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。

通过500kg多功能顶底复吹转炉吹炼铁水，进行双相不锈钢冶炼试验。采取钢水脱磷、降碳保铬、钢水深脱硫以及钢水增氮的方法，得到在碳质量分数降到2.0%时，钢水温度控制在1360~1440℃，炉渣的碱度控制在1.4~1.8，炉渣中FeO质量分数控制在15%~20%，钢水中的磷质量分数可以脱除75%以上；在钢水降碳保铬过程中，钢水温度始终控制在1660℃以上，同时随着碳含量降低，逐渐降低氧气比例，增加氩气比例，减少铬元素的氧化；合金化后继续对炉渣进行还原，碱度控制在2.0左右，钢水温度控制在1550~1600℃，渣中的FeO和MnO质量分数之和控制在1%以下，钢水中的硫质量分数可以由0.0040%降低到0.0010%；顶底复吹转炉冶炼双相不锈钢奥氏体和铁素体的占比在49%~51%，钢板的冲击性能远高于标准值180J，性能满足用户的要求。

为了解转炉高锰铁水炼钢情况，对涟钢210 t转炉42炉吹炼终点钢水进行了取样、测温，根据所得到数据计算了锰氧化反应热力学参数（K′_Mn，γ_(MnO)，L_Mn）及炉渣碱度、氧化铁、钢水温度对锰氧化热力学参数的影响。对于吹炼终点钢水与炉渣反应的平衡值及反应偏离平衡状况进行了计算。利用回归分析方法，给出了终点钢中含锰量与转炉吹炼工艺参数关系。吹炼终点渣中平均w（TFe）=20.0 %，终点钢中平均w（Mn）=0.147 %。终渣平均w（MnO）=6.28 %，较正常含锰铁水炼钢终渣高，增加了炉渣流动性，有利于化渣。锰的收得率较低（平均23 %），与转炉炼钢铁水硅含量高、渣量大有关。

转炉渣作为炼钢工艺的副产品，具有极大的综合利用潜力，但磷元素富集限制了在炉内循环利用。基于溅渣护炉过程中进行熔渣气化脱磷操作，在实验室开展焦炭还原转炉渣气化脱磷热态试验。研究结果表明：留渣碱度在2.81~3.71时，气化脱磷渣的磷分配比随炉渣碱度的升高而增大；留渣的FeO质量分数在16%~28%时，随着FeO含量的增加，气化脱磷渣的磷分配增大。气化脱磷渣具备一定的脱磷能力，在脱磷阶段的理论成渣路线应遵循高FeO含量，碱度先由高到低，然后缓慢增加，成渣过程中理论渣系控制在R=1.55~3.17，w(FeO)=28%~46%。采用该成渣路线进行生产实践，终点钢水磷质量分数降低了0.006百分点，钢铁料消耗降低了4 kg/t，渣料消耗降低了4.6 kg/t，既保证了高效脱磷，又降低了冶炼成本。

基于高硫塑料模具钢典型缺陷检测和MnS析出行为研究，结合热力学计算和工业试验探索了高硫塑料模具钢精炼过程硫稳定性控制手段。结果表明，MnS夹杂是裂纹产生的原因之一。MnS在1708K开始析出，且优先发生位错形核。MnS发生晶界形核的最快沉淀析出温度为1573K，并在铸坯加热过程明显长大。综合高硫塑料模具钢精炼顶渣物化性质、硫容量和硫分配比的理论研究，确定最优精炼顶渣成分范围：1.55≤（w(CaO)/ w(SiO₂)）≤1.7、24%≤w（Al₂O₃）≤28%、1.4≤（w(CaO)/w(Al₂O₃)）≤2.3、7%≤w（MgO）≤9%和2.5%≤∑w（FeO+MnO）≤4.0%。精炼顶渣成分与精炼工艺优化后，VD出站到中包钢中硫平均降低质量分数由108×10^-6减少至30×10^-6，平均Al_s损由24.9×10^-6减少至14.2×10^-6，实现了模具钢中硫稳定性和VD至中包Al_s损的大幅度改善。

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。

RH真空槽底喷粉精炼将脱硫粉剂直接喷入钢液，冶金反应程度高，终点元素含量稳定，能够完成高品质钢的炉外精炼任务。对RH底喷粉过程进行数值模拟研究，探究底喷粉过程的粉剂行为及对钢液流场的影响规律，优化喷嘴布置方案，旨在推动该技术的工业化应用。研究结果表明，180°喷嘴布置方案（即下降管侧喷吹，简称方案2）的钢液环流量比0°喷嘴布置方案（即上升管侧喷吹，简称方案1）增加1.8 t/min（增量比例为1.4 %）；方案2的钢包最下端钢液粉剂浓度比方案1高0.2~0.9 kg/m³（增量比例为6.7 %~81.8 %）；方案2条件下，钢包内钢液流动死区的粉剂浓度随喷嘴布置高度的降低而降低。结合粉剂收得率，确定方案2喷嘴布置高度为300 mm，此时粉剂收得率较方案1提升2.59 %。

针对武汉钢铁有限公司炼钢厂RH真空处理装置使用镁铬砖存在的铬污染及钢水增铬问题，以大结晶电熔镁砂、铝镁尖晶石、金属铝粉和硅粉为原料，以热固性酚醛树脂为结合剂，制备了RH真空用镁尖晶石砖，在该炼钢厂进行了工业应用试验，三炼钢分厂RH真空插入管平均使用寿命130次，底部槽平均使用寿命384次，使用寿命与镁铬砖相当。四炼钢分厂RH真空插入管平均使用寿命97.17次；底部槽平均使用寿命194.28次；冶炼电工钢条件下寿命有所降低。镁尖晶石砖与镁铬砖相比增Cr质量分数平均降幅64.49 %，利于降低钢水中的Cr含量。

在精炼进站时采用BaCO₃作为示踪剂，对比钢包底吹氩气流量对“120 t BOF→LF→CCM”流程生产的冷镦钢SWRCH35K中DS类夹杂物的影响。结果表明，氩气流量对精炼结束炉渣成分及夹杂物的类型无明显影响；精炼进站到精炼结束采用小氩气和正常氩气搅拌夹杂物密度分别降低4.5个/mm²和7.1个/mm²，精炼结束到中包两种工艺夹杂物变化相差不大，精炼正常氩气搅拌精炼结束、软吹后、中包含Ba的夹杂物比例比小氩气搅拌分别高51.5 %、26.1 %、39.3 %。铸坯中DS夹杂物组成有单相、两相和三相。精炼采用小氩气搅拌和正常氩气搅拌铸坯中检测到含Ba的DS夹杂物占所有DS夹杂物的比例分别为28.6 %和39 %。所以，控制精炼过程中冶炼的氩气搅拌强度也是控制钢中DS夹杂物的关键。

铝脱氧钢连铸过程中的水口堵塞一直是困扰生产的难题，弄清水口堵塞的形成机理对解决该问题非常重要。研究首先在实验室制备了含有单一、量多的Al₂O₃夹杂物的钢液，然后与Al₂O_3-C质耐材棒反应不同时间，研究了钢中Al₂O₃夹杂物与耐材棒的粘附行为，在此基础上探讨了铝脱氧钢连铸过程水口堵塞的形成机理。研究发现，耐材棒与钢液反应一段时间后，在耐材棒表面由内向外逐渐形成两层Al₂O₃，第1层致密平滑，厚度较薄；第2层松散粗糙，厚度较厚。水口堵塞的形成机理为，耐材插入钢液一段时间内，因温度升高，耐材表面区域的SiO₂、Al₂O₃与C反应生成的SiO、Al₂O气体向钢液扩散，在耐材表面分别与钢液中的[Al]、耐材中的SiO₂反应生成Al₂O₃；耐材棒表面的SiO₂也会与钢液中的[Al]反应生成Al₂O₃；三者共同作用形成第1层致密的Al₂O₃。第1层Al₂O₃层形成后，钢液中的Al₂O₃夹杂物易于在其上面附着，形成第2层松散的Al₂O₃。随着时间的延长，Al₂O₃层变厚，水口堵塞逐渐形成。第1层Al₂O₃形成机理以化学反应为主，增长缓慢；第2层以钢中夹杂物粘附为主，增长较快。

针对高碱度转炉钢渣，采用了选择性浸出法来分离含磷(P)的矿物相，以实现尾渣再利用。为了促进P在2CaO·SiO₂相中的富集及在稀酸溶液中的浸出，对转炉钢渣进行了重熔和改质处理，研究了钢渣矿物相的演变规律和各钢渣中主要元素在不同pH值时的溶出行为。结果表明：重熔处理后，转炉钢渣中P的溶出率显著升高，而金属元素的溶出被抑制。添加质量分数10%的Fe₂O₃改质可促进P₂O₅在2CaO·SiO₂相的富集，在pH=2时，改质钢渣中P的溶出率为91.1%，而Fe的溶出率仅为0.27%。浸出后的残渣主要由Fe₂O₃和CaO组成，P₂O₅含量极低，表明重熔改质处理可促进P的选择性浸出，且残渣可作为冶金熔剂再利用。

2022年不锈钢粗钢年产量达到3 197.50万t，生产每吨不锈钢粗钢就会产生18~33 kg粉尘。粉尘中包含大量的铁元素，约占其20 %~53 %，还含有铬和镍等重金属元素，具有很大的回收价值。以不锈钢粉尘为原料制备了冶金球团，系统研究了水分含量、成型压力、粘结剂种类和粘结剂添加量对不锈钢粉尘球团强度的影响。试验发现当水分添加量为8 %、采用5 %的蔗糖作为粘结剂、在20 MPa的成型压力下，所得球团的湿球落下强度为5.6次/0.5 m、干球落下强度为12.7次/2 m、干球抗压强度达到了3 314 N，均超过了炼钢用尘泥团块的行业标准要求。