炼钢

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1. RH真空精炼的发展现状和展望

曾帅, 姜媛馨, 张晗, 孙乙力, 罗洪杰, 雷洪,

炼钢 2025, 41 (1): 1-11.

摘要（634）

PDF（pc）（1360KB）（205）

RH真空精炼具有良好的精炼效果，被广泛应用于生产低碳钢、超低碳钢等优质钢材。在几十年的发展过程中，RH精炼功能不断丰富，衍生出多种类型的RH装置。冶金工作者们也对RH的精炼过程展开过诸多研究，提出了许多RH流场、脱碳、脱硫和夹杂物传输行为的数学模型。分析了RH装置结构和精炼功能的演变，给出了RH内流场、脱碳、脱硫和夹杂物传输行为的数学模型的联系和差异，展望了RH装置的发展趋势和RH理论研究发展方向。

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2. 电弧炉冶炼超低碳汽车用钢的工艺实践

彭飞, 王立辉, 张庆宇, 赵晓磊, 宋帅, 孙江波

炼钢 2024, 40 (4): 74-79.

摘要（472）

PDF（pc）（6424KB）（102）

介绍了“废钢管理→EAF→RH真空处理→板坯连铸”工艺生产超低碳汽车板DC04钢的情况，针对短流程冶炼过程中C、N及残留元素难以控制的问题，围绕反应原理及生产流程进行了重点分析，并分别采取了从废钢管理、电炉、真空精炼到连铸全过程的针对性工艺改进方案及技术性措施，包括建立废钢数字化管理模式、优化电炉终点控制及废钢预热工艺、RH真空度精确控制及渣系优化、连铸原辅料标准修订及过程参数优化等措施，将钢中碳、氮元素质量分数分别降至25×10^-6、30×10^-6以下，钼、镍、铜、硼残余元素质量分数分别降至0.02 %、0.05 %、0.08 %、0.000 6 % 以下，满足超低碳汽车板DC04钢的标准要求，提升了产品质量。

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3. 邯钢新区铁钢界面汽车“一罐到底”运行实践

刘志朝, 程子波, 王宗德

炼钢 2024, 40 (4): 85-90.

摘要（406）

PDF（pc）（7405KB）（65）

河钢集团邯钢新区系邯钢东区退城整合搬迁项目，受山区地形及土地面积限制，该项目采用紧凑式布局，高炉到转炉最近距离450 m，吨钢占地面积仅0.3 m²，铁钢界面采用汽车“一罐到底”模式进行铁水驳运，铁水罐受铁完毕后10 min即可拉到炼钢生产，并运用了数字、物联网等新技术加以辅助，经过投产以来的改进优化，新区铁水罐周转率达到7.0 次/日、进炼钢铁水温度1 440 ℃、“一罐到底”比例99 %，较搬迁前分别提高4.0 次/日、98 ℃、39百分点；铁水温降降低到
82 ℃，较搬迁前减少81 ℃，界面热量损耗大幅降低，为炼钢工序增钢降耗创造了有利条件，符合国家节能减排的理念，对行业“双碳”战略具有一定借鉴意义。

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4. 螺纹钢采用富氮铝灰增氮脱氧工业试验研究

贾庆贤, 魏国立, 胡绍岩, 丁万武

炼钢 2025, 41 (5): 30-34.

摘要（380）

PDF（pc）（574KB）（22）

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。

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5. 转炉炼钢几个关键技术的研究进展

李长海, 徐安军, 刘旋

炼钢 2024, 40 (1): 1-8 .

摘要（346）

PDF（pc）（1984KB）（278）

转炉炼钢作为世界上冶炼高品质钢的主要炼钢方法，其技术的进步与发展对钢铁行业节能减排、降本增效具有巨大的推动作用。介绍了我国转炉炼钢几个关键技术的研究及进展。通过从理论分析和实践探索两个方面研究了废钢的熔化行为，揭示了废钢熔化机理；分析和总结了喷吹方式、底吹工艺等对转炉熔池流动特性的研究；从冶金机理和数据模型两个方面介绍了转炉终点控制技术的发展现状和展望；最后从整体优化冶金流程角度出发，从数学建模到平台仿真介绍了炼钢精炼连铸一体化技术进展以及存在问题。转炉智能化发展需要更多的设备、方法和技术的支撑，转炉智能化炼钢是涉及冶金、自动化、计算机等多学科的综合实践应用案例。

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6. 超低碳钢连铸过程中间包覆盖剂结壳机理研究

凌海涛, 吴锦圆, 王海军, 常立忠, 仇圣桃

炼钢 2023, 39 (2): 36-41.

摘要（338）

PDF（pc）（5489KB）（195）

通过工业试验和热力学计算研究了超低碳钢连铸过程中间包覆盖剂成分变化、物相组成以及发生结壳机理。结果表明，RH精炼出站时，钢包顶渣氧化性较高且渣中w(CaO)/w(Al₂O₃)偏低，顶渣成分需要进行改质处理；浇铸过程中由于大包下渣、引流砂的混入以及覆盖剂间相互混合，使得连铸过程中覆盖剂成分发生明显变化；高温下液相中镁铝尖晶石优先生成，促进了钙铝黄长石相和CaO·TiO₂相的形核和长大，进而引起中间包覆盖剂发生结壳。为此，需要严格控制浇铸末期大包下渣，将原始覆盖剂中SiO₂、MgO质量分数分别调整为（10±2.5）%、5.0 %～7.5 %，以抑制钙铝黄长石和镁铝尖晶石相的析出。

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7. 基于机器学习算法的“全三脱”工艺转炉终点预测

张聪聪, 董文亮, 季晨曦, 李海波, 陈斌, 赵长亮

炼钢 2023, 39 (4): 28-36.

摘要（332）

PDF（pc）（5876KB）（61）

建立精准的转炉终点预测模型对生产效率和钢液洁净度的提升尤为重要。以首钢京唐钢铁联合有限责任公司“全三脱”工艺转炉为
研究对象，对历史生产数据进行皮尔逊相关性分析，得到与转炉终点温度、碳含量最相关的15个自变量。利用BP神经网络、极限学习机（ELM）和支持向量机（SVM）3种机器学习算法分别建立了转炉终点预测模型。随后选取160组新样本数据来检验3种模型的预测精度，结果表明：SVM模型下转炉终点温度、碳含量预测模型精度更高，终点温度预测误差在±15 ℃内的命中率为90.6 %，终点碳质量分数预测误差在±0.01 %内的命中率为93.8 %。另外，基于支持向量机算法建立的转炉终点预测模型，全三脱工艺比常规工艺的终点温度误差±15 ℃内、碳质量分数±0.01 %内命中率分别提高了9.1百分点和14.4百分点。

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8. 2025年1期封面目录

炼钢 2025, 41 (1): 0-0.

摘要（330）

PDF（pc）（292KB）（42）

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9. Mg处理对厚板中第二相粒子、HAZ组织及韧性的影响

张玉旗, 张银辉, 杨健

炼钢 2023, 39 (2): 1-17.

摘要（278）

PDF（pc）（38913KB）（62）

综述了Mg对钢中第二相粒子、HAZ组织及韧性的影响，同时讨论了w(Ti)/w(N)及Al、Nb和B等合金元素对Mg处理钢板组织和性能的影响。当w(Mg)=27×10^-6时，HAZ中IAF体积分数最高，为55.4 %，能够促进IAF生长有效夹杂物尺寸集中在2 μm左右。随着Mg含量增加，钢中纳米TiN粒子增量细化析出，HAZ的低温冲击功值随着纳米TiN粒子的体积密度增加呈直线关系上升。对于铁素体船板钢，Mg处理后促进了晶内针状铁素体的生长，添加49×10^-6的w(Mg)后，-40 ℃焊接热影响区的冲击韧性从20 J增加到167 J。对于贝氏体海工钢，添加42×10^-6的w(Mg)后，第二相粒子的高温下溶解量大，钉扎力下降，晶粒粗大，-40 ℃ HAZ韧性从加w(Mg)=2×10^-6的201 J降低到加w(Mg)=42×10^-6的58 J。w(Ti)/w(N)保持在3.42左右较为合适，此时第二相析出粒子数量较多，尺寸较小，增强了对晶界的钉扎作用。Al的添加会降低钢的HAZ韧性，当w(Al)=200×10^-6时，-20 ℃的冲击功从201 J降低到75 J。Nb添加后晶粒粗大，增加了钢中的脆性组织，Mg处理钢中加入160×10^-6的w(Nb)后，-40 ℃ HAZ冲击韧性从127 J降低到58 J。B会提高钢的淬透性，在晶界处的偏聚抑制了晶界铁素体的形成，Mg处理钢中加入22×10^-6的w(B)，-40 ℃冲击韧性从40 J提高到141 J。

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10. 真空精炼过程底吹氩气工艺对风电钢中大颗粒夹杂物的影响

罗艳, 杨文, 刘占礼, 姜静宇

炼钢 2023, 39 (2): 28-35.

摘要（274）

PDF（pc）（7154KB）（64）

为提高Q345D风电钢VD精炼过程大尺寸夹杂物的去除效率，展开了VD底吹工艺优化试验研究。在VD真空处理前，方案1即VD精炼高真空的前10 min底吹单孔流量400 L/min、后5 min单孔流量250 L/min条件下，钢中夹杂物主要为高Al₂O₃含量的钙铝酸盐，而优化方案2～3即VD精炼高真空的前10 min底吹单孔流量500 L/min、后5 min单孔流量150～100 L/min条件下钢中夹杂物平均成分为更低熔点钙铝酸盐；VD处理后钢中夹杂物均为低熔点夹杂物。方案1中VD精炼过程大于10 μm和大于15 μm的夹杂物平均尺寸分别增加66.24 %和62.32 %；方案2中大于10 μm和大于15 μm的夹杂物的平均尺寸分别增加23.40 %和33.39 %，尤其夹杂物数密度仅分别增加16.33 %和28.57 %。这充分说明了VD精炼过程高真空的前10 min强搅拌、后5 min中强搅拌的工艺有利于对大颗粒夹杂物的去除，同时减小卷渣概率。

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11. IF钢RH脱碳结束氧含量对钢液洁净度的影响

安超, 李辉, 张普, 李利杰, 杜国峰, 刘晓明

炼钢 2023, 39 (2): 24-27.

摘要（269）

PDF（pc）（5408KB）（196）

以IF钢为研究对象，结合首钢京唐钢铁联合有限责任公司300 t RH生产实际，采用生产密集取样、数据统计、夹杂物扫描电镜等分析手段，对IF钢精炼过程中RH脱碳结束氧含量与脱氧后的夹杂物尺寸、数量等进行了研究。研究发现，RH脱碳结束氧质量分数控制在(290～310)×10^-6时，钢液中产生的Al₂O₃夹杂物最少。基于此，对RH脱碳结束氧含量的控制方法进行研究，发现强制脱碳模式下脱碳结束氧含量命中率高、可控性强，且强制脱碳模式下顶渣氧化性弱于自然脱碳模式，可减少二次氧化导致的Al₂O₃夹杂物的生成。研究并建立吹氧计算模型以保证达到精确控制脱碳结束氧含量，可达到提高钢液洁净度的目的。

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12. Nb微合金齿轮钢晶粒长大行为与析出相的影响

代智鹏, 杨健, 张庆松, 张银辉, 白云, 吴小林

炼钢 2025, 41 (1): 95-104.

摘要（261）

PDF（pc）（3744KB）（57）

高温渗碳可以降低碳排放，提高生产效率，是当前齿轮生产的发展方向。但是高温渗碳过程中容易产生晶粒异常粗大，为此，研究了质量分数0.0166 %Nb微合金化20MnCr5齿轮钢在不同加热温度下的晶粒长大行为与析出相的影响。对原始奥氏体晶粒组织进行观察分析的同时，用碳膜复型的方法萃取纳米析出相，并通过TEM和EDS分析了析出物的形貌和成分。结果表明，在加热过程中，晶粒演变是从缓慢长大，到晶粒异常长大和晶粒快速长大，平均晶粒尺寸由8.90 μm增加至244.83 μm。主要析出粒子有NbC、AlN与NbC+AlN复合粒子，利用Hillert模型对不同温度下较细与较粗晶粒的平均直径进行计算，可以得到了更加精准的奥氏体晶粒长大预测模型。随着加热温度升高，析出相粒子粗大和固溶是导致奥氏体晶粒异常长大的主要原因。

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13. 精炼渣组元对渣系物化性能和耐蚀合金中元素烧损的影响

周荣傲, 龚伟, 王鹏飞, 姜周华

炼钢 2023, 39 (1): 53-59.

摘要（250）

PDF（pc）（1201KB）（95）

在连铸流程生产Incoloy825耐蚀合金时，AOD精炼过程中精炼渣易与合金中Al、Ti元素发生反应造成氧化损失。因此，本研究在1kg MoSi₂电阻炉中通过渣-金平衡试验考察了（CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-CaF₂-TiO₂）精炼渣系不同成分设计对Incoloy825合金Al、Ti氧化烧损的影响，并对渣系的熔点、黏度以及物相性质进行了分析。结果表明：增加 SiO₂的含量能降低平衡时合金中Al、Ti的含量，Al₂O₃组元会造成烧钛增铝的现象，适量TiO₂可以降低Ti元素的氧化烧损。提高渣系中CaO、TiO₂含量能提高精炼渣熔点，渣中SiO₂、Al₂O₃及CaF₂的含量增加会导致熔点下降；高温下精炼渣的黏度变化小且有明显的温度转折点，属于短渣类型，转折温度与熔点的规律一致；精炼渣配比为49.87%CaO-2.13%SiO₂-24.79%Al₂O₃-7.40%MgO-4.79%CaF₂-9.87% TiO₂时，Al、Ti烧损小且熔点和黏度均满足精炼要求。

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14. 120 t LF智能控制系统的开发和应用

孙波, 解养国, 邓南阳, 王勇, 张振海, 夏云进

炼钢 2024, 40 (4): 58-64.

摘要（248）

PDF（pc）（7681KB）（89）

针对LF精炼操作对人工经验过度依赖的问题，马鞍山钢铁有限公司长材事业部基于冶金机理，在120 t LF上开发了温度模型、合金模型、吹氩模型和造渣模型，建立以钢水温度、成分、炉渣三者相互统一的控制模型，利用大数据技术和自学习功能对控制模型进行优化，实现了各模型协同集成和LF智能控制，取得了良好的应用效果，LF自动控制比例达到80 %，终点目标温度±5 ℃命中率达95 %以上，终点成分窄范围命中率（w(Si)±0.02 %、w(Mn)±0.02 %、w(S)±0.001 %、w(Al_s)±0.005 %）达97 %以上，降低LF精炼电耗约4 kWh/t、减少精炼处理时间约5 min，提高了生产效率和钢水质量，对炼钢工序降本增效起到了重要作用。

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15. 脱氧合金化工艺对铝脱氧钢洁净度的影响研究

程林, 王哲, 胡志远, 任强, 张立峰

炼钢 2025, 41 (1): 53-62.

摘要（245）

PDF（pc）（2103KB）（131）

夹杂物是影响钢液洁净度的重要因素，而脱氧过程是钢中内生氧化物夹杂的主要来源。通过实验室试验对铝脱氧钢的脱氧合金化工艺进行研究，对比分析了脱氧合金添加顺序，即“先铝后硅”和“先硅后铝”脱氧工艺。对钢液中夹杂物聚集行为的影响，使用1：1盐酸水溶液酸溶法和酸蚀法对钢中夹杂物的形貌进行了表征。试验结果表明，两种脱氧工艺对钢液中夹杂物的类型并无显著影响，稳定夹杂物都为Al₂O₃夹杂物。采用“先铝后硅”脱氧工艺的钢液更洁净，但是Al₂O₃夹杂物为团簇状；采用“先硅后铝”脱氧工艺的钢液中Al₂O₃夹杂物的平均尺寸更大。酸溶法可观察到“先铝后硅”工艺中Al₂O₃形貌为树枝状、团簇状、球状和多边形块状；酸蚀法可观察到“先硅后铝”工艺中Al₂O₃形貌为团簇状和球状。热力学计算结果表明，铝脱氧后钢液中的溶解氧质量分数会降至10×10^-6以下，再次添加硅则只作为合金元素不参与脱氧反应；而硅脱氧后钢液中的溶解氧质量分数会降至29×10^-6，再次添加铝会继续降低钢中溶解氧质量分数至10×10^-6，并将SiO₂夹杂物还原为Al₂O₃夹杂物，与试验所得结果一致。

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16. 高锰高强IF钢转炉-连铸过程中夹杂物演变与控制

贾刘兵, 罗衍昭, 董文亮, 周海忱, 季晨曦, 温瀚

炼钢 2023, 39 (3): 73-78.

摘要（243）

PDF（pc）（6178KB）（106）

为了摸索高锰高强IF钢钢液洁净度及夹杂物演变规律，采用Thermofisher Explorer 4全自动夹杂物分析仪对转炉-连铸过程中夹杂物进行分析和研究。结果表明：高锰高强IF钢RH结束、中间包和铸坯中全氧含量依次降低，铸坯全氧随着宽度方向由边部向中心位置移动而逐渐增加。高锰高强IF钢RH进站时主要夹杂物为椭球状或球状含有P₂O₅的FeO-MnO夹杂，加铝脱氧后主要夹杂物转变为Al₂O₃夹杂，RH结束、中间包Al₂O₃主要类型为小型块状和不规则形状。铸坯中主要夹杂物为块状、棒状、不规则形状Al₂O₃，尺寸多在10μm以下，边部位置TiN、MnS析出物较少，中心位置MnS析出物进一步增加，也存在少量TiN析出。热力学计算普通IF钢、高锰高强IF钢TiN析出温度分别为1745K、1589K，MnS析出温度分别为1450K、1675K。通过增加铝钛间隔时间、降低脱氧前氧、进行钢包渣改质，高锰高强IF钢钢液洁净度得到显著改善。

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17. 转炉高锰铁水炼钢工艺研究

杨文远, 彭霞林, 王明林, 周军军, 孟华栋

炼钢 2024, 40 (1): 14-18.

摘要（230）

PDF（pc）（743KB）（134）

为了解转炉高锰铁水炼钢情况，对涟钢210 t转炉42炉吹炼终点钢水进行了取样、测温，根据所得到数据计算了锰氧化反应热力学参数（K′_Mn，γ_(MnO)，L_Mn）及炉渣碱度、氧化铁、钢水温度对锰氧化热力学参数的影响。对于吹炼终点钢水与炉渣反应的平衡值及反应偏离平衡状况进行了计算。利用回归分析方法，给出了终点钢中含锰量与转炉吹炼工艺参数关系。吹炼终点渣中平均w（TFe）=20.0 %，终点钢中平均w（Mn）=0.147 %。终渣平均w（MnO）=6.28 %，较正常含锰铁水炼钢终渣高，增加了炉渣流动性，有利于化渣。锰的收得率较低（平均23 %），与转炉炼钢铁水硅含量高、渣量大有关。

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18. 利用Ca、Zr和稀土的氧化物冶金技术最新进展

陈妍利, 杨健

炼钢 2023, 39 (1): 1-16.

摘要（229）

PDF（pc）（3846KB）（167）

为了研究氧化物冶金技术对提高厚钢板焊接性能的影响，归纳总结了国内外利用强脱氧剂Ca、Zr和稀土的氧化物冶金技术的最新进展。随着Ca含量的升高，亚微米级TiN粒子的平均尺寸变化不大，纳米级TiN粒子的平均尺寸下降，亚微米级TiN粒子和纳米级TiN粒子数量明显增多。在焊接热输入400 kJ/cm条件下，含质量分数25×10^-6的Ca对HAZ组织的细化效果和低温冲击韧性的改善效果最好。含质量分数150×10^-6的Zr钢，粗晶热影响区在钢样中获得了良好的冲击韧性，在热输入400 kJ/cm高达230 J。加稀土元素后，小尺寸夹杂物数量密度上升，平均尺寸下降。含质量分数23×10^-6的Ce钢，在热输入为25 kJ/cm条件下，冲击功提高到215 J左右，韧性增强效果尤为明显。对比加Ca、Zr和REM的氧化物冶金作用机理，加Ca可以促进纳米级TiN粒子的增量细化析出，具有一定的抑制奥氏体晶粒长大的效果，同时还可以明显促进晶内铁素体的生长。加Zr也具有一定的抑制奥氏体晶粒长大的效果，还容易形成大量含Ti的复合氧化物夹杂，通过吸附MnS夹杂，促进针状铁素体形核。添加稀土元素可以细化微米级夹杂物，从而细化奥氏体晶粒，也具有一定的促进针状铁素体生长的效果，但是容易造成连铸过程的水口堵塞问题。

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19. 转炉内废钢预热可行性的数值模拟分析

王伟, 魏国, 王行, 邵磊, 陈高强

炼钢 2023, 39 (1): 30-34.

摘要（222）

PDF（pc）（1270KB）（189）

废钢预热技术作为高炉-转炉长流程提高废钢使用量的重要手段，已成为当前钢铁企业关注的热点。相比于炉外预热，在转炉内部加热废钢可避免热废钢输运过程的热量散失。针对转炉内燃气加热废钢工艺，建立了转炉内天然气燃烧预热废钢的瞬态非热平衡流固耦合模型。模拟结果表明：转炉内天然气纯氧助燃产生的高温气流可快速预热废钢；可在20 min内将废钢平均温度预热到800℃以上，其燃气利用率在40%左右。随着燃气流量增加，加热废钢速度更快、温度更高，但煤气利用率降低。采用高枪位预热时，预热范围大，利于上层废钢的预热；低枪位时，气流的冲击能力增强，利于下层废钢的预热，枪位为1 m时，废钢温度、均匀性综合效果最佳。废钢空隙度为0.8左右时，炉内气流分布均匀，预热效果较优。

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20. 超低碳IF钢冶炼过程炉渣对夹杂物控制研究进展

王亮, 杨健, 张同生, 张银辉

炼钢 2024, 40 (2): 1-22.

摘要（222）

PDF（pc）（19824KB）（148）

超低碳IF钢板主要应用于汽车面板等超深冲部件，其面临的主要质量问题是夹杂物、卷渣、气泡造成的炼钢缺陷，因此全生产流程中所采用的炉渣性质对控制炼钢缺陷具有重要作用。分别从炉渣的物化特性以及所在工序炉渣特性两个角度归纳总结了炉渣对夹杂物控制产生的影响，发现炉渣对夹杂物的吸附溶解与炉渣的物化性质和夹杂物的尺寸相关。RH精炼渣主要控制目标是低氧化性和合适的w(CaO)/w(Al₂O₃)，TFe质量分数一般控制在2.0 %～8.0 %，w(CaO)/w(Al₂O₃)控制在1.2～1.8，此外精炼渣碱度一般控制较高为4.0～10.0。中间包覆盖剂和结晶器保护渣首先要防止钢液增碳，其次是防止渣中SiO₂造成钢液的二次氧化，同时它们还应拥有良好的吸附夹杂物的能力。超低碳IF钢中间包高碱度覆盖剂一般碱度为2.9～11.5，w(CaO)/w(Al₂O₃)控制在1.0～2.5，(FeO +MnO)质量分数控制在1.9 %～4.0 %。而超低碳IF钢结晶器保护渣的碱度一般控制较低在0.85～1.0，w(CaO)/w(Al₂O₃)控制在5.0～8.5，(FeO+MnO)质量分数小于1 %。

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