炼钢

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1. 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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2. 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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3. 精炼渣Al₂O₃含量对铝脱氧钢中夹杂物的影响

于会香, 邱光元, 郝丽霞, 赵艳宇, 王新华

炼钢 2023, 39 (2): 18-23.

摘要（219）

PDF（pc）（6317KB）（200）

为研究中等碱度精炼渣中Al₂O₃含量对钢洁净度和夹杂物的影响，在1 873 K温度下用MgO坩埚开展了初始碱度为4、不同Al₂O₃含量的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO顶渣与铝脱氧钢的平衡试验。结果表明，渣钢反应后，夹杂物类型由反应前的MgO-Al₂O₃-MnS复合类转变为中心为MgO-Al₂O₃，边部为MgO-Al2O3-SiO2-CaO(-MnO)系的包裹体复合类；形貌由边界多棱角的块状和簇群状转变为边界圆滑的类球状。随着渣中Al₂O₃含量的增加，夹杂物中Al₂O₃含量显著增加，MgO含量减少，其他组分含量变化不大；夹杂物尺寸呈现增大的趋势；夹杂物数量密度增大，钢的洁净度降低。该试验条件下，当w(Al₂O₃)≈20 %时，夹杂物数量密度最小，钢液的洁净度最高。基于试验结果，对渣、钢的成分变化和夹杂物转变做了热力学讨论。

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4. 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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5. 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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6. 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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7. 转炉低锰钢冶炼工艺实践

肖邦志, 朱万军, 蒋兴平, 邓伟

炼钢 2024, 40 (3): 15-19.

摘要（126）

PDF（pc）（1273KB）（168）

针对武汉钢铁有限公司现有铁水成分w(Mn)≥0.200 %且转炉冶炼低锰钢控制不稳定问题，基于脱锰热力学及动力学研究结果，确定了转炉吹炼前期低温、高(FeO)含量以及低碱度渣高效脱锰和吹炼中后期弱化底吹搅拌并降低停吹碳含量防止回锰的低锰冶炼控制思路。通过分析转炉低锰冶炼关键影响因素发现转炉双渣时机控制在吹炼进度25 %前，且倒渣前温度应低于1400 ℃，适当降低吹炼中后期底吹流量，控制终点温度为1600～1630 ℃，终点w(O)≥0.07 %等，有利于低锰钢的冶炼。现场通过工艺优化应用，实现了转炉终点w(Mn)≤0.04 %、成品w(Mn)≤0.035 %的稳定生产。

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8. 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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9. 大圆坯连铸宏观偏析形成过程的数值模拟

李曜光, 陈卫强, 曹学欠, 樊伟亮

炼钢 2024, 40 (3): 56-65.

摘要（102）

PDF（pc）（2741KB）（163）

针对Φ785 mm立式连铸大圆坯，建立了流动、传热、凝固、传质三维耦合模型。通过该模型预测了从弯月面到完全凝固范围内铸坯溶质元素的分布情况，研究了大圆坯宏观偏析形成过程。模拟结果表明：连铸前期钢液对凝固前沿的溶质冲刷效应是铸坯表面区域出现明显负偏析带的主要原因；随着钢液的不断凝固，铸坯中心区域残余液相的溶质元素不断富集，最终导致了中心偏析的产生，C元素中心最大正偏析指数为1.08；另外，不同溶质元素宏观偏析严重程度有所不同，但呈现出的分布趋势基本相同。

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10. 炉渣碱度对VD处理钢洁净度的影响

翟万里, 印传磊, 赵余龙, 许正周

炼钢 2024, 40 (1): 32-38.

摘要（133）

PDF（pc）（1556KB）（151）

通过炼钢工业试验研究了精炼炉渣碱度对VD处理的铝脱氧钢洁净度的影响，研究表明：采用碱度1.8～2.5的低碱度渣系，炉渣氧化性较高，VD处理过程钢水Al与炉渣中氧化物反应剧烈，钢中氧含量与夹杂物尺寸控制较差；采用碱度7.0～10.0的高碱度渣系虽能获得超低氧，但钢中大尺寸CaO-MgO-Al₂O₃、CaO-Al₂O₃类夹杂物出现率仍然较高；采用碱度3.0～5.0的中碱度渣系钢水夹杂物主要为MgO-Al₂O₃类，钢中全氧与夹杂物尺寸均能得到良好的控制。

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11. 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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12. 钢液Ca含量控制对Ds夹杂物的影响研究

屈志东, 杨博, 孟晓玲, 贺佳佳, 林俊

炼钢 2023, 39 (3): 79-85.

摘要（171）

PDF（pc）（6351KB）（145）

分析研究了某公司生产的GCr15钢、45钢钢液Ca含量对Ds夹杂物的影响。研究了GCr15钢、45钢在LF精炼过程加入含Ca硅铁合金，钢液增Ca质量分数约（4~5）×10^-6。控制硅铁合金在BOF出钢时加入，同时取消Ca处理，可控制中包钢液w（Ca）≤3×10^-6。GCr15钢、45钢控制硅铁合金全部在BOF出钢过程加入，LF结束时夹杂物均主要为MgO·Al₂O₃；控制硅铁合金全部在LF精炼过程加入，LF结束时夹杂物主要为CaO-Al₂O₃和MgO·Al₂O₃。随钢液Ca含量增加，轧材Ds夹杂物数量密度正比例增加；钢液Ca含量增加，Ds夹杂物极值尺寸并未明显增加。分析了多组不同钢种钢液Ca含量同轧材Ds夹杂物的关系，随钢液Ca含量增加，Ds夹杂物数量密度及极值尺寸均呈增加的趋势，但Ca含量降低Ds夹杂物极值尺寸并非必然降低。控制钢液Ca含量只能减少Ds类夹杂物的数量，但Ds夹杂物尺寸仍不能得到有效控制。

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13. RH底喷粉精炼过程数值模拟研究

李伟峰, 赵腾, 张明, 符姣姣, 王广收

炼钢 2024, 40 (1): 39-46.

摘要（128）

PDF（pc）（1656KB）（144）

RH真空槽底喷粉精炼将脱硫粉剂直接喷入钢液，冶金反应程度高，终点元素含量稳定，能够完成高品质钢的炉外精炼任务。对RH底喷粉过程进行数值模拟研究，探究底喷粉过程的粉剂行为及对钢液流场的影响规律，优化喷嘴布置方案，旨在推动该技术的工业化应用。研究结果表明，180°喷嘴布置方案（即下降管侧喷吹，简称方案2）的钢液环流量比0°喷嘴布置方案（即上升管侧喷吹，简称方案1）增加1.8 t/min（增量比例为1.4 %）；方案2的钢包最下端钢液粉剂浓度比方案1高0.2~0.9 kg/m³（增量比例为6.7 %~81.8 %）；方案2条件下，钢包内钢液流动死区的粉剂浓度随喷嘴布置高度的降低而降低。结合粉剂收得率，确定方案2喷嘴布置高度为300 mm，此时粉剂收得率较方案1提升2.59 %。

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14. 50钢板表面龟裂纹的形成原因与控制

王冠, 郑万, 许博

炼钢 2023, 39 (2): 62-67.

摘要（174）

PDF（pc）（6516KB）（141）

针对50钢200 mm厚连铸坯轧制钢板的严重表面龟裂（发生率7.92 %）问题，采用扫描电镜、光谱分析等方法，研究了表面龟裂的形貌、分布、成分等特征。结果表明，表面龟裂随机出现在钢板上，宽度方向上表面龟裂没有固定位置，裂纹深度较浅，两边呈现高亮度组织和氧化原点特征，光谱分析显示裂纹处碳含量比基体高，增碳质量分数0.2 %～0.3 %。分析认为，连铸过程中铸坯局部增碳，在加热、粗轧过程中热塑性不均匀而导致裂纹及明显的高温氧化特征。根据连铸保护渣增碳机理，优化了结晶器渣线调整模式、铸坯拉速、水口形状、结晶器保护渣成分等连铸工艺参数，有效降低了连铸坯表面局部增碳及钢板龟裂的发生率。

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15. 120 t LF精炼过程钢水吸氮量控制

邓南阳, 孙波, 解养国, 王勇, 孙涛, 刘前芝

炼钢 2023, 39 (3): 44-51.

摘要（198）

PDF（pc）（8202KB）（140）

为了实现低氮钢种的稳定生产，基于氮溶解热力学和动力学理论，在结合某厂生产实践的基础上，分析了LF精炼过程中电弧特性、渣层厚度、埋弧程度、吹氩流量以及原辅料含氮质量分数对钢水增氮的影响。通过采取回收连铸热态铸余钢渣、合理选择加热过程电极档位；精确控制氩气流量、减少钢水裸露；严格控制原辅料中氮质量分数、使用优质增碳剂替代普通增碳剂、优选转炉入炉废钢等措施，钢水增氮质量分数分别从优化前的0.001 44 %、0.001 15 %、0.001 35 %降低至0.000 52 %、0.000 49 %、0.000 11 %，精炼过程钢水总增氮质量分数由优化前0.003 94 %降低到0.001 12 %，LF终点氮质量分数可控制在0.004 50 %以内。

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16. VD精炼技术的研究进展

易昌鑫, 于会香, 刘金刚, 贾刘兵

炼钢 2024, 40 (4): 1-10.

摘要（168）

PDF（pc）（12465KB）（140）

VD（Vacuum degassing）精炼在真空气氛下有强烈的渣钢反应，具有脱气、脱硫以及控制非金属夹杂物等功能，是生产高品质洁净钢的重要精炼方式。介绍了VD精炼技术的发展历程和工业应用，详细阐述了在脱气、脱硫、夹杂物控制等方面的研究和生产应用情况，并对VD工艺提出了建议。VD精炼中真空脱气（O、N、H）的研究主要集中在优化工艺参数和提升设备性能方面，能将钢中氢质量分数控制在(1～2)×10^-6，氮质量分数控制在(40～60)×10^-6，且VD真空脱氮具有一定的优势。脱硫方面，VD精炼有良好的热力学和动力学条件，能将钢中硫含量控制在很低水平。夹杂物控制方面，通过优化炉渣成分和工艺参数，VD精炼可以减少夹杂物数量、对夹杂物进行改性。相关的研究结果对VD精炼的研究与生产具有一定的指导意义，为降低钢中杂质元素含量、控制非金属夹杂物、提高钢的洁净度提供了有益的参考。

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17. 电炉消纳城市废弃物污染物排放试验研究

周涛, 王方明, 王毅

炼钢 2024, 40 (3): 82-88.

摘要（68）

PDF（pc）（2316KB）（140）

电炉炼钢过程中在废钢预热装置中添加废旧轮胎、废弃塑料等城市废弃物，可以减少电炉冶炼碳基添加剂。但废弃物在废钢预热通道内遇高温烟气会燃烧，生成大量的污染物。通过对废弃物在不同温度、不同粒径、不同停留时间等条件下，反应产生污染物进行研究，获得在电炉废钢预热装置中添加城市废弃物最佳的物性参数和工作条件。在利用城市废弃物预热废钢时候，不增加烟气处理设施，烟气也能达标排放，使得电炉处理城市废弃物从技术上和经济上可行。

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18. 转炉气化脱磷炉渣留渣吹炼成渣路线理论分析

佟帅, 李晨晓, 王书桓, 艾立群, 薛月凯, 洪陆阔

炼钢 2024, 40 (1): 19-23.

摘要（121）

PDF（pc）（925KB）（136）

转炉渣作为炼钢工艺的副产品，具有极大的综合利用潜力，但磷元素富集限制了在炉内循环利用。基于溅渣护炉过程中进行熔渣气化脱磷操作，在实验室开展焦炭还原转炉渣气化脱磷热态试验。研究结果表明：留渣碱度在2.81~3.71时，气化脱磷渣的磷分配比随炉渣碱度的升高而增大；留渣的FeO质量分数在16%~28%时，随着FeO含量的增加，气化脱磷渣的磷分配增大。气化脱磷渣具备一定的脱磷能力，在脱磷阶段的理论成渣路线应遵循高FeO含量，碱度先由高到低，然后缓慢增加，成渣过程中理论渣系控制在R=1.55~3.17，w(FeO)=28%~46%。采用该成渣路线进行生产实践，终点钢水磷质量分数降低了0.006百分点，钢铁料消耗降低了4 kg/t，渣料消耗降低了4.6 kg/t，既保证了高效脱磷，又降低了冶炼成本。

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19. 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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20. 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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