为提升转炉炼钢过程的智能化控制水平，综述了转炉终点控制与炉渣泡沫化预测模型的研究进展。通过系统梳理相关研究，分析了终点控制模型从静态控制的机理模型、增量模型与智能式模型向基于副枪、烟气和图像数据的动态控制模型演进的历程；探讨了炉渣泡沫化预测模型由基于音频、图像和烟气的单模态预测模型朝着结合这些数据源的多模态预测模型方向发展的趋势。综述表明，现有模型已在理论上与工业应用中取得一定成效，但在复杂工况下的鲁棒性、可解释性以及对高质量数据的依赖性仍是其主要挑战。指出未来将冶金机理与数据驱动方法深度融合，并发展高效的多模态信息融合方法，是提升模型预测精度与鲁棒性的关键方向。

VD（Vacuum Degassing）精炼能够有效脱气、脱硫、改性并去除钢中非金属夹杂物，但在实际应用中发现精炼结束后钢中出现较多低熔点大尺寸夹杂物和铝含量损失大的问题。针对该问题，综述了VD精炼对非金属夹杂物和钢液铝损的影响，重点分析了低熔点大尺寸夹杂物和铝损的形成机理、产生原因和控制策略。结果表明，低熔点大尺寸夹杂物的生成机理主要有两种：卷渣和内生。控制VD精炼后期的搅拌强度可以控制“卷渣”类夹杂物；降低精炼渣中CaO活度、提高Al₂O₃含量、降低钢中[Al]含量、控制钢中[Ca]含量可以控制“内生”类低熔点大尺寸夹杂物。通过降低VD初始铝含量、适当提高渣碱度（w(CaO)/w(SiO2)）和Al₂O₃含量，可以降低VD处理过程中钢液的铝损。

短流程炼钢是推动我国钢铁工业绿色低碳发展的重要方向，其中电弧炉作为核心装备，其熔池的搅拌效果与冶金效率已成为制约短流程普及的关键瓶颈。结合物理模拟与数值模拟方法，系统研究了三孔底吹电弧炉在不同底吹气体流量及侧底复合吹炼条件下的流动行为与混匀特性。试验采用1∶8的水模模型，设置不同底吹、侧底复合吹炼与流量条件，通过物理模拟探究熔池的混匀特性；同时构建CFD三维模拟模型，分析不同底吹参数下的钢渣界面速度分布。研究结果表明：底吹气孔位置对熔池搅拌和钢渣界面传质具有显著影响，混匀时间随气孔远离中心而增加，而钢渣界面死区面积呈先降后升趋势，最优气孔位置为0.4R～0.5R。在单一底吹条件下，存在最佳底吹流量区间（0.1～0.32 L/min，对应工业尺度20～60 L/min），超过该范围搅拌效率饱和。侧底复吹可形成贯通循环流场，显著提升混匀效率；但随着底吹流量超过0.63 L/min（工业尺度120 L/min），混匀效率反而下降。研究结果可为电弧炉吹炼工艺优化提供理论依据，对提升短流程炼钢效率、降低能耗和碳排放具有重要意义。

高废钢比条件下电弧炉冶炼过程中炉渣T.Fe含量较高，同时炉渣T.Fe含量是影响脱磷效果和钢铁料收得率的重要因素。目前主要采用喷吹碳粉来调控炉渣中T.Fe含量，因此优化碳粉喷吹参数对提升电弧炉冶炼质量具有重要意义。以某厂60%废钢比条件下的电弧炉冶炼过程为研究对象，聚焦碳粉喷吹流量对炉渣T.Fe调控作用，系统分析炉渣T.Fe含量变化规律，探究其对脱磷效果的影响机制。研究结果表明：废钢熔清后随供氧推进，炉渣T.Fe含量呈逐步上升趋势，终渣T.Fe质量分数最高可达35%；碳粉喷吹可有效降低炉渣T.Fe含量并改善脱磷效果，但其流量存在最优调控范围，低于60 kg/min时冶炼中后期渣中T.Fe含量持续升高，高于90 kg/min则导致碳粉饱和浪费；碳粉喷吹通过降低炉渣中FeO复合相占比、提高富磷2CaO·SiO₂相比例来强化脱磷，当流量控制在55～70 kg/min时效果最佳；相较于不喷吹碳粉工况，喷吹碳粉终点炉渣平均T.Fe质量分数从29%降至20%，平均脱磷率从60%提升至80%。

炉渣的发泡性能对电弧炉埋弧操作与电能效率具有重要影响。针对CaO-SiO₂-FeO-Al₂O₃-MgO五元渣系，首先在均相熔融条件下系统考察其发泡行为。基于热力学计算确定组分范围（w(FeO)=21%～30%、w(MgO)=3%～7%、碱度1.0～2.2），结合单因素试验与物性参数分析得出：FeO质量分数由21%增至25%时，泡沫化指数因黏度下降而显著提高；继续增至30%时，因密度与表面张力上升，增幅趋缓；碱度提高使泡沫化指数呈非单调变化，在1.25处出现极小值，1.7处出现极大值，此为黏度降低与表面张力、密度增大共同作用的结果；MgO含量对泡沫化指数影响较小，因其对黏度与表面张力的调节能力有限。此外，通过开展高温固液两相试验（液相成分相近），发现固体颗粒含量对发泡行为的影响呈抛物线型变化。

钢铁工业作为高碳排放行业，其CO₂排放量约占全球总量7%，在“双碳”的大背景下，亟须发展碳减排与CO₂资源化利用技术以促进行业绿色转型。精炼作为炼钢工序中的重要一环，目前CO₂在该环节的应用仍较为有限，尤其是在常压条件下对超低碳Fe-C合金体系的研究尚不充分。通过FactSage热力学计算与高温热态试验方法，系统研究了CO₂参与超低碳Fe-C合金熔体的反应机理，重点分析了CO₂喷吹流量、温度及喷吹时间对熔体碳含量演变的影响。结果表明，CO₂喷吹会引起熔体增碳，增碳速率随流量和温度的升高而显著提高，CO₂流量从40 mL/min增至80 mL/min时，增碳速率由0.001 81%/min提高至0.003 19%/min，增幅达76%；长时间喷吹后熔体碳质量分数最终稳定在0.11%左右，达到动态平衡。该研究为CO₂在超低碳钢精炼中的工业应用提供了理论依据与工艺参数支持。

马口铁采用Al脱氧，会生成大量硬质的Al₂O₃夹杂。而该钢种的冷轧薄板对表面质量有较高要求，故需控制含铝类硬质夹杂的数量及形态，钙处理工艺能够改善氧化铝夹杂物的形态和粒径。通过工业试验及热力学计算钢中钙和硫含量对氧化铝夹杂改性的影响，并研究了温度对夹杂物类型的影响。工业试验结果表明，钙处理3 min后夹杂物的平均粒径由2.01～2.61 μm降低至1.44～1.60 μm，夹杂物的数量密度由29.85～46.51个/mm²升高至69.85～94.91个/mm²；LF出站时，夹杂物的平均粒径升高至1.82～2.43 μm，夹杂物的数量密度降低至39.95～53.05个/mm²。精炼至浇铸过程中，由于钢液温度降低，导致CaS夹杂析出，使得液态窗口变窄。因此，钢液成分对钙处理改性夹杂物效果影响很大，合理的控制钢液成分，能使钙将Al₂O₃夹杂改性为液态的钙铝酸盐，降低水口结瘤的风险。

铁路换轨时存在频繁的撞击和接触，对钢的力学性能要求严格，因此常采用高锰钢材料，为了调研非金属夹杂物对高锰钢性能的影响，对国内某钢厂生产的铁道辙叉高锰钢LF精炼过程中钢、渣和非金属夹杂物的成分、数量、形貌和尺寸的演变展开研究。结果表明：该高锰钢主要夹杂物为MnO-Al₂O₃-MgO-CaO-SiO₂-MnS系夹杂物。LF进站钢中夹杂物主要为MnO-SiO₂-CaO-Al₂O₃-MgO系复合夹杂物，尺寸在1.01～43.98 μm，形状为规则球形；LF出站脱氧合金化后形成的夹杂物的尺寸与数量明显变小，大尺寸夹杂物变为CaO-Al₂O₃-MgO-MnO系夹杂物，形状不规则，夹杂物中不再含有SiO₂，夹杂物中Mn含量也大大减少。经过LF精炼，夹杂物平均直径、最大直径、数密度和面积分数总体均呈现下降趋势，渣的碱度总体上升，钢中T.O质量分数从16.90×10^-6降低到6.65×10^-6，脱氧效果较好。FactSage热力学计算结果表明，随着钢中T.Al含量的增加，夹杂物中Al₂O₃和CaS逐渐增加；随着钢中T.Ca含量的增加，夹杂物中CaS和CaO逐渐增加、Al₂O₃逐渐减少，计算结果与实际结果有较好的对应。

浸入式水口作为决定结晶器内钢液流场的关键因素之一，在抑制液面波动过大、防止弯月面保护渣熔化不良和调节结晶器内钢液流场等发挥着不可替代的作用。采用高温定量测速和数值模拟的方法，研究了内径为38 mm和48 mm的凸底浸入式水口和内径为48 mm的波浪底水口在不同拉速下对840 mm×180 mm断面连铸结晶器内的流场、氩气气泡分布、液面波动、凝固和夹杂物捕获的影响。用高温测速仪测量了拉速为0.8、1.0、1.2 m/min，内径为38 mm凸底浸入式水口的结晶器表面流速，发现测量结果和数值模拟计算的结果吻合良好，从而验证了数学模型的可靠性。模拟结果表明，当拉速为1.2 m/min时，内径为48 mm的波浪底水口的结晶器表面流速较小，气泡分布更加均匀，整体液面波动较合理，凝固坯壳生长均匀，小于等于150 μm的夹杂物捕获数量更少，总体效果最佳。

针对200 mm×800 mm双流板坯结晶器，采用1∶1比例的水模型物理模拟试验和基于VOF多相流与DPM离散相模型的数值模拟，系统研究了水口结构参数（底部形状、倾角、插入深度）和工艺参数（吹气量）对结晶器内流场特性及渣层行为的影响。研究发现，凹底水口配合18°倾角的组合能显著降低液面波动和流速，提高流场稳定性；插入深度150 mm可有效减弱流股对液面的扰动；吹气量4～6 L/min 时渣层覆盖均匀，避免钢液裸露。研究揭示了水口底部形状和倾角的主导作用，提出了优化参数组合，为特殊断面板坯连铸工艺的稳定性和铸坯质量提升提供了理论依据与实践指导。

为研究稀土电渣重熔后在钢锭中再分布情况，运用计算流体力学方法，对铸锭过程中稀土与钢液相互作用、传热规律及凝固偏析进行模拟。实现对铸锭中温度场、流场分布和凝固偏析的可视化，分析了关键参数对稀土分布影响。研究表明：浇铸温度由1 550 ℃升至1 650 ℃时，钢锭各部分稀土偏析均有不同程度减少，其中上部中心质量分数0.075%偏析区的水平半径缩减约0.01 m；钢液入口流速由11.66 t/min增至13.60 t/min时，中心偏析均明显减少，其中顶部质量分数大于0.06%偏析区的水平覆盖范围缩小约0.02 m；稀土添加质量分数由0.048%至0.08%时，顶部偏析区的水平半径扩宽约0.15 m。

通过碳氧反应热力学计算和钢液中产生CO的理论分析，高氧搪瓷钢液本身在凝固时不会产生气泡，在连铸时需要控制中包覆盖剂、连铸保护渣中的碳含量。采取中试试验和连铸生产的方式，得出随着高氧搪瓷钢中活度氧值的增加，钢中全氧含量相应地增加，钢中夹杂物数量增多，最大夹杂物尺寸呈增大趋势，当活度氧值达到0.028 5%时，最大夹杂物尺寸超过30 μm。钢锭中合金收得率随着钢液中活度氧值的增加而降低，当活度氧值由0.011 6%增加到0.028 5%，钢锭中锰的收得率由93%下降到84.2%，铌的收得率由76.2%下降到68%。高氧搪瓷钢连铸坯中夹杂物呈球形，主要由氧化物和硫化锰组成，氧化物中以氧化锰为主，硫化锰分布在氧化物的表面，上述夹杂物均为塑性夹杂，在轧制过程中与钢板同步变形。质量良好的连铸坯，经热轧、冷轧和涂搪后，产品使用效果良好。