氧枪在转炉冶炼过程供氧、造渣、熔池搅拌等方面起着十分重要的作用，其性能对于转炉冶炼进程和钢水质量的控制有着决定性的影响。通过水模型试验，研究了漩流氧枪对转炉冶炼熔池特性的影响，主要考察了漩流氧枪喷孔扭转角设计及氧枪操作参数对熔池振荡特点、冲击坑尺寸、熔池搅拌的影响规律。结果表明，相比于传统氧枪，漩流氧枪具有喷溅少、化渣快、搅拌能力强的优势。当喷孔扭转角在0°~30°时，氧枪对熔池的搅拌在喷孔扭转角为20°时达到最佳状态，此时可获得熔池最短混匀时间为20.5 s。对于传统氧枪，熔池混匀时间与冲击坑深度总体上具有单调变化关系，即混匀时间随冲击坑深度的增大而缩短；但对于漩流氧枪，二者无明显依赖关系。

近年来随着废钢的不断堆积和环保压力的加大，大部分钢铁企业通过提高转炉废钢比来降低铁耗，该模式造成转炉冶炼成本增加的同时，也给转炉操作带来困难，因此转炉合理废钢比的预定一直是钢铁企业十分关心的问题。依据实际生产数据，采用拟合的方法构建吨铁利润和废钢比之间的函数表达式，并以邯宝炼钢厂典型钢种DC06为例，分别计算不同废钢价格下使吨铁利润达到最大的废钢比。结果表明，通过模型计算DC06钢种最佳废钢比为12.1 %，即铁水消耗为967 kg/t，而该钢种根据经验确定的最佳铁水消耗为950 kg/t，两者相差不大，验证了模型的准确性。

钢中非金属夹杂物主要来源于转炉出钢脱氧过程，国内某钢厂生产Q195热轧带钢采用硅-锰预脱氧和铝终脱氧，钢液中预脱氧产物主要为SiO2和MnO，在吹氩过程由于铝元素的终脱氧，夹杂物中Al2O3含量逐渐升高，SiO2含量逐渐降低，MnO含量几乎不变，使用FactSage软件通过理论计算解释了夹杂物成分演变规律。同时利用FactSage软件计算了Q195带钢Al、Si、Mn单独脱氧曲线以及Al-Si、Al-Mn和Si-Mn复合脱氧曲线，并与纯铁液脱氧曲线进行了对比，实际钢液脱氧曲线与纯铁液脱氧曲线有较大区别，各种元素间相互耦合作用，共同决定了某一元素的脱氧能力。

基于前人的研究结果，通过热力学计算软件Factsage 7.1分析了20CrMnTiH齿轮钢中复合脱氧平衡。热力学计算结果表明， LF精炼初期，钢中非金属夹杂物的主要成分为Al2O3；随着耐火材料的侵蚀以及合金的加入，氧化物夹杂转变为Al2O3•MgO，并含有少量CaO；钛合金化后，氧化物夹杂的种类无明显变化，主要成分为Al2O3•MgO，由于钛铁中带入少量Ca，氧化物夹杂中CaO略有增加；钙处理后，氧化物夹杂中CaO含量明显增加，Al2O3•MgO转变为Al2O3•MgO•CaO，夹杂物的平均成分落入液态夹杂物区域。热力学计算结果与实际生产过程中夹杂物的转变具有相同的规律，但实际生产过程由于多元脱氧体系中合金及脱氧元素加入顺序以及动力学因素导致与实际情况具有一定差异。

通过对超低碳钢RH及连铸中间包取样数据进行分析，发现RH升温吹氧量的增加导致全氧含量、渣中TFe含量升高，w(CaO)/w(Al2O3)逐渐降低，对控制大尺寸Al2O3夹杂物数量比例及中包全氧含量十分不利，因此采用LF+RH双联工艺取消吹氧升温，提高钢水纯净度。该工艺中转炉低温低氧出钢，LF优化钢包底吹强度、给电升温时间，在给电结束后钢水氧质量分数控制在0.033～0.045%，改质后钢水氧质量分数量控制在0.025～0.030%。RH取消吹氧升温，脱碳结束氧质量分数量控制在0.015～0.020%，RH出站渣中w（TFe）≤5%，w(CaO)/w(Al2O3)稳定控制在1.3～1.5。在工业生产应用后，超低碳钢双联工艺路线下的夹杂物控制水平可以满足冷轧汽车外板要求。

非金属夹杂物的类型、数量、尺寸对齿轮钢的疲劳性能具有重要影响。为了明确20CrMnTiH齿轮钢在凝固和冷却过程中夹杂物的转变和析出行为，通过Aspex自动扫描电镜对齿轮钢连铸过程中非金属夹杂物的类型、数量、尺寸等进行系统分析。研究发现，中间包内钢液中氧化物夹杂的主要类型为Al2O3-CaO-MgO和Al2O3-CaO-CaS型，铸坯中氧化物夹杂的主要类型转变为Al2O3-MgO和Al2O3-CaS型。齿轮钢钢液在凝固和冷却过程氧化物夹杂中CaO向CaS转变，夹杂物的数密度降低，平均尺寸略有增加。通过热力学软件FactSage 7.1计算了中间包内钢液在凝固和冷却过程中夹杂物的形成和转变，对齿轮钢在凝固和冷却过程夹杂物的转变提供了理论依据。

连铸保护渣固渣膜凝固结构及演变对保护渣控制传热至关重要。文章选取生产现场应用的高碱度及超高碱度保护渣，使用小尺寸大宽厚比水冷铜探头获取了不同液渣温度及凝固时间下的渣膜，检测了不同条件下获得固渣膜的密度演变规律，并使用密度演变法评价了渣膜凝固生长的稳定性及渣膜凝固析晶规律。固渣膜密度演变结果与渣膜结构对应较好，使用密度法评价得到的固渣膜凝固稳定性与对应保护渣的现场使用状况符合。

钢包浇铸末期旋涡卷渣严重影响钢水洁净度和金属收得率。利用钢包渣示踪法研究了上海梅山钢铁股份有限公司250t钢包浇铸过程卷渣行为。通过在中间包注流区采集钢样，基于含Ba夹杂物成分、尺寸和形貌研究卷渣形成的夹杂物特性，并通过夹杂物中平均Ba含量变化来判断旋涡卷渣发生的程度。结果表明：卷渣形成的夹杂物普遍尺寸较大、形貌呈球形，在钢包余钢量不低于15~18t的时候便开始出现旋涡卷渣。为了抑制旋涡卷渣，针对梅钢250t钢包的实际工况，提出了一种新的出水口结构，并利用物理模拟试验对比了常规出水口和新出水口的旋涡特性，采用新的出水口可以显著降低钢包的起旋高度和贯通高度。

随着连铸产能的提升，板坯的液面和拉速波动合格率为100%这种稳态浇铸前提下，生产某低碳铝硅镇静钢发生批量卷渣缺陷，卷渣率为19.6%（将其卷渣指数设定为100%）。分析发现工艺上钢水过热度、拉速和保护渣成分对卷渣直接产生作用，生产操作上浸入式水口浸入深度也对卷渣产生影响。通过收窄过热度和拉速范围、优化浸入式水口浸入深度和调整保护渣成分这4个手段，该钢种的卷渣指数由100%下降到14.7%，配合采用含Li2O高黏度保护渣的优化效果最好，卷渣指数仅为13.3%。

揭示了弹簧钢全流程中非金属夹杂物的形貌和成分转变。初始钢中夹杂物主要为Al2O3-SiO2-MnO-CaO，合金化后夹杂物转变为MgO-Al2O3。随着精炼的进行，夹杂物逐渐转变为Al2O3-MgO-SiO2-CaO。最终铸坯中主要夹杂物为Al2O3-MgO-SiO2-CaO，同时有硫化物和氮化物析出。系统地计算了1873K下一元脱氧钢中Al、Si、Mg和Ca与O的热力学平衡关系和二元脱氧钢中Al-Mg、Al-Si、Si-Mn和Al-Mg-Ca脱氧夹杂物的生成区域。可为弹簧钢脱氧过程脱氧剂的加入，钢液中溶解氧含量的控制，以及弹簧钢中不同夹杂物的生成和控制提供理论指导。

针对气保焊丝钢ER70S-6中大颗粒不变形夹杂易在拉拔过程引起断丝的问题，通过FactSage软件对其夹杂物的塑性化控制进行了热力学分析以及工业试验。计算结果表明，非铝脱氧的低飞溅气保焊丝钢中夹杂物熔点随Al2O3含量的增加先降低后升高，随MgO含量的增加呈上升趋势；钢液中Ca、Mg、Al的含量随着精炼渣碱度的升高而升高。实际生产过程中，随着精炼渣碱度提高，夹杂物中Al2O3和MgO含量有所上升，夹杂物的变形能力降低。

通过系统研究硼含量精准控制技术，采用LF精炼短线喂硼线、钢水预判喂铝线、钛线固氮、提高保护浇铸效果等一系列措施，硼质量分数稳定在0.002 6%～0.003 0%，硼回收率88.2%～92.6%，实现转炉生产含硼中碳钢的硼含量稳定控制，开拓了含硼钢新的生产流程，降低了生产成本。

边直裂缺陷控制装备在使用过程中会使铸机在拉坯方向产生额外的拉坯阻力，造成电机电流增大，影响铸机正常生产，严重的甚至会产生“滞坯”风险。因此，建立了边直裂缺陷控制装备模型，对该装备的运行过程进行了数值模拟，研究了压制不同宽度二次倒角与所产生的额外拉坯阻力和所需压制力的对应关系，并以此为依据开展工业试验，研究了拉坯阻力增大对电机电流实际变化的影响。同时计算了不同压力条件下的拉坯力，对比分析了电机电流的变化。研究表明：所产生的额外拉坯阻力的大小与压制的二次倒角宽度呈正比，在满足工艺效果的前提下，压制最大二次倒角宽度时的电机实际电流小于额定电流，说明其产生的额外拉坯阻力不会对该钢厂铸机正常运行产生影响。