利用转炉吹炼过程中取样测温得到的分析检测数据，结合炼钢工艺操作情况，计算了炼钢过程中锰氧化反应的主要热力学参数（平衡商、氧化锰的活度系数、炉渣的氧化锰容量和锰在渣钢之间的分配比）及其在吹炼过程中的变化，分析了钢水、炉渣成分和温度对锰氧化热力学参数的影响。吹炼初期锰氧化率可达到73.3 %，吹炼中期锰氧化速度降低，部分炉次有时会产生回锰。吹炼后期，碳含量降低，锰继续被氧化，锰质量分数降低到0.08 %~0.14 %，有时可低于0.05 %。根据炼钢工艺参数所得到的回归方程，可预报吹炼终点钢中锰含量。大型转炉生产低碳深冲钢锰的收得率平均26.7 %。提高底吹供气强度，优化顶吹操作和减少渣量可有效提高锰的收得率。

为强化转炉熔池搅拌效果，改善炉内冶金反应动力学条件，在120 t复吹转炉上开展了高强度底吹CO₂的工业试验，吹炼时底吹强度最高可达0.21 m³/(t·min)，试验采用喷枪型底吹元件，底吹气体包括N₂、Ar和CO₂，根据不同冶炼阶段单一气体供气或混合后供气。试验结果表明，在终渣碱度基本相同的情况下，高强度底吹CO₂工艺终渣氧化铁质量分数最低，转炉终点碳氧积、终点钢水P、S、N含量均比原底吹工艺和高强度底吹N₂/Ar工艺低，终点钢水Mn含量、脱磷率和脱硫率均比原底吹工艺高。高强度底吹CO₂有利于降低转炉炼钢成本，提升钢水纯净度。

与石灰相比，转炉采用石灰石作为造渣剂时，石灰石在转炉内分解除生成石灰外，还会释放大量的CO₂。通过气相质谱仪在线分析了石灰石加入FeC熔体后尾气成分的变化，研究了石灰石分解CO₂对铁水的氧化作用，并通过热重试验分析了碳元素对石灰石分解温度的影响。结果表明，石灰石释放的CO₂与熔池中元素的作用是相互的。一方面，CO₂会与铁水发生氧化反应生成CO，其分解出的CO₂的利用率约为63 %～71 %。另一方面，碳元素与CO₂之间的反应能大大降低石灰石的分解温度。

钢水质量和收得率是转炉生产的两项重要生产考核指标。通过红外热成像法检测转炉出钢钢水图像中钢渣占比率，从而有效控制钢水质量和收得率是转炉生产工艺之一。由于转炉出钢钢水红外灰度图像具有背景噪声干扰大、钢渣呈多目标分离标状且边缘非规则等特点，因此如何提高钢水图像分割及钢渣占比检测准确率一直是难点问题。针对该问题，提出了一种基于水平集的转炉出钢钢水图像分割方法，能将钢水、钢渣和背景区域有效分割。该方法首先根据钢水图像特征改进Chanvese几何活动轮廓模型，构造一种双几何活动轮廓曲线模型及演化函数；然后通过改造水平集算法，求解最小化双轮廓曲线演化函数，获得分割区域及其灰度特征值；最后通过分割的钢渣钢水区域面积比值计算完成钢渣占比率检测。试验表明该方法具有一定的抗噪性和准确性，能较好地应用于转炉出钢图像分割及钢渣检测。

以某钢厂300 t RH真空精炼炉为原型，建立了相似比为1〖DK〗∶1的三维数值模型，研究RH气液两相流在不同壁面润湿条件下行为变化。通过采用多相流（Eulerian）模型进行气液两相流模拟，对不同的壁面润湿条件下的流体行为和流动特性进行分析。结果表明各种提升气体量下，壁面润湿角在60°时循环流量、气相体积分数和浸渍管内液相速度均最小；在0~180°以60°为拐点，循环流量、气相体积分数和浸渍管内液相速度先减小再增大；在120°~150°对气相的扩散和液相流动的促进作用最有效，对RH精炼进程的加快最适合。

为了解决LF深脱硫钢种钢包顶渣结壳的问题，对结壳炉次精炼渣成分及熔点进行分析，利用扫描电镜对结壳物进行微观形貌及物相研究。结果表明，由于炉渣熔点过高，冷却过程中析出物呈网状联结导致顶渣结壳。根据相图确定了降低熔点的精炼渣改质目标区域，基于渣量核算提出了两种优化后渣改质工艺方案，通过工业试验验证，优化后精炼渣可同时满足LF深脱硫及减轻钢包顶渣结壳的要求，为高效生产创造了条件。

针对钙处理低合金高强钢浇铸过程中塞棒的异常侵蚀问题，通过对塞棒基质层和侵蚀层进行成分分析、物相分析以及元素分布观察，并进行热力学计算分析，探究了塞棒的侵蚀机理，并提出了相应的改进措施。结果表明，钢液中过量的钙与塞棒耐火材料中的Al₂O₃、SiO₂在塞棒界面反应生成CaO，进而与塞棒耐火材料中的Al₂O₃、SiO₂反应生成低熔点的硅酸盐、钙铝酸盐等化合物是造成塞棒侵蚀的原因之一。塞棒耐火材料中的C和SiO₂反应生成气态的SiO、CO，然后钢液中的钙元素与SiO，CO等气体反应生成的CaO，进而生成低熔点的硅酸盐、钙铝酸盐等化合物，也可以导致塞棒的侵蚀。在侵蚀层中存在低熔点的钙黄长石和镁黄长石类化合物也会导致塞棒的侵蚀。通过规范钙处理量、选用镁碳质棒头等措施，可以明显改善塞棒的异常侵蚀问题，中间包连浇炉数由4~8炉提高至10炉以上。

针对某钢厂Φ 600 mm AISI4130钢连铸大圆坯存在的中心裂纹，通过低倍观测到裂纹分布在V型偏析区内，采用原位分析发现中心主要为碳、硫偏析，采用扫描电镜观察裂纹形貌发现裂纹为凝固前沿卵形树枝晶开裂形成的空隙，分析裂纹成因是凝固末期低熔点元素富集芯部，同时凝固收缩使铸坯中心产生较大的拉应力使卵形树枝晶开裂。运用ANSYS软件建立大圆坯传热和应力模型，计算铸坯的温度场和应力场，模拟计算结果表明，凝固末端铸坯中心拉应力超出抗拉强度。提出在凝固末端施加强制冷却工艺，通过模拟计算验证了末端强冷可加速铸坯外部向中心收缩，抑制铸坯中心凝固收缩产生较大的拉应力，有效降低大断面圆坯中心裂纹的产生风险和概率。

针对某钢厂200 mm×2 000 mm连铸机，采用现场试验方法重点研究了选分结晶对碳质量分数在0.09 %~0.15 %的包晶钢连铸坯表面裂纹的影响。研究发现，由于选分结晶的影响，碳含量在连铸坯厚度方向上呈现“M”形，初始凝固坯壳中，距离铸坯表面40 mm以内的区域碳含量低于原始钢液中的成分。对于初始钢液碳质量分数0.10 %的B2钢，距离铸坯表面10 mm处的碳质量分数为0.087 %~0.088 %，低于0.09 %，表面质量良好；而对于初始碳质量分数0.13 %的B1钢，距离铸坯表面10 mm处的碳质量分数为0.113 %~0.115 %，仍处于裂纹敏感性区域，裂纹发生率较高。

针对某钢厂帘线钢连铸过程中镁炭质浸入式水口（SEN）内壁出现灰白色附着物，该附着物在钢坯中形成夹杂导致后续加工过程产生拉丝断裂的问题，通过分析水口附着物的物相组成和微观形貌，发现水口附着物物相主要为Mg₂SiO₄（镁橄榄石，M2S）及少量MgCaSiO₄（钙镁橄榄石，CMS）、Ca₂Mg(Si₂O₇)（镁黄长石，C2MS2），探讨了水口中MgO与钢液中SiO₂和CaO等夹杂物反应生成附着物的过程及反应机制，据此，提出了优化镁炭质浸入水口材质、促进水口附着物低熔点化的改进思路。

为研究碲（Te）冶金在易切削钢中的工业化应用效果，开展了向1215易切削钢中添加Te的工业化生产试验，并对其产品变化规律进行了分析。借助蔡司金相显微镜、小样电解、扫描电镜、能谱仪、维氏显微硬度仪、表面粗糙度仪等方法对比分析了1215易切削钢及1215Te易切削钢方坯、轧材中夹杂物的赋存、成分及切削性差异。结果表明，Te系易切削钢方坯中硫化物尺寸大且更均匀，趋向于球状；含Te轧材中夹杂物变形程度较小，轧制后夹杂物长宽比小于3的纺锤状为60 %；轧材在进给量0.10 mm/r下切削时，1215Te钢产生的短螺卷屑比例为66.0 %，大于1215钢的58.1 %。在相同切削条件下，切削后的1215Te钢工件表面粗糙度小于不含Te的1215钢，说明Te显著提升了1215易切削钢的切削性能。

采用检测分析方法对预应力钢绞线SWRH82B锥形断裂机理进行研究，制定相应解决措施，并进行工业试验验证。研究表明：SWRH82B钢绞线锥形断裂主要受两方面影响，一是C、Mn、Cr、S元素偏析，C偏析导致锥形断裂样品形成了网碳组织，Mn、Cr元素促进不良马氏体组织形成，硫化物偏聚降低了晶界与晶界间的结合力，致使SWRH82B钢的塑性变差；二是钢液洁净度较差，结晶器出现卷渣导致大颗粒的异物夹杂存在，中心裂纹区域尺寸较大，最大夹杂物尺寸高达174.16μm，平均尺寸达到28.30μm，并且存在MgO-Al₂O₃，CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂等脆性夹杂物，降低SWRH82B钢的拉拔性能。通过降低钢水过热度和拉速，提高二冷水比水量，降低LF精炼渣中碱度及MgO含量，钢液中w(S)控制在0.006 %以下，延长LF精炼软吹时间等优化措施，提高其拉拔性能。优化后SWRH82B钢盘条中心偏析、网状碳化物、中心马氏体评级均分别控制在0～0.5级，索氏体比例提高至85 %～90 %。盘条中心夹杂物最大尺寸和平均尺寸分别降至42.10 μm和16.70μm，钢中主要夹杂物为CaO-Al₂O₃-SiO₂，拉丝断头率降至每百吨1.12次，捻股断头率0.35次/趟，SWRH82B预应力钢绞线锥形断裂率大幅下降，拉拔性能得到改善。