为降低全废钢量子电弧炉出钢氮含量、优化电弧炉冶炼性能、减少电弧炉冶炼碳排放量，通过对量子电弧炉喷吹工艺进行优化改进，采用CO₂喷吹工艺替代原始喷吹工艺以实现上述目标。在150 t量子电弧炉上进行了大量CO₂喷吹工艺试验，分别对比了改进工艺前后的电弧炉出钢氮含量、冶炼电耗、冶炼周期、碳排放等性能指标的变化趋势。试验结果表明：使用CO₂喷吹工艺后，电弧炉出钢氮质量分数降低30.6×10^-6、冶炼电耗降低5.6 kWh/t、冶炼周期缩短3.2 min、平均出钢碳氧积降低了4.4×10^-4、渣中FeO质量分数降低了4.5百分点、碳排放降低8.4 %。通过将CO₂载气喷吹碳粉工艺与Ar+CO₂动态混合底吹工艺结合应用于电弧炉炼钢中能够有效降低钢水出钢氮含量、冶炼电耗、碳排放量等性能指标，优化量子电弧炉喷吹工艺。

KR法是铁水预处理中主流的脱硫方法。采用数值模拟方法研究了正四叶桨、螺旋三叶桨和双层正四叶桨三种桨叶的搅拌效率，结果表明：双层正四叶桨的混匀时间比正四叶桨短7.3 %，比螺旋三叶桨短37.9 %；通过对铁水中轴向速度、湍动能分布的分析发现，双层正四叶桨搅拌器中铁水轴向速度更大，并且铁水中湍动能广泛扩散，双层正四叶桨的平均湍动能比正四叶桨大28 %，比螺旋三叶桨大1.8 %。

基于260 t转炉炼钢实际生产数据，用RF(Random Forests, 随机森林)、LGBM(Light Gradient Boosting Machine，轻量级梯度提升机)和Stacking集成三种不同机器学习算法建立了转炉炼钢终点磷锰预测模型。通过相关理论分析和皮尔逊相关系数法确定了模型输入变量，对比三种集成学习模型的终点命中率，表明Stacking集成模型的预测性能最好，在预测终点磷质量分数误差为±0.001 %、±0.001 5 %时的终点命中率分别为86.3 %、97.1 %，在预测终点锰质量分数误差为±0.008 %、±0.01 %时的命中率分别为83.4 %、94.4 %。

利用100 t转炉出钢合金化数据，通过数据预处理和采用皮尔逊相关系数 ( Pearson correlation coefficient）进行特征选择，用非数值型变量—钢种作为其中的一个特征变量，采用SVR (Support Vector Regression，支持向量机回归)算法，建立出钢合金化硅铁加入量模型。引入钢种作为特征变量后建立的转炉出钢合金化硅铁加入量SVR模型，误差在±40 kg、±30 kg、±20 kg的范围下，预测的命中率分别为94.84 %、87.58 %、75.77 %，而无钢种这一特征变量的SVR模型在相同的误差下的命中率分别为88.4 %、80.61 %、65.85 %，表明采用钢种作为特征变量，提高了硅铁加入量预测模型准确度，对于实际出钢合金化具有更好的参考价值。

采用转炉双渣脱磷、少渣冶炼的工艺进行锰矿直接合金化工艺。选取终点炉渣和钢水的样品进行化学成分和矿相检测，分析试验中不同锰矿、造渣料最佳配比对渣钢间锰分配比的影响。采用试验设计的炉料配比，得到的锰收得率为15.87 %～79.3 %，平均为45.05 %；渣钢间锰分配比为21.97～37.96，平均为31.17；铁水脱磷率86 %～92 %，平均为88 %。第9组、第4组和第13组的炉料配比得到的渣钢间锰分配比较低，在22～25。影响渣钢间锰分配比的主要因素是钢水温度、终点碳含量、炉渣碱度和氧化铁，得到了这些因素与渣钢间锰分配比之间的定量关系。获得低锰分配比的炉料配比是石灰比例为25 %～30 % ，烧结矿比例为30 %～40 %，锰矿比例为15 %～20 %，轻烧白云石比例为20 %～30 %。

为研究转炉高拉碳冶炼工艺过程中一倒渣的冶金特性对转炉脱磷冶金效果的影响，采用单渣法在国内某钢厂50 t顶底复吹转炉上开展单渣高拉碳高效脱磷工业试验。通过理论计算分析并结合实验室研究，对转炉一倒渣的矿相结构、熔化温度、黏度、成分等冶金特性与转炉脱磷效果之间的关系进行了研究。研究结果表明：一倒渣中Si、Ca、P富集的区域形成的矿相结构主要是2CaO·SiO₂和3CaO·P₂O₅，这两种矿相结构均有利于脱磷反应的进行；Fe、Mn、Mg元素富集的区域主要形成RO相和基体相，不利于脱磷反应的进行；降低单渣法高拉碳一倒渣的熔化温度和黏度有利于脱磷反应的进行；控制一倒渣的熔化温度在1 370～1 375 ℃，黏度在0.033 Pa·s左右，此时脱磷效果好，实现一倒钢液磷质量分数最低为0.018 %，一倒渣的磷分配比L_P＞60，一倒脱磷率最高为84 %；炉渣二元碱度R=2.60～3.00，w(FeO)=22.00 %～27.00 %，w(MgO)＜7.50 %，w(MnO)＜4.60 %，一倒渣具有良好的脱磷效果，一倒渣L_P＞60，一倒脱磷率不低于75 %。

某厂生产的DL350低碳钛微合金冷轧结构钢，由于钢中夹杂物含量较高且冷轧断后伸长率较低，不能满足客户要求。为了降低生产成本，提升冷轧产品断后伸长率，制定了合理渣洗工艺，并分析了渣洗工艺对钢洁净度及性能的影响。结果表明，钢中夹杂物主要为MnS、TiN、MnS-TiN及少量的Al₂O₃夹杂物，采用渣洗工艺后钢液中的氧、氮含量均有明显下降。渣洗后铸坯显微夹杂物平均数量密度由21.3个/mm²降低到15.7个/mm²。同时，A类夹杂物级别由2.0～2.5降低到1.0～1.5，B类夹杂物级别由1.5～2.0级降低到0.5～1.0级，说明渣洗工艺对铸坯洁净度提升改善明显。通过对热轧和冷轧产品性能检测可以发现，渣洗工艺试样热轧断后伸长率由26 %～28 %提升到29 %～31 %，冷轧断后伸长率由15 %～16 %提升到18 %～20 %，强度整体变化不大，满足了客户的使用要求。

为探究37Mn5钢精炼过程尺寸在10 μm以上的大尺寸Al₂O₃-SiO₂-MnO类夹杂物的形成与演变机理，在实际“EAF→LF→VD→钙处理→CC”工艺生产37Mn5钢的精炼全流程进行系统取样，检测了钢液成分并重点分析了不同冶炼阶段大尺寸Al₂O₃-SiO₂-MnO类夹杂物的形貌和成分特征，结合实际生产工艺与热力学计算，揭示了这类夹杂物的演变规律。研究结果表明：由于出钢过程局部钢液Al含量低而O含量高，大尺寸Al₂O₃-SiO₂-MnO夹杂物形成；LF精炼初期，局部Ca含量增加形成Al₂O₃-SiO₂-MnO-CaO夹杂物；LF精炼中期以后Ti含量增加会变性前期形成的这两类夹杂物，形成含TiO_x的夹杂物，随着冶炼的进行，Ti元素在夹杂物中分布逐渐均匀；VD后钙处理量不足导致夹杂物变性效果不理想，对大尺寸夹杂物的影响不大。出钢过程合理的脱氧、合金化和造渣制度可以减少Al₂O₃-SiO₂-MnO类夹杂物的形成，从而减少夹杂物数量，改善钢材质量。

中间包采用感应加热与吹氩协同控制工艺有望实现高效去夹杂及低过热度浇铸。针对该工艺，并结合国内某钢厂的感应加热中间包建立三维非稳态数学模型，研究其磁场的分布规律，并对比分析了有无吹氩及吹气量对其流场、温度场以及夹杂物去除的影响。结果表明：感应加热中间包内偏心电磁力最小值偏离通道几何中心10 mm，沿通道径向距线圈较近位置焦耳热略有增加。吹氩使感应加热中间包内钢液在气幕两侧各形成一个循环流，消除了中间包角部流动不活跃的小循环流；且浇注区温度分布更均匀；与无吹氩感应加热中间包相比，吹氩后夹杂物去除率增大了0.4倍，有更好的去夹杂效果。吹气量在10～40 L/min时，靠近通道一侧下方存在流速较小的小循环流；当吹气量增至55 L/min时，浇注区内开始形成稳定的气幕，并在其两侧各形成一个循环流；就本研究而言，55 L/min的吹气量有最佳的控流及去夹杂效果。

通过凝固仿真模拟计算结合现场试验得出了非调质钢最优的连铸轻压下工艺参数：1～5号拉矫辊执行3 mm-4 mm-5 mm-5 mm-3 mm的压下量，对应连铸拉速0.85 m/min，在提高铸坯低倍质量的同时，避免了压下裂纹的出现。在最优轻压下、拉速工艺参数的基础上研究了电磁搅拌对偏析等的影响，结合设备实际采用极值法试验得出了最佳的电磁搅拌参数：结晶器电磁搅拌电流350 A，频率2.0 Hz；末端电磁搅拌电流200 A，频率6 Hz。最终通过对连铸工艺参数的多元耦合研究，可以控制铸坯中心碳偏析指数不大于1.10。

为降低夹杂物对轴承钢疲劳性能的危害，比较研究了稀土Ce及热处理对GCr15轴承钢中夹杂物的改性行为。研究发现：稀土处理使钢中夹杂物球化、平均尺寸降低，有助于降低铝脱氧轴承钢中夹杂物的危害；热处理（1 250 ℃）同样可以球化、细化钢中的夹杂物，夹杂物的平均尺寸、长宽比、面积分数随热处理时间（0～330 min）的增加均呈下降的趋势，继续延长热处理时间（330～510 min），铝脱氧轴承钢中大尺寸夹杂物比例增加，稀土轴承钢中球状Ce-Al-O-S均质夹杂转变为富Al相和富Ce相的非均质夹杂，对轴承钢疲劳性能危害大。在该研究条件下，铝脱氧轴承钢及稀土轴承钢热处理330 min时夹杂物特征最优。

电池壳钢中夹杂物是影响其深冲性能的重要因素。对某厂电池壳钢铸坯和冷轧板不同部位分别进行取样，并且对有砂眼缺陷的电池壳外壳样品进行取样，采用金相显微镜 (OM)、扫描电镜(SEM)等表征方法分析电池壳钢洁净度水平并寻找电池壳钢砂眼质量缺陷的成因。研究结果显示，电池壳钢铸坯中夹杂物平均尺寸最大、密度最高的部位为内弧1/4处。冷轧板中夹杂物平均尺寸最大的部位是中心处，同时也是密度最低的部位。与其他六厂电池壳钢相比，该样品中夹杂物尺寸偏大，是导致与其他厂产品差距的主要原因。通过研究发现，不合理的脱硫工艺是导致电池壳钢冲压开裂缺陷的主要原因，通过将生产工艺优化为铁水预处理并经转炉直上后，产品未出现显著开裂问题。