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（197）

PDF（pc）（1984KB）（186）

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. 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（79）

PDF（pc）（1273KB）（119）

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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3. 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（68）

PDF（pc）（2741KB）（117）

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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4. 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（99）

PDF（pc）（12465KB）（105）

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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5. 转炉碳磷氧化转折温度的热力学模型

张嘉欣, 李光强, 张蓬朝, 田雨丰, 刘昱,

炼钢 2024, 40 (3): 8-14.

摘要（91）

PDF（pc）（1094KB）（103）

高碳出钢对于提高钢液洁净度十分有利，但同时也给转炉脱磷带来了严峻挑战。针对高碳出钢时脱磷时间缩短、冶炼中后期发生回磷现象等问题，建立了基于离子分子共存理论（IMCT）的转炉碳磷氧化转折温度的热力学模型。通过该模型预测了最佳一次倒渣温度区间。为了避免冶炼中后期发生回磷现象，应在合适的倒渣温度区间内倒渣，同时实现转炉双渣吹炼一次倒渣高效脱磷。结合现场生产数据及脱磷热力学，重点分析当一倒渣碱度、一倒渣中MgO含量、一倒渣中FeO含量等参数变化时对各组元活度的影响，从而判断出对最佳一倒温度区间的影响，找到碳磷发生选择性氧化的最佳温度区间。

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6. 高钛铁水转炉少渣冶炼技术研究实践

王劼, 华福波, 谢祥, 伍从应, 孔祥涛, 薛正良

炼钢 2022, 38 (4): 28-35.

摘要（332）

PDF（pc）（1638KB）（133）

渣料消耗是转炉炼钢的关键经济技术指标之一，其值高低代表炼钢技术水平，与满足脱磷、护炉要求相矛盾。某钢厂受高炉矿原料配比影响，铁水钛、磷含量较高，为保脱磷、护炉满足要求，渣料消耗较高。为此，基于高钛铁水性质及其转炉成渣特征，优化转炉供氧制度、造渣制度，以“镁固钛”为技术核心，控制炉渣高TiO₂ 含量对脱磷、护炉的影响，提高渣料利用率。通过上述工艺的持续优化，形成了高钛铁水转炉少渣冶炼技术，渣料消耗由55.67 kg/t降低至45.86 kg/t，取得了较好的经济效益，为高效化炼钢技术发展奠定了基础。

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7. 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（44）

PDF（pc）（2316KB）（92）

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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8. 低碳钢RH真空时间对钢水洁净度的影响

刘建伟, 薛燕, 吴计雨, 李世良, 季伟烨, 温维新

炼钢 2024, 40 (3): 27-32.

摘要（80）

PDF（pc）（1072KB）（86）

为了深入研究RH真空过程中抽真空时间与夹杂物的对应关系，选取转炉出钢不脱氧合金化的SPCC低碳钢进行了真空过程钢水洁净度的试验研究。研究结果表明：1）在RH中Al脱氧后钢中夹杂物种类主要为Al₂O₃夹杂。夹杂物的形态由簇群状逐步转变为单个夹杂，尺寸不断减小。2）铝脱氧1min后，夹杂物数量非常多；纯脱气3min时，夹杂物数量和密度呈明显降低；纯脱气6min试样中，夹杂物数量达到最小，且尺寸基本小于5μm；纯脱气9min后，夹杂物数量呈现出增加趋势。3）对于KR→BOF→RH→CC工艺路线下的转炉出钢不脱氧合金化的低碳钢，钢水在RH的真空时间按铝脱氧后6~7min控制，钢水洁净度可达到最佳状态。这项研究可为优化RH真空处理过程提供有益参考，有助于提高低碳钢的质量。

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9. 石灰石造渣对转炉煤气CO含量影响研究

李晨晓, 张昀, 王书桓, 薛月凯, 张凯旋, 孙华康,

炼钢 2022, 38 (4): 36-39.

摘要（114）

PDF（pc）（733KB）（120）

为研究石灰石造渣对转炉煤气成分及回收量的影响，在100 t转炉上进行了不同石灰石替代比下的造渣炼钢工业试验。研究结果表明：当铁水温度在1 350～1 650 ℃，石灰石分解产生的CO₂可作为弱氧化剂与铁水中元素反应生成CO，反应次序依次为[Si]、[Mn]、[C]、[Fe]；通过工业试验证实，石灰石分解产生的CO₂确实可参与铁水氧化反应，随着石灰石替代比的增加，炉气中CO比例升高；通过理论估算，与石灰造渣工艺相比，石灰石造渣炼钢工艺的吨钢煤气回收量提高约16.12 %，可见石灰石代替石灰造渣还可以增加转炉煤气回收水平。

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10. 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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11. 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（88）

PDF（pc）（1556KB）（106）

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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12. 低硫非调质钢水口结瘤机理解析

张璐, 余大江, 王梓菲, 黎玉唐, 付建勋

炼钢 2024, 40 (3): 50-55.

摘要（75）

PDF（pc）（1412KB）（81）

非调质钢含有较高的铝，经钙处理工艺后，易导致水口结瘤。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了某厂低硫非调质钢连铸水口结瘤物试样，结合热力学计算分析，揭示水口结瘤的原因。研究表明：水口结瘤物主要为CaS，其在钢液凝固过程中从钢液中以直接、间接两种方式析出，钙添加过量是导致水口结瘤的主要原因，后续可通过优化钢液的钙铝比来保证连铸的顺行，消除结瘤现象。

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13. 高钛钢连铸保护渣对Al₂O₃夹杂物吸收性的研究

王学友, 王军, 张旭彬, 何生平

炼钢 2024, 40 (3): 66-71.

摘要（49）

PDF（pc）（2271KB）（81）

针对高钛钢连铸保护渣钢渣反应及吸收夹杂物的变性问题，本文采用热力学计算、保护渣性能测试和旋转柱法等方法，对高钛钢钢液内夹杂物的生成种类和不同温度下的生成量进行了计算，根据夹杂物的生成情况对比了传统CaO-SiO₂系和新开发的低反应性BaO-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂系保护渣吸收夹杂物的性能变化，并对比了2种保护渣对夹杂物的吸收速率。热力学计算表明，本研究的高钛钢中铝含量为0.03%、钛含量为0.40%，钢液中生成的夹杂物为Al₂O₃，而实际生产中由于钢液局部成分差异可能有钛氧化物的生成；从保护渣吸收夹杂物前后的性能对比可知，2种保护渣的粘度和熔点均随其吸收氧化铝含量的增加而增加，但新开发的低反应性保护渣相对于CaO-SiO₂系渣的性能变化更小，其性能更稳定；由旋转柱实验可知，CaO-SiO₂系和BaO-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂系保护渣对氧化铝棒的吸收速率分别在8~12×10^-3 g/(cm²·min)和10~13×10^-3 g/(cm²·min)范围内，后者对夹杂物的吸收能力更强。因此，新开发的BaO-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂系低反应性保护渣有潜力用于更高钛含量的钢种浇铸。

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14. 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（125）

PDF（pc）（19824KB）（131）

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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15. 漩流氧枪应用于转炉炼钢的水模试验研究

李琳1，2，周立磊1，2，李明明1，2，李强1，2，邹宗树1，2

炼钢
录用日期: 1900-01-01

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16. 精炼渣对U75V钢中非金属夹杂物影响的研究

朱君, 杨吉春, 谌智勇, 樊志明, 张立峰

炼钢 2022, 38 (4): 54-62.

摘要（225）

PDF（pc）（3023KB）（135）

研究了精炼渣碱度和渣中Al₂O₃含量对U75V钢中非金属夹杂物的影响。结果表明，精炼渣碱度对钢中夹杂物成分影响较大。在U75V钢精炼过程中，随着精炼渣碱度由1.4提升至2.0，钢中夹杂物的成分发生了较大变化。其中，平均w(CaO)由43 %升高至62 %，平均w(SiO₂)、w(MgO)和w(Al₂O₃）均有不同程度的下降，分别由37 %、16 %、4 %下降到29 %、7 %、2 %。精炼渣碱度对U75V钢中夹杂物数密度影响较大。碱度为1.4时，夹杂物数密度为2.95 个/mm²，随着碱度升高至1.8，夹杂物数密度降至1.42 个/mm²，继续升高精炼渣碱度，夹杂物数密度开始增大。精炼渣碱度为1.8时，钢中夹杂物数密度最小，此时的精炼渣更有利于夹杂物的去除。精炼渣中Al₂O₃含量对钢中夹杂物有重要影响。随着精炼渣中w(Al₂O₃)由0升至3 %，夹杂物中CaO和SiO₂含量降低，MgO和Al₂O₃含量升高；继续提升精炼渣中w(Al₂O₃)至6 %，夹杂物中w(CaO)不再变化，稳定在40 %左右，而MgO 、SiO₂含量略有降低，w(Al₂O₃)则升高至18 %左右。随着渣中Al₂O₃含量升高，钢中夹杂物数密度持续上升，且当渣中w(Al₂O₃)由3 %增加至6 %时，夹杂物数密度增加了近1倍。因此U75V需要将精炼渣中w(Al₂O₃)控制在3 %以下。在生产过程中，应严格控制合金和造渣材料中的Al_s和Al₂O₃含量，减少进入炉渣中Al₂O₃含量，将炉渣碱度控制在1.8左右。

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17. 旋转喷吹与传统喷吹铁水包内气液两相流行为对比

王鑫, 郑淑国, 朱苗勇

炼钢 2022, 38 (5): 23-30.

摘要（207）

PDF（pc）（1823KB）（111）

为提高喷吹式铁水预脱硫过程的脱硫效率，以某厂180 t铁水包为基础，建立了铁水包内气液两相流模型，系统对比了旋转喷吹与传统喷吹铁水预脱硫过程的气泡分布、液相流动特性和混匀行为。结果表明：喷枪实现旋转后，气泡在喷枪周围螺旋上升，并分散在喷枪周围，从而两相区内气体体积分数较小。在Y=3.5 m平面上，气体体积分数的峰值从传统喷吹时的0.087降至旋转喷吹时的0.081。旋转喷吹下两相区内的气相速度小于传统喷吹下的气相速度。铁水包内气体总体积从传统喷吹时的0.107 m³增至旋转喷吹时的0.111 m³，增加约3.7%。采用旋转喷吹，虽两相区内液相速度和湍动能均减小，但受气泡驱动的铁水区域增加，同时液相速度和湍动能在铁水包内分布较为均匀，增强了溶质的传输速率。铁水包内的混匀时间由传统喷吹时的107.3 s降至旋转喷吹时的100.1 s，混匀时间减少约6.7%。工业试验后发现，旋转喷吹较传统喷吹脱硫率提升2.6个百分点，镁粉和钙粉消耗分别降低约5.6%和5.9%。

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18. 软吹对GCr15轴承钢洁净度的影响

马超, 刘毅, 张福利, 王育飞, 郭瑞华, 李瑞杰

炼钢 2024, 40 (3): 33-38.

摘要（67）

PDF（pc）（1503KB）（73）

以高品质GCr15轴承钢为研究对象，借助ASPEX自动扫描电镜和氧氮分析仪对RH精炼过程中不同底吹氩气流量和不同软吹处理时间下轴承钢中T.O含量和夹杂物演变规律进行了对比研究，结果表明：底吹氩气流量及软吹时间对夹杂物类型演变没有影响，软吹前后夹杂物类型主要是Al₂O₃-CaO、Al₂O₃-MgO-CaO以及Al₂O₃-MgO-MnS复合夹杂物。软吹对夹杂物及T.O有明显的去除作用，软吹开始到结束，钢水中全氧质量分数降低了0.0006百分点，夹杂物面积分数由软吹开始时的0.0419%下降至0.022%，尺寸超过20μm的夹杂物颗粒上浮较快更易去除。底吹氩气流量大小对夹杂物去除影响明显，随着底吹流量由30L/min增加至100L/min，夹杂物平均去除率由47%降低至40%。

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19. 铝粒尺寸及入炉高度对运动轨迹的影响

张勇, 刘勇, 彭集棚, 程树森

炼钢 2024, 40 (3): 39-49.

摘要（80）

PDF（pc）（1770KB）（73）

二次精炼过程中，铝是钢液进行脱氧及合金化的主要物料之一，但纯铝的密度小于钢液，能否穿越渣层与钢液接触及接触时间对铝的脱氧效果和钢中溶解铝的含量有直接影响。在忽略铝的熔化、溶解及化学反应的情况下，通过对铝粒运动过程受力分析，建立铝粒在气-渣-钢相内的三维运动数学模型，明晰铝粒尺寸及入炉高度对铝粒运动轨迹的影响。结果表明：在渣层厚度为70 mm且入炉高度为1~1.5 m的情况下，1 mm和5 mm的铝粒在渣钢界面处波动；入炉高度为1 m时，粒径为10 mm的铝粒停留在渣钢界面处，但在入炉高度为1.5 m及以上时可以进入钢液；20 mm及以上尺寸的铝粒可以进入钢液。在入炉高度为1 m时、30 mm尺寸的铝粒在钢液中的停留时间与深度相较于20 mm的基础上分别增加22.86 %和50.00 %；在铝粒尺寸为20 mm时、入炉高度为1.5 m时的铝粒在钢液中的停留时间与深度在1 m的基础上分别增加5.71 %和10.00 %。增加钢渣界面张力、减小钢铝界面张力或增加渣铝界面张力有利于铝粒进入钢液，而铝粒的尺寸大于20 mm，界面张力对铝块运动几乎没有影响；增大密度会使钢芯铝在钢液中停留更长时间，有利于钢液脱氧。

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20. 镁铝尖晶石基耐火材料抗侵蚀及其与钢液作用进展

汤鉴淮, 马北越, 昝文宇, 田家龙, 姜周华, 邓承继

炼钢 2022, 38 (5): 1-9.

摘要（139）

PDF（pc）（1111KB）（128）

镁铝尖晶石基耐火材料由于具有硬度高、机械强度高、抗热震性好、抗渣侵蚀和渗透性能优异、环境友好等特点，被广泛应用于钢包、电炉、水泥回转窑等高温工业设备的内衬。在钢的冶炼过程中，熔渣和钢液是与耐火材料直接接触的两种最为常见的侵蚀介质，因此综述了近些年关于镁铝尖晶石基耐火材料在制备、抗熔渣侵蚀和渗透，及其与钢液的相互作用三个方面的研究进展，并对镁铝尖晶石基耐火材料未来发展提出了几点建议，以期为耐火材料行业的发展提供一些参考。

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