参照AOD炉冶炼不锈钢的工艺模式，开发AOD炉进行铁水脱硫的工艺，以满足脱硫设备出现故障后脱硫铁水的供应。通过实践表明：AOD炉进行铁水脱硫可实现将w(S)脱至0.002 0%以下，并利用离线扒渣设备扒除含硫渣，防止转炉冶炼过程中回硫；为提高脱硫效率，铁水脱硫终点温度控制在1 350～1 400 ℃，温度不足采用硅铁弥补，渣量20～30 kg/t，还原后w(Si)控制在0.2%～0.4%，还原阶段侧吹搅拌强度控制在0.4～0.6m3/(t·min)，搅拌时间5 min。

通过将120 t顶底复吹转炉底吹供气强度由0.026 m3/(t·min)提高到0.103 m3/(t·min)，为钢水提供动力学条件；同时降低炉底渣层厚度，由200～300 mm降低到50～100 mm，减少供气阻力，增加钢水的动力学条件，加强钢水搅拌使钢渣充分融合，促进碳氧反应降低钢水终点氧含量。转炉终点钢水碳氧积从0.003 1 降低至0.002 3 、终渣FeO质量分数从18.64 %降低至18.12 %，有效提高了钢水洁净度，改善了钢水质量。

为了研究齿轮钢脱氧及夹杂物控制，结合工厂试验以及热力学计算，分析了在不同冶炼时刻，含硫齿轮钢的复合脱氧产物。研究结果表明，在冶炼过程中，随着脱氧反应的进行以及脱氧平衡的移动，钢中溶解氧含量不断降低，夹杂物组成由纯Al2O3夹杂转变为Al2O3-MgO-CaO-Ti2O3-CaS复合夹杂。纯铁液的脱氧热力学和实际钢液存在较大差距，不能采用纯铁液的脱氧热力学指导实际生产。

敬业钢铁有限公司新建一台罩型环流机械真空精炼设备，生产无取向硅钢和工业纯铁等超低碳品种钢，控制环节上从转炉碳温协调出钢、制定罩型环流机械真空精炼装置的脱碳工艺、控制原材料碳含量等方面入手，冶炼出w(C)≤20×10-6的工业纯铁等超低碳钢。结果表明：超低碳钢生产过程中，转炉出钢碳质量分数要控制在0.025 %～0.040 %，采用真空吹氧的条件下转炉出钢碳质量分数可以放宽到0.060 %以下，且转炉终点要注意碳温协调出钢，出钢过程严禁加含铝或硅的脱氧合金；真空脱碳需要分段控制脱碳期真空度和钢包底吹驱动气体流量。为防止钢液增碳，应采用碳含量低的合金和耐材。

钢中非金属夹杂物对钢的性能有很大的影响。在连铸过程中，随着温度的降低，钢液冷却凝固，钢与夹杂物之间的热力学平衡发生移动，从而导致夹杂物平均成分的转变。因此，研究钢液凝固和冷却过程中夹杂物的转变是有意义的。以20CrMnTiH含硫齿轮钢为研究对象，用热力学和工厂试验研究了钢液凝固和冷却过程中夹杂物的演变。结果表明，中间包钢样和连铸坯中夹杂物都以Al2O3-Ti2O3-MgO-CaO-CaS型夹杂物为主，但连铸坯中夹杂物中CaO含量明显低于CaS含量。这与凝固冷却过程的热力学计算得出的CaO夹杂物的转变规律一致。但由于热力学和动力学条件的不足，计算得出的夹杂物平均成分与实际检测值仍存在一定差异。

采用1∶1物理模拟和数值模拟相互验证，分析了拉速、水口插入深度和断面宽度对结晶器流场的影响。结果表明，当断面为230 mm×1 490 mm，插入深度为150 mm时，拉速从1.3 m/min增加到1.7 m/min, 最大表面流速从0.21 m/s增加到0.32 m/s，液面波动平均增幅为21.1%；当断面为230 mm×1 490 mm，拉速为1.7 m/min时，水口插入深度从190 mm降低到150 mm，最大表面流速从0.26 m/s增加到0.32 m/s，液面波动平均增幅为30.6%；结晶器断面宽度从940 mm增加到1 490 mm，由于通钢量增大，液面流速和液面波动都增大；各因素改变时，角部流速的增幅远小于其他部位流速增幅，角部在流场中属于死区；通过物理模拟研究可得，影响液面流速最大的因素是拉速，影响液面波动最大的因素是断面宽度。

采用测速棒偏转法对工业生产连铸结晶器表面流速进行了高温实际测量，并依据测量结果对数学模型的计算结果进行了对比分析与验证。并进一步利用数学模型对比分析了侧孔出口为方形、矩形和跑道形的浸入式水口（Submerged Entry Nozzle，SEN）在不同拉速和水口浸入深度情况下结晶器内流场的变化规律。结果表明，采用三种不同类型水口的表面流速随着拉速的增大而增加，随着SEN浸入深度的增大而减小。在相同的连铸工艺条件下，采用方形水口的结晶器表面流速大于采用矩形水口和跑道形水口的表面流速。采用矩形水口的结晶器表面流速与采用跑道形水口的表面流速大小相当。采用三种不同类型水口的液面湍动能随着拉速的增大而增加，随着水口浸入深度的增大而减小。在相同的连铸工艺条件下，采用跑道形水口的液面湍动能最小。

以0.7∶1的几何相似比建立了异型坯结晶器的钢液流动物理模拟，研究了不同结构浸入式水口对结晶器各位置响应时间以及液面波动的影响。结果表明：现有直通型水口结晶器内流场分布极不对称，结晶器各位置响应时间相差较大，液面波动保持在±3 mm以内的比例为96.3 %。最优改进方案水口(三侧孔型水口)有效的解决了结晶器各位置响应时间较长且不一致的问题，结晶器液面波动±3 mm以内的比例达到99.7 %，液面波动±5 mm以内的比例达到100 %。

高拉速连铸技术因其高效生产的优点而备受人们关注，其中典型的紧凑型带钢连铸技术的连铸速度普遍提高至3～6 m/min，甚至达9 m/min。因高拉速连铸技术的拉坯速度提高，导致结晶器内部许多参数发生了改变，使得该工艺对保护渣的要求也变得颇为严苛。针对紧凑型带钢连铸连轧生产中碳钢所用保护渣开展了研究，并与传统低拉速连铸保护渣的理化性能进行对比。研究结果表明：中碳钢高拉速连铸用保护渣相比低拉速连铸用保护渣需要有更好的润滑性能，1 300 ℃时的黏度应低于0.086 Pa·s（拉速3.5 m/min）；因高速拉坯，结晶器内壁与初始钢坯之间的热流大大增加，为避免过快的传热导致铸坯缺陷则需采用控热能力更均匀更强的保护渣。

为减少河钢集团承钢公司生产某种高强钢筋铸坯时产生的内部质量问题，通过对铸坯试样的低倍检测与统计，采用单因素法对比，分析钢水过热度、拉速、二冷比水量、保护渣有无烘烤等因素对铸坯的中心偏析、中心疏松、角裂纹及中间裂纹的影响。结果表明：钢水过热度控制在16～25 ℃，拉速1.70 m/min，二冷比水量为1.0 L/kg，烘烤保护渣的条件下可有效提高铸坯内部质量。

为提高连铸坯定重精度，建立了多模型系统，实现覆盖连铸过程影响因素，降低了钢水成分、结晶器磨损、过热度及拉速等因素变化对连铸坯重量的影响，并采用前馈和后馈相结合的反馈方式，提高了连铸坯定重精度和稳定性。现场实施结果显示，定重精度显著提高，连铸坯质量偏差在8 kg以内的连铸坯比例由原来的42.4 %提高到81.2 %，为后续轧材成材率提高奠定基础。

结合生产实践，采用“EAF（电炉初炼）→LF（炉外精炼）→VD（真空脱气）→LF返加热→VC（真空浇铸）”工艺，通过配料配碳，EAF初炼炉控碳减少钢水过氧化，LF精炼过程准确控制精炼渣成分深度脱氧和脱硫，VD过程有效控制真空脱气处理时间和真空度，LF返加热控制软吹气量来避免卷渣，浇铸过程采用精炼中间包、真空浇铸和水口吹氩等手段，50Cr5MoV材质支承辊钢锭氧质量分数控制在20×10-6以下，锻件高倍分析下夹杂物含量合格，该类支承辊锻件超声波探伤合格，加工过程夹杂物外露现象明显减少。

时间节奏的掌控是炼钢系统达到经济、高效、优质、低耗目标的前提，针对本溪钢铁集团公司转炉炼钢厂炉机对应关系混乱的现象，确立7条专业化生产线，以超低碳IF钢生产为例，运用甘特图对转炉、RH、连铸机三者的工序时间进行匹配分析，找出转炉和RH为原流程运行的瓶颈。通过供氧强度从2.86 m3/(t·min)提高到3.19 m3/(t·min)、扩大出钢口内径、RH预抽真空、尽快抽至极限真空度、增大脱碳后期提升气体流量等工艺优化，缩短转炉及RH作业周期，并采用首次提出的恒浇铸周期技术，生产节奏从平均45 min精准地降至(32±2) min，实现专线化精准炼钢。