡细化对镁利用率提升的效果，提出了沿气化室底部开设弧形槽的优化方案。现场试验表明，减小气体出口尺寸，可以增大熔池内的气泡比表面积，有效提升了镁的利用率和喷枪寿命。

通过10 t级保护气氛电渣重熔炉研究了两种渣系对热作模具钢夹杂物类型、尺寸、形貌的影响。结果表明，使用S2渣进行电渣重熔，会引起钢液中T.O质量分数增加至0.001 6%，夹杂物尺寸增大，电渣重熔后夹杂物主要为Al₂O₃；而经S1渣电渣重熔后钢中夹杂物主要为MgO-Al₂O₃，S1渣拥有更高的光学碱度，脱硫能力更强，钢中Al_s、Mg含量的差异与两种渣的碱度有关。建立熔渣计算模型，计算了渣中Al₂O₃活度，通过Al-O平衡关系可知，减小渣中Al₂O₃活度，增大渣的碱度，可以控制钢液中氧含量，以生产低氧含量的电渣锭。

为了实现1215MS钢LF精炼过程氧含量精确控制，通过对渣钢间氧平衡反应进行热力学计算，在结合某厂生产实践的基础上，分析研究了钢水弱脱氧、精炼渣成分和钙处理变性夹杂物等精炼过程控制工艺，提出了相应改进措施，取得了良好效果，结果表明：通过转炉终点钢水留碳质量分数0.050%～0.060%，出钢过程采取分步弱脱氧，精确控制钢水铝质量分数0.002 5%～0.004 5%，氧质量分数0.003 0%～0.005 0%；LF精炼调整精炼渣成分w(FeO+MnO)=5%～7%，w(Al₂O₃)=18%～20%，碱度为2.0~2.5，曼内斯曼指数为0.10～0.15，精炼末期钙处理控制钢水终点钙质量分数为0.001 0%～0.002 0%，可将精炼终点溶解氧质量分数精确控制为0.005 0%～0.006 0%，铸坯全氧质量分数控制为0.012%～0.014%，硫化物夹杂长宽比不大于4的数量占比由53.2%提升至84.8%。

LF作为二次精炼设备，在现代炼钢工艺中扮演着关键角色，其内衬耐火材料的性能对钢液成分控制、生产效率及成本效益至关重要。镁碳砖由于其优异的高温强度和抗侵蚀性，常被用作LF内衬材料。然而，在LF钢水加废钢工艺模式下，废钢的加入会导致钢渣成分波动，从而阶段性降低钢渣碱度，进而加剧镁碳砖的侵蚀损毁。研究以某钢厂LF镁碳砖为对象，探讨了钢渣碱度变化对镁碳砖侵蚀行为的影响机制。研究表明，在高碱度（R=4.88）时，侵蚀主要表现为渗透；而在低碱度(R=1.57)条件下，则更倾向于熔解，且随着碱度降低，熔解速度加快，侵蚀层增厚。同时，通过现场侵蚀后镁碳砖的分析验证了试验结果，为延长镁碳砖使用寿命提供了理论依据。

以某钢厂380 mm×280 mm大方坯连铸结晶器为原型，建立1∶1水模型，研究了结晶器内的流场行为和现象，并根据预测结果，最终确定了拉速优化参数。结果表明：结晶器内存在不对称的流场分布现象；与提高拉速相比，增加水口插入深度，钢液冲击深度的增幅更大；结晶器液面具有窄面、角部和水口附近波动大，而宽面附近波动小的特点；随着拉速的增加，渣层波动加剧，渣层的最小厚度减小；随着水口插入深度的增加，渣层波动减弱，渣层的最小厚度增大；拉速提高至0.67 m/min时，建议水口插入深度保持在135～150 mm。

目前钢厂主要采用镀铜钢丝法测量结晶器液渣层厚度，但缺乏统一的判断方法和准确性评估。使用高频感应炉模拟结晶器内热环境，并采用镀铜钢丝测量渣层厚度，结合带有能谱分析功能的扫描电镜，探究了测量后镀铜钢丝的形貌特征，分析了其形成机理，并对判断方法进行了优化。研究表明：粉渣层和烧结层上部温度低于铜熔点（1 083 ℃），镀铜钢丝无明显变化。烧结层下部温度大于1 083 ℃，铜熔化后钢丝被氧化成黑色；液渣层区域温度进一步升高，钢丝被液渣包裹呈亮白色，未完全包裹的部分则在抽离过程中发生轻微氧化呈灰色，钢丝灰色和亮白色长度之和为液渣层厚度。此判断方法在连铸现场测量中得到了检验，其准确性不及双丝润湿法。

铸坯的热装热送可以显著降低轧制成本、节约能源、降低碳排放，提高企业的经济效益。良好的铸坯质量是热装、热送的基
础，而铸坯凹坑缺陷是影响铸坯表面质量的重要因素之一。重点探讨了结晶器参数对小方坯凹坑的影响，根据数值模拟和铸坯收缩特性，对结晶的锥度进行合理设计，将单锥度结晶器改为三锥度结晶器，使得结晶器锥度和钢液在结晶器内的冷却收缩相吻合，角部和中心部位冷却更加均匀，铸坯凹坑缺陷显著减少；结晶器增加镀层和缓冷条，减弱了角部冷却，使铸坯冷却均匀，减少凹坑了发生，提高了铸坯的热送率和成材率。优化后，浇铸CrMo钢种，小方坯无凹坑缺陷的炉次合格率由73.73%提高到94.80%，凹坑平均宽度由45 mm减少到15 mm，深度由5 mm减少到2 mm。

针对GCr15轴承钢生产时因钢水流动性差导致的水口堵塞问题，通过引进防絮流浸入式水口进行改善。该水口采用内腔无碳防结瘤技术，可以有效抑制夹杂物的附着，保持浇钢过程中钢流通道的清洁，减少由于浇钢通道结瘤导致的液面波动与流场结构破坏；无碳内衬材料还可以提高水口的抗热震性能，避免水口渣线在开浇过程中因热震而导致的异常现象发生。为进一步提高钢水洁净度，减少轴承钢中MgO·Al₂O₃·CaS系夹杂，使用防絮流水口进行无钙处理钢水的浇铸试验。试验结果表明，整个浇次8个流无结晶器液面大波动，水口的内层料防絮流效果稳定，水口基本无缩径(缩径0.4～2.0 mm)，稳定生产的同时提高了钢水洁净度。

研究了添加稀土CeO₂、La₂O₃对低碳镁碳砖强度及抗渣侵蚀能力的差异化影响。添加稀土CeO₂后，低碳镁碳砖的显气孔率减小，体积密度、常温耐压强度增大，抗渣侵蚀性能有改善。添加CeO₂后低碳镁碳砖更加致密，体积密度由3.00 g/cm³增加至3.04 g/cm³，显气孔率由3.57%降低到3.16%。随着稀土CeO₂的加入，低碳镁碳砖的强度亦上升，抗压强度由34.7 MPa增加至41.3 MPa。但是添加La₂O₃后低碳镁碳砖自粉化严重，体积密度由3.00 g/cm³降低至2.62 g/cm³，显气孔率由3.57%提高到了8.2%。随着稀土La₂O₃的加入，低碳镁碳砖的强度下降，抗压强度由34.7 MPa降低至9.6 MPa。添加稀土CeO₂、La₂O₃后低碳镁碳砖的抗渣侵蚀能力均增强，1 600 ℃下在精炼渣中浸泡3 h后，未加稀土的低碳镁碳砖熔损厚度为0.83 mm，添加CeO₂后熔损厚度为0.40 mm，添加La₂O₃后熔损厚度为0.18 mm。

为了使转炉汽化烟道喷吹煤粉工艺低成本、高适用性地应用于钢铁生产，达到降碳的目的，需要研究煤粉在转炉高温烟气中与CO₂的气化转化反应特性以及进行㶲分析。通过沉降炉试验探究了不同气氛和温度条件下C-CO₂的反应特性，在120 t转炉湿法煤气回收系统进行工业试验，并计算了试验过程中的㶲损失和㶲效率。沉降炉试验结果表明反应温度越高越有利于C-CO₂反应，在1 350 ℃时达到最大；随着气氛中φ(CO₂)/φ(CO)增大，烟气中的CO₂转化量呈增加趋势。工业试验结果表明，在煤粉喷吹量为3.76 kg/t时，转炉煤气中φ(CO)增加了5.53百分点，φ(CO₂)减少了3.83百分点，回收煤气的热值增加了2 690.95 kJ/m³，且随着喷煤量增加，㶲效率增加到89.06%，结果表明在转炉汽化烟道内喷吹煤粉来将CO₂转化为CO是可行的，煤粉-CO₂气化反应情况良好。