钢渣是炼钢过程中的主要副产物，含有多种有价组元，但目前钢渣主要用于筑路和建筑材料。为了节约资源和保护环境，日本在钢渣高效资源利用方面进行了大量的研究，充分挖掘了钢渣的潜在价值。总结了近些年来日本在钢渣中有价组元分离提取、钢渣循环利用、钢渣在农业及海洋工程中应用等方面的前沿性研究，分析了各方法的原理和技术特点，并对我国钢渣资源化利用提出了建议和展望。

基于对连铸旋流井沉泥的成分分析及Factsage理论计算，进行了预脱硅剂的成分设计及渣剂配制。熔化性能测定及脱硅效果评价试验结果表明，随着w(CaO)/w(沉泥)不断增加，脱硅剂的熔化温度先降低后升高，熔化时间先减小后增大，熔速先增大后减小，脱硅率和金属Fe回收率先上升后下降，且当w(CaO)/w(沉泥)=20%时，脱硅剂熔化温度最低，熔化时间最短，平均熔化温度和流动温度分别为1155.0℃和1216.4℃，熔化时间为30.6 s，反应的脱硅率和金属Fe回收率最高，分别达到79.07%和85.78%。

转炉渣是在炼钢过程中产生的废弃物，产量巨大但由于含有有害元素S、P等而不能在冶金领域综合应用。目前转炉留渣操作可从根本上减少炉渣新渣的产量，采用碳质还原剂对熔渣进行气化脱磷，可以解决溅渣护炉期间，留渣操作过程中磷元素的循环富集问题。从动力学上研究分析溅渣护炉期间熔渣气化脱磷的可行性，结果表明：P₂O₅在转炉熔渣中的气化脱磷反应以其在熔渣中的扩散传质速率为限制因素，通过试验确定了P₂O₅还原反应的速率方程式，并对其进行了试验验证。为转炉熔渣气化脱磷提供了理论依据和技术参考。

邯钢在RH真空脱碳实践中发现，在一定条件下，脱去质量分数100×10^-6的碳并不需要质量分数133×10^-6钢中的溶解氧，而是更低；或者说，RH真空脱碳过程所需氧碳比远小于1.33，低的可达0.8以下。以此为基础，优化了RH真空脱碳工艺。在保证钢成分稳定前提下，RH真空脱碳结束氧质量分数不断降低，DC03钢RH脱碳结束溶解氧质量分数最低达到66×10^-6，DC06钢RH脱碳结束溶解氧质量分数最低达到125×10^-6。而且实现DC06级IF钢8炉整浇次RH脱碳结束溶解氧质量分数达到190×10^-6以下，DC03钢8炉整浇次RH脱碳结束溶解氧质量分数达到170×10^-6以下，RH脱碳结束溶解氧含量的降低为钢水洁净度的提高创造了良好条件，取得了非常好的效果。此外定量分析了RH吹氧量和RH真空槽体增氧的影响。通过取样分析，在RH脱碳后期，即使此时钢中碳质量分数已经较低（20×10^-6~100×10^-6），而钢中存在较高溶解氧时，完成脱碳也不需要过高氧碳比，RH真空脱碳过程亦无需过高氧势或大量过剩钢中溶解氧。

介绍了某钢厂在螺纹钢生产中采用富氮铝灰作为预脱氧剂和增氮剂，分析了出钢过程钢包底吹气体差异造成的影响，为后续螺纹钢生产成本降低提供借鉴。通过在120 t顶底复吹转炉出钢过程向钢包内加入富氮铝灰进行增氮脱氧的工艺试验研究，分析了底吹氮氩气体对富氮铝灰增氮及脱氧效果、富氮铝灰中氮的收得率的影响。试验结果表明：螺纹钢使用富氮铝灰增氮脱氧工艺切实可行，且工艺有明显优势。在工业化生产条件下，钢包底吹气体采用氮气，加入1 kg/t的富氮铝灰，可提升螺纹钢氮质量分数25×10^-6，同时合金中硅收得率提高0.91百分点、锰收得率提高0.87百分点，且随着富氮铝灰加入量的增加，富氮铝灰中氮的收得率呈下降趋势，与其它工艺增氮效果趋势一致。

为研究X65MS管线钢LF精炼过程的渣脱硫能力，对其精炼过程进行取样分析。结果表明，精炼渣中存在的高熔点固相CaO将使得渣系熔点升高，流动性及夹杂物吸收能力变差，需对渣系成分进行优化。利用Factsage软件进行活度、黏度计算，得出精炼渣中钙铝比控制范围1.5~2，碱度控制范围5~7.5，MgO质量分数4%左右可以保证高碱度渣的低熔点区域面积最大。基于上述分析，结合KTH硫容量计算结果以及等温线三元相图得出合理的CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂渣系成分范围：w（CaO）=49%~59%、w（Al₂O₃）=29%~37%、w（SiO₂）=8%~14%、w（MgO）=3%~5%。优化渣系的工业应用结果表明，精炼渣熔点处于试验所要求低熔点区，钢中氧化物夹杂数量显著下降，钢中氧化物夹杂尺寸低于5 μm的数量占比增多，钢液中的S质量分数降低至10×10^-6。

为研究RH精炼顶喷脱硫剂过程中颗粒的利用情况，采用数值模拟的方法，建立了RH钢液熔渣氩气三相体系流动模型，并在此基础上建立了喷粉脱硫过程顶喷脱硫剂粒子在钢液中运动和反应，以及钢液硫含量变化的数值模型。实现了对RH顶吹喷粉脱硫过程的可视化，分析了喷吹粒子与钢液反应的情况。研究表明，脱硫剂与钢液的直接脱硫反应占主要部分，熔渣与钢液的持续反应占次要部分；小颗粒脱硫剂更容易从真空室逃逸，尽管只有约20%~30%的0.2~0.3 mm脱硫剂颗粒进入钢液，但由于其粒径小，等质量条件下与钢液反应接触面积最大，其对脱硫反应的贡献也较大；0.1~0.3 mm的脱硫剂粒子对总体脱硫的贡献程度超过87%，拟合曲线得到脱硫剂的最优粒径为0.18 mm。

在1 600 ℃下使用硅钼炉研究了常压条件下硫含量对钢液钙处理后夹杂物瞬态演变的影响。钙处理过程中生成瞬态的CaS，随着钙处理的进行CaS的含量会不断减少，CaO和Al₂O₃的含量会逐渐增加。硫含量主要会影响夹杂物中的CaS的含量，随着钢中硫质量分数从60×10^-6增加至200×10^-6，钙处理第30 min时钢中CaS夹杂物质量占比从7.62%增加至22.77%，硫含量对夹杂物尺寸影响不大。随着保温时间的增加，钢液内的夹杂物的主要转变路径为CaS-Al₂O₃→CaS-CaO-Al₂O₃→CaO-Al₂O₃。研究结果表明，钙处理过程中瞬态CaS夹杂物分解的主要原因是钙的挥发导致钢中钙含量降低。针对钙处理过程中钢液内溶解钙含量变化进行动力学分析，计算了钙在常压条件下的传质系数为5.7110^-5m/s，真空条件下钙挥发速率约为常压条件下的4~6倍。使用Factsage 8.2对钙处理过程中夹杂物的转变进行了热力学计算，分析了不同钙含量下夹杂物的转变，热力学计算结果与试验结果一致。

根据相似原理建立1∶3水模型，对某厂薄板坯连铸中间包密封箱式冲击区结构进行优化。结果表明：使用长水口和稳流器可抑制冲击区液面剧烈波动，示踪剂流出挡墙时间增加1倍；不同形状的稳流器可不同程度的改变冲击区的流动状态；挡墙适当向长水口移动，冲击区流动不合理区域充分减少。最优方案为使用长水口和有檐波浪底稳流器，且挡墙距长水895 mm，滞止时间由58.45 s增长到73.45 s，死区比例由11.60%降为5.72%，钢水在中间包内平均停留时间增加了6.66%。

针对厚度170 mm的Q235钢板坯的内部质量问题，构建了板坯凝固过程中的多物理场耦合模型，考虑了传热、溶质传输、钢液流动及电磁搅拌等因素。通过分析二冷电磁搅拌工艺参数对铸坯传热、凝固、流动及溶质偏析的影响，揭示了其内在规律，并通过工业试验进行了验证。结果表明，随着二冷电磁搅拌电流的增加，铸坯内部钢液流速加快；施加180 A电流时，钢液在初生坯壳内部流动形成了三环流，其钢液最大流速为0.094 m/s，能够搅动钢液中的溶质，能够促进溶质迁移。而施加超过250 A电流的电磁搅拌时，过大的二冷电磁搅拌电流容易导致铸坯两侧溶质分布不均匀。

通过工业试验流程取样和夹杂物生成热力学计算，详细分析了X80管线钢精炼与浇铸过程中夹杂物的演变规律，重点讨论了精炼过程钙处理、浇铸时钢水二次氧化及温降对夹杂物的影响。结果表明，LF精炼结束时，夹杂物主要由MgO-Al₂O₃-CaO和MgO-Al₂O₃组成，尺寸分布在1~5 μm，其中1~2 μm的夹杂物占51.5%，2~5 μm的夹杂物占46.6%。RH精炼结束后钢中总氧质量分数（T.O）从LF精炼结束时的0.0030%降至0.0013%，N质量分数从0.0058%降至0.0049%；夹杂物数量密度从17.16个/mm²减少至9.62个/mm²，去除率达到43.9%；表明RH精炼脱气和夹杂物去除效果显著。钙处理后夹杂物中Al₂O₃和MgO含量减少，CaS的含量显著增加，夹杂物主要为MgO-Al₂O₃-CaO和CaS-Al₂O₃-CaO两类，数量密度增加至37.69个/mm²。连铸中间包内，夹杂物中Al₂O₃含量增加、CaS含量基本不变、CaO含量降低，主要为CaS-MgO-Al₂O₃-CaO。夹杂物热力学计算结果表明，钢中Ca质量分数在0.0006%~0.0016%时，夹杂物成分将落在低熔点区域；钢液二次氧化后，夹杂物中Al₂O₃含量将增加、CaS含量将降低、CaO含量将增加；钢液温降过程中，夹杂物中Al₂O₃、MgO与CaS含量将增加，CaO含量将减小。工业试验中，由于中间包内钢液二次氧化和温降迭加作用，导致夹杂物中Al₂O₃含量增加，CaS基本不变、CaO含量降低；热力学计算结果与试验取样分析结果一致。

钢铁流程是系统、动态的，通过推动多工序层流协同运行可促进智能化水平的提升。而精炼区域存在工序路径复杂、交叉节点多等问题，阻碍了工序协同运行，因此需要从流程角度出发针对精炼区域进行专线路径、工序技术和界面技术的优化。采用专线化路径的生产方式后，单精炼路径数量由16条精简至4条，路径交叉数大幅减少，精炼工序有序度提高。通过优化精炼工艺、规范操作和链接技术，RH精炼周期比优化前减少7 min，转炉－RH和RH－连铸间传搁时间分别缩短3.6 min和7.2 min。随着精炼区域专线化比例增大，流程运行的不确定性减小，炼钢区段总作业时间降低，产线效率提高。稳步推进精炼区域专线化，是有效推动和实现全流程智能化调控的重要基础工作。