炼钢

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1. Q690钢钢液钙处理工艺优化与工业试验

高志滨, 刘忠建, 高山, 刘文凭, 王忠刚, 张立峰, 杨文

炼钢 2025, 41 (2): 38-46.

摘要（28）

PDF（pc）（2348KB）（30）

为改善钢水洁净度、控制夹杂物形态，寻求合适的钙处理工艺技术，首先采用FactSage软件对铝镇静钢Q690钙处理进行热力学计算，分析钢液成分和温度等对钙处理的影响，建立Q690钢钙处理模型，得到Q690钢中夹杂物完全液态化改性所需的最小喂钙量；其次对钙收得率影响因素进行分析，得到钙收得率随钙处理前钢中T.O含量的降低而提高，钙收得率与喂线量成反比，即喂线量越少时钙收得率越高的结论；为兼顾Q690钢可浇性和夹杂物去除效率，减少浇铸过程发生水口结瘤的风险，同时避免夹杂物完全液态化，确定了Q690钢合适的钙加入量为25.85～26.92 g/t。工业试验结果表明，RH钙处理后钢中T.O质量分数可降至5×10^-6以下，连铸坯中T.O质量分数可降至6×10^-6以下；钙处理后钢中夹杂物数密度和面积分数基本没变化，在浇铸过程钢中析出大量高CaS含量的夹杂物，导致夹杂物数密度和面积分数急剧增加，连铸坯中夹杂物数密度为6～8个/mm²，面积分数为(150～230)×10^-6，连铸坯中检测到的最大夹杂物尺寸在10～20 μm，洁净度满足优质钢种质量要求。

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2. 基于集成学习的转炉炼钢磷含量预测模型

邓胜保, 彭其春, 彭霞林, 向往, 樊智勇, 龙雄峰

炼钢 2025, 41 (2): 9-15.

摘要（31）

PDF（pc）（1550KB）（30）

精准预报终点磷含量可解决转炉吹炼过程中不能连续检测钢水成分的难题，促进转炉快速出钢和缩短冶炼周期。基于湖南某钢厂100 t转炉的实际生产数据，建立了基于集成学习算法的转炉终点钢水磷含量预测模型。通过分析转炉脱磷过程确定主要影响因素，结合钢厂实际生产确定模型的输入变量；采用四分位距法、LOF算法等方法进行数据预处理，结合10折交叉验证法和网格搜索法确定模型的最佳参数。使用4种集成学习算法（RF、AdaBoost、MultiBoosting、Stacking）分别建立预测模型，对比4种模型预测结果发现：Stacking模型预测效果最佳，具有最高的命中率和最低的均方根误差、平均绝对百分比误差，其预测终点钢水磷质量分数误差为±0.003%、±0.005%时的命中率分别为86.08%、97.84%。

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3. 当前300系不锈钢冶炼工艺流程现状与比较

史彩霞

炼钢 2025, 41 (2): 1-8.

摘要（19）

PDF（pc）（1181KB）（31）

总结归纳了当前不同原料条件下300系不锈钢冶炼工艺流程。根据原料结构的不同，目前广泛应用的300系不锈钢冶炼流程有5种。概述了5种300系不锈钢冶炼工艺流程的优缺点，并结合生产数据分析5种冶炼工艺路径的成本差异。结果表明，全冷料冶炼时，中频炉(IFF)流程具有成本优势；相比全冷料冶炼，以小高炉镍铁水或矿热炉(RKEF)镍铁水为主要原料的工艺流程成本更优；而所有的原料构成中，采用矿热炉镍铁水作为主要原料是最具有成本竞争力的工艺流程。研究结果可为300系不锈钢生产原料和工艺流程的选择提供参考

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4. 210 t转炉氧枪与熔池作用物理模拟与工业实践研究

邓必荣, 周剑丰, 刘红军, 齐江华, 肖爱达, 张波, 周宇涛

炼钢 2025, 41 (2): 30-37.

摘要（15）

PDF（pc）（1174KB）（26）

为解决210 t大型转炉供氧强度低、冶炼周期长的问题，设计了10支氧枪喷头并开展了水模试验。结果发现5孔氧枪射流形成的冲击坑独立性更好，相同氧流量下，冲击深度要大于6孔氧枪，其中3号枪和4号枪的冲击深度优势明显。冲击面积（半径）随倾斜角的增大而显著增加，3号、4号、9号和10号枪均具有较好的冲击面积。因此，以3号枪为试验用新5孔氧枪，9号枪为试验用新6孔氧枪开展工业试验，并将冶炼效果与原6孔氧枪进行对比。工业试验结果表明：新6孔氧枪脱磷效果最优，原6孔氧枪脱磷效果最差；相比于原6孔氧枪，新5孔枪不具有缩短供氧时间的能力，而新6孔枪供氧时间平均缩短22 s；新5孔氧枪寿命不及原6孔氧枪，而新6孔枪与原6孔枪寿命相当；相比于原6孔枪，新6孔枪在降低渣中全铁含量和钢铁料消耗上效果明显。

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5. 盾构机主轴承圆柱滚子用轴承钢中钛夹杂析出与控制

杨雯蕊, 薛正良, 田浩, 肖爱平, 刘东明, 徐光,

炼钢 2025, 41 (1): 74-85.

摘要（29）

PDF（pc）（2546KB）（35）

采用热力学和动力学方法研究了轴承钢GCr15凝固过程中溶质元素偏析、钛夹杂析出规律及影响钛夹杂长大的因素。研究表明：1）GCr15钢在凝固过程中Ti(C_xN_1-x)先于TiN在凝固前沿的固液两相区析出，降低钢液初始Ti、N含量均能推迟Ti(C_xN_1-x)在凝固前沿的析出。Ti(C_xN_1-x)夹杂中的x值随w(Ti)₀下降而下降，但随w(N)₀下降而升高。2）凝固冷却速率对GCr15钢中Ti、N元素的凝固偏析影响不大，但对钛夹杂的长大影响显著。随着钢液初始Ti、N含量下降，钛夹杂凝固析出推迟，尺寸变小。采用70 t EAF→EBT→LF→RH→IC（模铸）工艺生产轴承钢GCr15大钢锭，从30 t GCr15钢锭经热锻/轧成的Ф75 mm圆棒上取样，w(T.O)、w(Ti)和w(N)分别为0.0007%、0.0010%、0.0019%。光学显微镜下检测到的钛夹杂是呈土红色的碳氮化钛夹杂；扫描电镜下观察到钢中钛夹杂形状不规则，钛夹杂最大尺寸17.4 μm，平均尺寸为9.2 μm，这与大吨位模铸锭冷却速率小有关。对大钢锭模铸而言，严格控制各工序钢水增Ti量和增N量，降低钢液中Ti、N含量，推迟钛夹杂在凝固过程中的析出是控制盾构机主轴承圆柱滚子用轴承钢GCr15产品钛夹杂尺寸的有效措施。

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6. 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（51）

PDF（pc）（1360KB）（55）

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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7. 基于加权聚类和DNN的KR法脱硫剂加入量预报模型

李威, 熊凌, 罗钟邱, 吴经纬, 万诗斐, 但斌斌

炼钢 2025, 41 (1): 12-18.

摘要（36）

PDF（pc）（1687KB）（39）

为了准确预测铁水KR脱硫工序中的脱硫剂加入量，提出了一种基于密度的聚类方法（DBSCAN）和深度神经网络（DNN）相结合的建模方法。首先计算Spearman相关系数筛选出与脱硫剂加入量相关性较强的6个输入特征；基于筛选后的特征，利用DNN对数据集建立脱硫剂加入量预测模型；通过SHapley Additive exPlanations（SHAP）方法解释DNN模型，计算出各个特征对模型输出的贡献程度，根据得到的权重代入DBSCAN聚类算法中对某炼钢厂的脱硫实际生产数据进行聚类，保留清洗后的数据集；最后，通过五折交叉验证的方法对比了数据清洗前后的支持向量回归（SVR）、随机森林（RF）、极限梯度提升（XGBoost）、BP神经网络、深度神经网络（DNN）的预测模型性能。试验结果表明，使用清洗后的数据集建立的脱硫剂加入量预测模型的均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）、平均绝对百分比误差（MAPE）、决定系数（R²）较原数据集平均提高了33.6%、15.5%、12.9%、6.9%。

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8. 100 t转炉二次燃烧氧枪喷头数值模拟及应用研究

韩永锋, 齐江华, 郑淑国, 尹振芝, 戴智才

炼钢 2025, 41 (2): 16-23.

摘要（15）

PDF（pc）（3318KB）（21）

以100 t转炉供氧参数为基础，通过k-ε模型计算，设计二次燃烧氧枪喷头并描述转炉内流体的湍射流特征。设计副孔直径13.3 mm、倾角38°、8个副孔的二次燃烧氧枪喷头，在氧气流量24 500～26 000 m³/h，工作氧压0.85 MPa条件下应用于工业生产。工业试验表明：二次燃烧氧枪喷头可满足正常的转炉造渣要求；相对常规氧枪喷头，在氧流量上限26 000 m³/h时，二次燃烧氧枪喷头有更好的冶炼效果，有利于控制转炉喷溅和溢渣；二次燃烧氧枪喷头可发挥炉内CO二次燃烧效果，提升钢水温度23.80 ℃，提高废钢比1.48%，有较好的应用效果。

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9. 超低氧重载渗碳齿轮钢生产工艺的开发

赵龙, 杨吟野, 何东, 王力, 黄侃, 周朝刚

炼钢 2025, 41 (2): 92-98.

摘要（23）

PDF（pc）（2366KB）（19）

为了降低重载渗碳齿轮钢中的氧含量，提高齿轮材料的疲劳寿命，对锻件成品氧含量进行分析，发现原生产工艺无法满足客户要求，为此开发出LF精炼换渣加双VD真空精炼操作工艺，并利用在线定氧仪、Aspex夹杂物全自动扫描分析仪、氧氮氢分析仪以及XRF荧光分析仪对优化前后工艺试验结果进行对比分析。结果表明，工艺优化后可以使锻件氧质量分数降到6×10^-6，并使锻件最大夹杂物尺寸检测值从137.5 μm下降到51.2 μm，成功满足客户需求，为“EBT+LF+VD+IC”生产工艺冶炼超低氧重载渗碳齿轮钢提供技术指导。

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10. 210 t转炉双马赫数氧枪超音速射流特性模拟与应用

牛海云, 晁霞, 董文利

炼钢 2023, 39 (1): 35-41.

摘要（159）

PDF（pc）（1483KB）（78）

针对某厂210t转炉吹炼过程存在的氧枪喷头寿命低、喷溅严重、吹炼时间长、终点过氧化等问题，提出一种具备双马赫数的5孔拉瓦尔氧枪喷头优化设计方案，并通过建立计算流体动力学模型（CFD）对不同设计参数的氧枪喷头的超音速射流特性进行研究。基于氧枪喷头超音速射流速度、动压以及湍动能分布规律数值模拟结果，综合考虑转炉熔池搅拌控制要求，最终确定采用“中心拉瓦尔管Ma=2.0外围拉瓦尔管Ma=1.8、偏转角12°”设计方案。优选的双马赫数氧枪喷头在210t转炉应用后，喷头寿命较传统单马赫数喷头提高10.42%，纯吹炼时间缩短10.87%，终点钢水[O]质量分数降低9.56%，终点炉渣TFe质量分数降低20.21%。

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11. 120 t转炉二次燃烧氧枪溅渣射流特性数值模拟

赵逸, 郑淑国, 朱苗勇

炼钢 2025, 41 (1): 29-36.

摘要（31）

PDF（pc）（3421KB）（39）

以某钢厂120 t转炉为研究对象，建立二次燃烧氧枪枪头三维数学模型，采用数值模拟计算的方法对单流道二次燃烧氧枪溅渣过程的氮气射流特性进行研究，考察了不同的副孔直径、副孔倾角和副孔高度对氮气射流的影响规律。研究表明：随着副孔直径的增加，主孔和副孔的射流核心段轴向长度均逐渐增大，射流的径向宽度亦逐渐增大，且溅渣枪位下的主孔射流速度先增大后减小；随着副孔倾角的增加，主孔射流核心段轴向长度逐渐减少，溅渣枪位下射流面积逐渐增大，30°为溅渣合理的的副孔倾角；随着副孔高度的增加，主孔射流核心段轴向长度呈先增大后减小的趋势，且溅渣枪位下，75 mm的副孔高度有最大的主孔射流速度，其溅渣效果最佳。

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12. 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（44）

PDF（pc）（2103KB）（43）

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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13. 120 t钢包底吹在线智能调控系统开发与应用

董晓雪, 韩啸, 乔西亚, 李晶, 于学渊, 赵阳

炼钢 2025, 41 (2): 47-52.

摘要（21）

PDF（pc）（2249KB）（17）

钢包底吹是炼钢生产中重要的精炼手段，对提高钢液质量发挥着积极作用。为了保证底吹效果的一致性，结合现场操作人员的实际经验，设计开发了一套基于热成像测温技术与多参数底吹流量调控模型相结合的钢包底吹在线智能调控系统。基于多参数钢包底吹流量模型可以较为准确地确定当下底吹流量，强吹阶段时模型计算值比实际值略低20～100 L/min，仍能满足现场底吹需求；采用在线热成像监测模型对钢包钢液搅拌情况进行监控分析可以实现钢包底吹的实时监测，并计算钢液裸露面积占所测区域面积比值，面积比值P_s分别为0、15%～20%、大于60%时，可以保证停吹、弱吹、强吹效果；采用多参数钢包底吹流量预测调控模型并结合在线热成像监测模型计算求出的钢液裸漏面积比值，系统实现了现场钢包底吹流量的精准综合调控。系统投用后，钢包出站温度波动较为均匀，低于1 550 ℃的炉次占比从69%减少到27.5%；钢坯中的夹杂物数量大幅减少，约为投用前的80%，且浸入式水口结瘤减少，底吹效果明显提高，同时协助现场高效地完成了钢包底吹搅拌工作，降低了人员劳动强度。

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14. 结晶器液渣层厚度对大方坯表面质量的影响

程朋, 文光华, 李秋平, 陈远清, 李成斌, 刘洋

炼钢 2025, 41 (2): 85-91.

摘要（23）

PDF（pc）（2509KB）（17）

为了提高某厂连铸大方坯的表面质量，对铸坯表面裂纹、气孔缺陷进行分析并对连铸现场保护渣使用情况进行跟踪。结果表明，在缺陷周围发生明显脱碳行为，原始奥氏体晶粒大小较正常位置更加粗大，结晶器内保护渣液渣层厚度整体较薄。通过对保护渣加渣高度进行调整进而优化保护渣的熔化速率以此增加液渣层厚度。优化后，液渣层厚度较之前整体提高，裂纹发生率明显下降。对轧材进行漏磁探伤，研究钢种合格率由51.6%提升到94.0%。

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15. 板坯结晶器内流场流态控制的插钉板工业试验研究

张建元, 赵喜庆, 王志通, 陈威, 张立峰

炼钢 2025, 41 (2): 74-84.

摘要（22）

PDF（pc）（13461KB）（24）

结晶器内夹杂物运动和去除主要受钢液流动的影响，钢液流场流态也直接决定了连铸过程传热和凝固等现象。通过插钉板工业试验测量手段对某钢厂1 300 mm×230 mm断面结晶器内宏观流态、弯月面流速和液位分布进行系统的研究，得出关键连铸工艺参数如拉速、吹氩流量和水口浸入深度的影响规律。结果表明，低拉速（≤1.0 m/min）情况下吹氩流量是决定结晶器内流场流态分布的主要因素。高拉速（≥1.3 m/min）情况下即使吹氩流量增大至6～10 L/min，流态仍然为双环流。弯月面流速整体上随着水口浸入深度的增大而减小，但水口浸入深度对流场流态的影响较小。液位波动大小随着拉速和吹氩流量的增大而增大。吹氩流量从6 L/min增大至8 L/min后，1.2 m/min和1.6 m/min拉速下大于3 mm液位波动占比分别从零增大至6.7%和15.0%。得到不同氩气体积分数β_Ar与通钢量Q_steel下流态临界转换关系，双环流向复杂流转变时临界氩气体积分数和通钢量之间的关系式为β_Ar=-4.2+7.8Q_steel，复杂流向单环流转变时临界氩气体积分数和通钢量之间的关系式为β_Ar=-5.6+9.8Q_steel。

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16. RH精炼炉脱碳模型研究

杨业鹏1，岳峰1，马明胜2

炼钢
录用日期: 1900-01-01

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17. LF精炼炉加废钢工艺研究

王飞宇, 邓志勇, 苏艳翔

炼钢 2020, 36 (5): 27-31.

摘要（210）

随着国内废钢价格的降低，在转炉炼钢生产中多用废钢可大幅度降低生产成本。天津天钢联合特钢有限公司结合自身工艺特点，充分利用LF的电弧热源和钢液余温熔化废钢。在对LF精炼炉加废钢熔化机理、熔化及混匀时间、夹杂物分析等进行深入研究的基础上，确定了合理的LF精炼炉加废钢工艺，提高了炼钢工序废钢比，降低了铁耗。经生产实践，2019年6月份LF精炼炉废钢加入量达到1.54 t/炉，可降低铁耗10.56 kg/t。通过效益核算，当LF精炼使用的废钢价格与实际钢坯销售价格差值在280元/t以上时，可产生明显经济效益。且在LF精炼废钢加入后，未对钢水质量造成不良影响，终点氧位达到钢种要求，成效显著。

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18. 高品质超级13Cr不锈钢精炼与铸锭工艺优化

张增武

炼钢 2021, 37 (5): 80-84.

摘要（89）

针对超级13Cr不锈钢管坯钢质要求，在VOD真空度小于等于200Pa下，脱碳沸腾时间由15min延长到18min，还原硅铝分开，铝单独在第二批加入；在LF阶段将炉渣中Al₂O₃质量分数由15%~20%提高到20%~25%，增加3min钢包底吹中搅拌，弱搅拌时间由15min延长到18min；模铸发热剂由高热值1530型替代低热值1200型。按生产流程：铁水三脱预处理→90t K-OBM-S初炼→90t VOD脱碳→90t LF调渣→模铸8.4t钢锭→热轧开坯400mm×400mm→径锻管坯→车光→探伤→交库，生产Ф210mm超级13Cr不锈钢管坯，非金属夹杂物评级达标率由60%提高到100%，探伤合格率由67.5%~79.1%提高到97%~100%，达到电渣重熔水平，省去了电渣重熔，实现了高质量、低成本、批量生产，进一步提高了模铸超级13Cr不锈钢管坯市场竞争力。

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19. 大罐钢12MnNiVR探伤不合原因分析及工艺优化

廖纲, 廖广府, 李建立

炼钢 2022, 38 (3): 69-72.

摘要（195）

根据大罐钢12MnNiVR钢板日常超声波探伤结果，发现探伤不合点集中在钢板厚度1/4处和厚度1/2位置。采用金相显微镜、扫描电镜等检测手段对超声波探伤不合样品进行了检测分析，发现位于厚度 1/4 位置的探伤不合缺陷主要是由宏观非金属夹杂物引起；而位于厚度 1/2位置的探伤不合缺陷是由钢板较严重的中心偏析导致后续轧制组织异常引起。通过优化RH真空处理完毕后喂钙量、降低连铸中间包钢水过热度、增加钢板缓冷等技术措施，有效提高了12MnNiVR钢成品钢板探伤合格率。

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20. 低碳低合金钢塞棒侵蚀机理研究及改进

赵家七, 麻晗, 马建超, 蔡小锋, 李解

炼钢 2022, 38 (4): 71-77.

摘要（239）

PDF（pc）（3146KB）（125）

针对SAE系列低碳低合金钢在浇铸过程中出现塞棒头异常侵蚀问题，通过塞棒的物相分析及元素分布，研究塞棒的侵蚀机理，并提出相应的改进措施。结果表明，塞棒头中的碳含量高，与钢水中的氧反应，形成塞棒头表层脱碳层。钢水中高SiO₂组分的夹杂附着在塞棒头表层，与塞棒头本体耐材中的MgO、MgO·Al₂O₃反应，生成Mg₂SiO₄类的低熔点相，在钢水冲刷作用下被带入钢水，造成塞棒头侵蚀。通过选用低碳、高致密度且含适量SiC的塞棒头，提高炉渣碱度和降低钢水氧含量，塞棒头侵蚀问题显著改善，中包连浇炉数由8～10炉提高至15炉以上。

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