转炉渣气化脱磷技术是一种将转炉渣中的磷元素高效脱除并将炉渣循环利用的创新工艺。针对转炉渣脱磷循环炼钢工艺存在的问题，系统总结了转炉渣炉内循环利用技术；重点分析了转炉渣除磷技术的经济和环境效益；并从热力学角度通过计算反应的标准吉布斯自由能，可知在转炉炼钢温度下应用前景较好的碳热还原气化脱磷反应可以进行；从动力学角度分析得出传质为气化脱磷反应的限制性环节。在溅渣护炉阶段利用还原剂气化脱除熔渣中的部分P元素，减少转炉渣循环使用过程中P元素富集，为实现转炉熔渣气化脱磷循环利用技术提供了重要研究基础和方向。

在炼钢过程中，钢包号的准确识别是实现钢包高效管控的前提。针对复杂工业场景下钢包运动、遮挡、小目标检测等挑战，本研究基于YOLOv8算法，提出钢包号的双区域识别框架。该算法通过多尺度特征融合捕捉钢包区域与钢包数字区域的多尺度特征，结合对齐分数t动态筛选高质量正样本，实现钢包位置与钢包号的联合优化。试验结果表明，钢包检测模型的平均精度达到99.5%，在判断工位有无钢包的二元分类任务中准确率达到100%，钢包号识别准确率99.6%，在NVIDIA GeForce RTX 4050 Laptop GPU硬件平台上的单帧推理速度为18.9 ms，且在火焰干扰和遮挡场景下识别率仍达100%。

以转炉高废钢比冶炼工艺为研究核心，针对传统转炉废钢比低、碳排放高的问题，建立了转炉底吹碳质颗粒质能平衡数学模型，探究了二次燃烧率、粉气比、废钢预热温度等因素对碳质颗粒熔化废钢能力的影响。结果表明：提高二次燃烧率、有效碳含量及废钢预热温度，优化粉气比与环缝流量比，可显著提升碳质颗粒补热效果，降低吨钢碳质颗粒消耗量。通过500 kg电弧炉中试试验验证，采用喷吹20 kg煤粉、顶吹20 976 L氧气的工艺，成功熔清100 kg废钢，实现了40%的高废钢比冶炼，为转炉高废钢比低碳冶炼提供了技术支撑。

研究了GCr15轴承钢精炼过程中脱氧剂用量、合金化程度和精炼渣碱度对钢液增Ti及TiN类夹杂物特性的影响规律及机理。建立了钢液脱氧合金化和LF精炼过程中增Ti量预测经验模型，并优化了精炼工艺。合理匹配Al-Fe合金用量，脱氧合金化后将钢中Al_s、C、Si质量分数分别控制到高于0.018%、0.75%、0.15%时，脱氧合金化后钢中的Ti质量分数可以降低到0.001 0%。控制LF精炼终点钢液中的Al_s质量分数为0.012%~0.028%，终点渣碱度降低到1.23~1.37，钢坯中的Ti质量分数可以控制到0.001 5%以下。提高氧化精炼过程的合金化程度和优化精炼渣成分后，利用Ti与Al_s的竞争氧化生成TiO_x与Al₂O₃的复合夹杂物上浮被精炼渣吸收去除，是减少精炼工序合金增Ti的关键。钢坯中TiN类夹杂物主要是MnS-TiN和TiN。随着钢中Ti和N含量的降低，TiN类夹杂物减少，TiN夹杂的形状变得更不规则且尺寸更大。Ti质量分数为0.001 2%的低Ti炉次钢坯中夹杂物的数量百分比较Ti质量分数为0.002 5%的高Ti炉次钢减少约31%。

为探究SWRH72A帘线钢LF精炼过程中非金属夹杂物演变规律，提高钢材质量，基于工业试验系统分析了澳森特钢SWRH72A钢精炼过程中非金属夹杂物演变过程。研究结果表明：LF精炼进站形成的夹杂物主要是SiO_2-CaO-Al₂O₃-MgO型夹杂物，部分此类夹杂物被MnS包裹，数量密度为30.32个/mm²，平均尺寸为4.31 μm；LF精炼合金化后为MnS-SiO₂夹杂物和SiO₂-CaO-MgO-MnO-Al₂O₃型夹杂物，这是由于LF精炼过程加入硅锰合金导致，在合金化过程中会导致小尺寸夹杂物生成，平均尺寸降低至3.2 μm，数量密度升高至32.75个/mm²；LF离站时部分被MnS包裹的SiO₂-CaO-Al₂O₃-MgO型夹杂物转变为被CaS包裹的SiO₂-CaO-Al₂O₃-MgO型夹杂物，外层MnS转变为CaS，此时夹杂物平均尺寸降低至2.62 μm，数量密度降低至20.17个/mm²。精炼炉渣碱度维持在1左右具备合理性；为进一步优化夹杂物的控制效果，建议降低钢液中的硫含量、酸溶铝含量，以及精炼渣中的A1₂O₃含量。

采用酸溶法提取低碳铝镇静钢中Al₂O₃夹杂物，采用扫描电镜观察RH精炼过程中所取钢样中夹杂物三维形貌，并统计其不同尺寸数量密度。检测并分析钢中的总氧含量和夹杂物尺寸及数量随初始铝氧含量的变化。基于动力学模型，分析在RH精炼脱氧过程中不同铝氧过饱和度对Al₂O₃夹杂物的生成及去除的影响。结果表明，提高初始铝氧过饱和度可显著降低Al₂O₃夹杂物的临界形核半径，且脱氧初期形核长大过程中生成的夹杂物具有较大的初始尺寸；较大尺寸夹杂物在RH条件下更易聚集并加速上浮，从而有效降低精炼终点夹杂物数量密度和总氧含量。动力学计算结果与工业试验观察具有良好一致性，通过合理调制RH精炼前钢液氧含量及加铝量来调节铝氧过饱和度，可较好地控制Al₂O₃夹杂物生成与去除。

针对LF+VD精炼工艺生产管线钢时钙处理效果不稳定问题，制定了（Ⅰ）双钙线处理、（Ⅱ）硅铁+钙线处理、（Ⅲ）常规钙线处理三种钙处理工艺。通过工业试验跟踪了三种钙处理工艺对钢液、钢渣成分及夹杂物演变的影响规律，得出最佳钙处理方式和最佳配钙量计算区间。结果表明，方式（Ⅲ）夹杂物直接转变为CaO-Al₂O₃系，方式（Ⅰ）和（Ⅱ）夹杂物由Al₂O₃先转变成CaO-MgO-Al₂O₃和CaO-Al₂O₃系，而后全部转变成CaO-Al₂O₃系。三种方式中，方式（Ⅱ）顶渣成分控制比较稳定，夹杂物成分更接近目标12CaO·7Al₂O₃，夹杂物数量降幅最明显，且DS类夹杂物评级最优。对比不同钙处理方式T.Ca和T.O含量与夹杂物关系，结合夹杂物评级结果，得出最佳配钙量计算区间为w（T.Ca）/w（T.O）在1.020~1.250。

为了明确铝脱氧无取向硅钢连铸过程水口结瘤机理，采用扫描电镜、阴极发光仪和FactSage 8.2热力学软件，对结瘤物的形貌成分以及分层结构进行了研究。结果表明，塞棒和浸入式水口处的结瘤物成分、大小和来源有所不同，塞棒处结瘤物呈致密堆积状，平均成分为65%Al₂O₃-20%SiO₂-15%CaO，结瘤物的尺寸偏大，大部分结瘤物为20~30 μm。浸入式水口出钢口处结瘤物呈松散的堆积状，Al₂O₃、SiO₂、CaO和CaF₂平均质量分数分别为53%、35%、5%和7%，浸入式水口中结瘤物尺寸偏小，基本上在10 μm以下。浸入式水口处的结瘤物主要来源于中间包夹杂物，塞棒处结瘤物主要来源于卷渣类夹杂物。浸入式水口出钢口处结瘤物存在明显的分层结构，即水口本体脱碳层、凝钢层、夹杂物致密结瘤层、夹杂物疏松结瘤层、凝钢层、表面疏松结瘤层。

采用大样电解法结合SEM-EDS夹杂物分析，研究了钙质覆盖剂和镁质覆盖剂对大包换包过程交接坯中大型夹杂物的总含量，以及不同尺寸和类型夹杂物含量分布的影响。结果表明，使用钙质覆盖剂的连铸坯中夹杂物总含量约是使用镁质覆盖剂连铸坯中夹杂物总含量的1.24倍。钙质覆盖剂样品中尺寸在30~100、100~200 μm内的大型夹杂物含量分别为镁质覆盖剂的1.36倍和1.12倍，但200 μm以上的大型夹杂物含量差别不大。从夹杂物类型来看，钙质覆盖剂连铸坯中Al₂O₃夹杂含量低于镁质覆盖剂连铸坯，但CaO-Al₂O₃夹杂、CaO-Al₂O₃-SiO₂夹杂、SiO₂夹杂以及保护渣夹杂含量均高于镁质覆盖剂连铸坯。总体看来，相较使用钙质覆盖剂的交接坯，使用镁质覆盖剂的交接坯质量得到了改善。

针对钢种切换等小样本场景下连铸坯碳含量预测精度低、参数适配困难的问题，提出融合双重机器学习（DML，Double Machine Learning）与迁移学习的因果迁移模型。基于某钢厂500条小样本和2 000条大样本数据，利用DML从37项参数中筛选14项核心因果特征，通过迁移学习将大样本工艺规律迁移至小样本目标域，并采用分层微调策略适配钢种特性。试验表明：该模型均方误差（MSE）为0.000 001 14，均方根误差（RMSE）为0.001 065 39，平均绝对误差（MAE）为0.000 834 41，平均绝对百分比误差（MAPE）为0.29%，Pearson相关系数达0.981 648 21；在连铸坯平均碳质量分数±0.001 0%、±0.001 5%、±0.002 0%偏差区间内预测命中率分别为63.64%、82.83%、94.95%，且训练时间显著缩短。该模型实现了小样本场景下精准预测与参数适配的闭环，为冶金领域小样本智能预测提供了可靠方案。

通过建立5万t二氧化碳捕集生产线，采用PSA变压吸附法和液化提纯法的综合方法，将石灰窑尾气中CO₂的体积分数由18%提高至99.8%，将捕集提纯后的气体运送至炼钢转炉作为顶吹气体和底吹气体使用，生成的CO气体作为石灰窑燃料燃烧，形成了CO₂捕集回收循环利用工艺。通过FactSage软件计算了转炉不同冶炼阶段CO₂参与反应的特性并通过工业试验得到了验证，转炉全程复吹CO₂会造成钢水洁净度恶化并加剧耐材侵蚀，通过优化喷吹模式，碳氧积降低0.000 3，炉底侵蚀速率与N₂/Ar工艺相当，同时转炉终点N质量分数降低3×10^-6，煤气CO转化率达到76.2%，吨钢粗灰产量降低8.1%，取得了明显的经济效益。

钢包精炼渣易粉化形成粉尘，阻碍生产并污染环境。鉴于此，探索将钢包精炼渣作为补充胶凝材料，部分替代普通硅酸盐水泥制作标准胶砂试块，研究钢包精炼渣替代量、粒径、水灰比对试块抗压强度的影响，并采用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）检测试块断面微观结构和水化产物。强度试验结果显示：随钢包精炼渣替代量的增加，试块抗压强度逐渐降低，在20%掺入量养护28 d时，抗压强度为33.05 MPa；随精炼渣粒度减小，试块抗压强度先增后降，粒度为48~150 μm（100~300目）时最优，28 d抗压强度为38.71 MPa；水灰比由0.48增大到0.55时，抗压强度逐渐减小，28 d抗压强度由38.32 MPa下降到33.40 MPa。水化产物和微观结构检测表明：钢包精炼渣的替代抑制了水化产物C-A-S-H的形成，增加了试块中的孔隙。综上，钢包精炼渣部分替代325水泥，替代量应控制在20%以下，粒径48~150 μm，水灰比尽量低为宜。