针对某炼钢厂生产流程建立钢包周转过程仿真模型,对影响钢包周转率的热修时间、生产钢种和修包包龄等因素进行仿真研究.仿真结果表明:热修时间增加,钢包周转率下降,当日产45炉典型钢种,热修时间在0~20 min范围内钢包周转率为6.43,而当热修时间为50~60 min时钢包周转率为5.0;生产不同钢种的钢包周转率差别较大,日产41~50炉的SPHC钢种时,钢包周转率最大值为6.28,最小值为5.63,而生产同样炉数的X70钢种时钢包周转率最大值为5.0,最小值为4.55;修包包龄增加,钢包周转率提高,日产48炉典型钢种,修包包龄为40次时钢包周转率为4.0,修包包龄为45次钢包周转率达极限值6.86

采用数值模型方法对太钢第三炼钢厂板坯连铸用中间包内部结构几何参数进行了最优化虚拟实验研究,研究中使用的评价指标是钢液在中间包内平均停留时间等三项时间参数,这些参数值用虚拟的示踪剂的脉冲响应实验测量求得.按L16(215)正交表试验设计安排(四因子二水平)全因子实验.实验结果经方差分析、F检验,确定了有显著性影响的因子,按三项评价指标确定最佳工况是:挡墙位置前移至500mm,下口减少至200mm,墙和坝中心线距离仍维持322mm,坝高仍为272mm.虚拟实验结果表明现生产用中包流动情况良好,采用最佳参数后中间包钢液流动的死区将由现工况的4.80%减至4.37%,采用湍流抑制器后死区可进一步减至1.54%

对顶吹、中心底吹及复合吹三种工艺,在不同的气体流量条件下,用铝粉示踪法研究了熔池内的流谱,用频闪光照象法测定了涡环中的速度分布。流谱试验指出:熔池内形成一个封闭的涡环,三者都可当作轴对称二维流场。由测定结果计算出涡环中心的位置为（Z0）/H=0.57,（2R0）/D=0.83。还计算出不同的顶吹沈量和不同的底吹流量条件下的循环流量,回归出它们之间的定量关系武为:Qc=0.659Qr+5.175QB-0.051QT2-4.975QB2-0.22QTQB。依此对熔池内的搅拌规律进行了分析。在试验的参数值范围内,循环流量与顶吹气体流量之间的关系为具有一极大值的曲线,循环流量和底吹气体流量之间的关系为一条逐渐变缓的上升曲线。复合吹炼的循环流量小于单纯顶吹和单纯底吹时间两者循环流量的代数和。附加底吹所增加的循环流量随顶吹量的增加而减小

针对高速重轨钢精炼过程的脱氧、夹杂物控制和脱氢进行了理论分析,并结合工艺实践,对精炼过程中的炉渣碱度和精炼时间等进行了研究.理论分析表明,炉渣碱度高有利于重轨钢在LF精炼时脱氧,欲控制重轨钢中生成2CaO·Al2O3·SiO2,应尽量控制钢中的Ca和Al含量.工艺实践表明,在RH精炼时全氧含量和氢含量在15min左右已趋于稳定,炉渣碱度对脱氧无明显影响,但碱度高会有脆性夹杂物生成.建议高速重轨钢的精炼可以在LF精炼时采用较高碱度(2.5~3.0),在RH精炼时控制较低的炉渣碱度(2.0左右),同时控制RH精炼时间在15 min即可达到脱氢脱氧和控制夹杂物的目的

通过对转炉造渣理论和石灰石成渣特性进行分析,结合对石灰造渣\中间排渣+终点留渣\双渣操作方法的深入研究,提出全石灰石双渣法的冶炼控制要点和操作工艺流程.针对石钢公司的生产实际,就特殊钢采用石灰石双渣操作炼钢工艺进行了生产实践.结果表明,采用石灰石双渣工艺能实现终点碳含量([C],质量分数)平均0.16%,终点磷含量([P],质量分数)平均0.011%,终点磷含量降低,可满足特钢品种的终点出钢要求;相比于常用的全石灰双渣工艺,采用全石灰石双渣工艺可以使转炉工序冶炼成本降低2.23元/吨钢,为石钢公司创造了良好的经济效益,具备一定的推广价值

针对钢铁空分企业氧气放散率高、综合能耗高的问题，建立了以减小转炉用氧总量波动和降低系统能耗为目标的转炉用氧调度模型。综合考虑了吹炼区间时长不变、各吹炼区间起始时刻满足工艺要求、钢水温度大于1250 °C、转炉用氧调度前后变动最小等约束，以基于整数空间的粒子群（Particle swarm optimization, PSO）算法进行求解。同时，以国内某大型钢铁企业空分厂为案例，采用Pipeline Studio软件建立该厂区氧气管网输配系统模型，对转炉用氧调度的节能优化效果进行了验证。结果表明，本文提出的转炉用氧节能优化调度在研究时间段尽可能安排单台转炉生产，有效降低多台转炉吹氧重叠时间，在生产时间内错峰用氧，减小转炉用氧总量波动，缓解氧气供求不平衡的矛盾。在120 min研究时长内，调度前后系统氧气放散量由1242.1 m3降低至0，相应的空分系统的电耗节约了1192.42 kW·h，氧压机的压缩能耗增大了41 kW·h，氧气管网输配系统节约总能耗为1151.42 kW·h。综合计算来看，转炉用氧调度应用到全年，预计减少氧气放散总量5.44×106 m3，节约氧气管网输配系统总能耗5.22×106 kW·h

对转炉采用石灰石造渣炼钢引起硅挥发的原因进行了分析，通过热力学计算得到了高碳低温铁水面上SiO稳定存在的温度及气氛条件.分析结果表明，标准状态下，铁水中各元素与CO2的氧化反应中，SiO生成反应只在火点区附近可以进行；温度为1400~2300 K时，使得SiO稳定存在的pCO/pCO2随温度升高逐渐降低，该气氛条件相当于pO2在10-25~10-13数量级；在2 min内加入石灰石的条件下，[Si]挥发时的pSiO大致在10-2数量级，与实际生产中大致相同

基于炼钢生产过程中残余元素砷较难脱除的特点，并结合以往实验室热态脱砷研究结果。通过钢包精炼炉（Ladle furnace refining furnace, LF炉）钢液脱砷工业试验，研究了LF精炼炼钢过程中有关砷的脱除方法。采用Al–Mg–Ca合金作为脱砷剂，研究发现，LF炉可以实现钢液精炼脱砷，但钢液精炼过程中硫和钙的含量是实现工业条件下脱砷的限制环节。因此，必须控制钢液中硫和钙的含量以保证钢液脱砷效果。LF炉精炼脱砷之前必须将钢液中的硫含量降至低于0.01%，加入Al–Mg–Ca合金后钢液中钙含量需高于0.0055%

通过分析传统球团料在还原罐内的温度分布,提出了以改进布料方式缩短硅热法炼镁还原周期的必要性.研发了一种新型炼镁料块,运用FLUENT软件对料块的传热过程进行数值模拟,分别研究了料块的高度、外缘高度、内孔直径、上下面直径、凹槽直径和凹槽个数对料块传热过程和镁产量的影响.发现当料块的高度为100 mm、外缘高度为50 mm、内径为100 mm、上下面直径为200 mm、凹槽直径为50 mm和凹槽个数为8个时,单炉镁产量最高为318 kg·h-1,较传统球团料提高43.9%,吨镁煤气消耗量降低了30.5%.通过实验得出料块内部的温度分布与数值模拟的结果一致,说明数值模拟的模型是可靠的

为了对超低碳铝镇静钢的生产工艺进行优化研究,结合某钢铁厂的现有工艺装备和条件,经过大量试验研究,确立了转炉-LF-RH-连铸机的工艺路线,并实施转炉初炼钢水质量控制、钢包顶渣改制及成分控制、RH工艺优化及钙处理等工艺优化措施.工艺流程优化后,控制转炉初炼钢水出钢氧的质量分数为0.04%~0.08%,终点碳0.03%~0.05%%,钢包顶渣改制后FeO+MnO<3%,钙处理钢中Ca的质量分数达到0.002%~0.003%,解决了方坯连铸中包水口絮流的技术难题,实现了超低碳铝镇静钢方坯顺利浇铸,连浇炉数达到8炉以上,达到了成品碳含量[C]<50×10-6,全氧含量≤ 30×10-6的较好质量水平