在阐述炼钢厂多尺度建模与协同制造技术架构的基础上，分别从单体工序尺度、车间区段尺度与炼钢厂运行尺度开展了炼钢厂协同制造的研究。从工序/装置过程控制系统（PCS）到炼钢厂制造执行系统（MES）进行了较为系统的建模研发，构建了包括转炉工序、精炼工序与连铸工序在内的工序工艺控制模型以及以生产计划与调度模型为核心的物质流运行优化模型，并通过工序工艺控制和生产计划与调度的动态协同，实现了炼钢厂多工序/装置的高效运行。研发了炼钢?连铸过程工序工艺控制模型、生产计划与调度模型同MES之间的数据接口，实现了MES与生产工艺控制、流程运行控制、生产计划与调度系统的有机融合，形成了以机理模型与数据模型协同驱动的工艺精准控制、多工序协同运行、基于“规则+算法”的生产计划与调度为支撑的炼钢?连铸过程集成制造技术，通过多层级的纵向协同与多工序的横向协同，实现了炼钢厂的协同运行与控制。研究成果是炼钢?连铸过程智能制造的有益探索与实践，对流程工业智能制造企业具有很强的参考价值，对冶金工业绿色化、智能化发展具有示范与借鉴作用。应用后，明显提升了炼钢厂的协同制造水平，取得了显著的经济与社会效益

基于对石灰石分解机理的分析,研究了炼钢过程中利用石灰石代替石灰进行造渣时炉内富余热量的变化,发现当采用全部石灰进行冶炼时,铁水加入比(质量分数)可达到86.1%左右,随着石灰石加入量的增加,废钢比降低,吨钢富余热量减少,石灰加入量降低.若全部采用石灰石进行造渣,铁水比最高可达到97.0%.在此基础上,利用60 t转炉研究了炼钢过程采用石灰石完全代替石灰进行造渣炼钢的冶金效果.实验发现:与采用石灰造渣炼钢相比,当采用石灰石进行造渣炼钢时,吹炼至4 min时的炉渣TFe质量分数为21.87%,碱度为1.22;随着吹炼时间增加,炉渣TFe含量降低,碱度上升至3.0以上.炼钢过程脱磷更加稳定且脱磷率提高了2.6%;平均终渣碱度为3.52,能满足冶炼的脱磷要求;渣量大幅度降低,从而降低了钢铁料消耗;吹炼时间略有延长,终点熔池温度基本保持不变.研究结果为调整炉料结构、降低生产成本提供了新的方法和思路

熟悉炼钢的任务及为完成任务所采取的措施； 熟悉顶吹供氧射流的运动特征及其对炼钢工艺参数确定的影响、底吹射流对熔池的作用及对氧气转炉炼钢工艺的影响； 熟悉熔池发生的变化及氧射流与熔池相互作用对炼钢工艺参数的影响的技能。 单元1： 2-1 炼钢的基本任务 单元2：2-2 气体射流与熔池的相互作用 1 顶吹供氧射流 2 底吹供气射流 3 氧射流与熔池的相互作用 4 底吹气体对熔池的作用 5 复合吹炼供气对熔池的搅拌 单元3：2-3 氧气转炉冶炼的基本反应 金属液成分 变化规律 熔渣成分 变化规律 熔池温度 变化规律 单元4：2-4 转炉冶炼的基本特征 单元5： 2-5 转炉冶炼的基本判断方法

单元1：氧气底吹转炉炼钢概述 1 发展状况 2 底吹转炉设备 3 熔池内反应基本特点 4 操作工艺 5 顶吹和底吹比较工艺 单元2：顶底复合吹炼转炉的冶金特点 各国概况 我国概况 种类特征 冶金特点 单元3： 顶底复合吹炼法的种类及其特征 ●复合吹炼底部供气元件的类型及特点 ●复吹的底吹气体 单元4：顶底复合吹炼转炉冶炼工艺 1 装入制度 2 供氧制度 3 底部供气 4 造渣制度 5-4 顶底复合吹炼转炉冶炼工艺 5 脱氧合金化操作 6 少渣冶炼工艺

从炼铁新技术及基础理论研究方面介绍了烧结球团提质降耗新技术、焦炭在高炉内行为解析研究、高炉喷吹清洁燃料技术、高炉长寿技术、高炉炼铁数据建模技术以及冶金尘泥再处理技术。从基础研究出发，提出了目前最具有潜力的炼铁新技术；然后在国家碳中和战略的大背景下，综述了目前国际上的非高炉炼铁技术研究进展，为我国低碳炼铁发展提供依据；最后从最新微观研究手段出发，介绍了目前炼铁研究领域在微观尺度的研究进展，多尺度综合调控研究高炉炼铁过程机理，为未来低碳炼铁发展方向提供思路

由于转炉冶炼过程中的热力学和动力学反应复杂，副枪控制模型和传统的烟气分析模型存在很大的局限性，导致了转炉冶炼终点碳含量的预测精度偏低，是实现智能炼钢的主要技术瓶颈. 针对上述问题，提出了基于烟气分析的炼钢过程函数型数字孪生模型. 首先，利用烟气分析得到连续监测的实时数据，以此来实时监控转炉熔池内钢水的碳氧反应状态; 然后，根据熔池反应所处的不同阶段，利用函数型数据分析方法建立吹炼前期和吹炼后期的函数型预测模型; 在此基础上，按照吹炼前期和吹炼后期这两个阶段来分别自动修正模型中的系数函数，从而能在复杂的实际工况条件下完成对熔池碳含量的准确预测. 通过260 t氧气转炉的工业应用实例，证实函数型数字孪生模型具有良好的自学习和自适应能力，对异常冶炼状态具有良好的鲁棒性，可以实现全过程的熔池碳含量动态预测，终点碳质量分数在± 0. 02% 范围内的命中率为95%. 利用函数型数字孪生模型在拉碳阶段对钢水中碳含量的预测值来控制终吹点. 更为重要的是，在保证入炉原料成分、温度、质量等参数稳定的前提下，采用该模型可以有望取消基于副枪的停吹取样步骤，从而降低生产成本，提高产品质量和生产效率，具有广泛的工业应用前景

应用热力学方法,对转炉炼钢前期高碳低温铁水条件下石灰石分解及CO2氧化作用进行了分析,推导出了CO2分压(pCO2)和高碳低温区域碳活度系数fC,%的求解方程.结果表明:石灰石中CaCO3在高碳低温的铁水面附近,其分解反应平衡温度比标准状态时低得多,随着吹炼过程中炉温上升其反应趋势增大,CO2在转炉炼钢吹炼初期与[C]、[Si]、[Mn]和Fe(l)的反应都可以自发进行,其排列次序与各元素被O2氧化的反应相同;在高碳低温铁水条件下pCO2值非常小,转炉炼钢初期pCO2在0.002 2~0.000 5pΘ左右,因此可以认为石灰石分解产生的CO2会全部参与铁水氧化反应

运用系统科学还原论和整体论的研究方法,从时间、温度、流量、生产组织、铁水预处理效果、能耗、环境污染等方面分析了六种典型流程区段炼铁炼钢界面技术特点.可以看出六种不同流程区段炼铁炼钢界面各自的比较优势,铁水预处理\三脱\只适合大高炉-大转炉流程区段,其中含转炉脱磷技术的流程更具有优势.指出取消混铁炉、采用铁水包功能多样化和\一包到底\是高炉-转炉界面发展的方向

全氧高炉炼铁——生铁粒化脱碳——电炉炼钢——水平连铸4种技术的组合,形成了一个适用于小型钢铁厂的生产流程。全氧高炉炼铁工艺全面提高了小高炉生产指标并实现了以煤粉为炼铁主要能源。脱碳粒铁——电炉炼钢解决了高炉生铁小型化炼钢的难题。精密水平连铸则简化了轧钢工序并减少钢坯加热煤气消耗。另一方面全氧高炉提供的高质量煤气为建立高效自备电厂创造了条件,这就使小型钢铁联合企业有可能应用这一合理组合达到完善的企业内部能量平衡

介绍了几种主要的转炉烟气分析碳含量预报模型，并分析了其中的指数衰减模型及其三种改进算法的基本原理和优缺点。在综合三种模型优点的基础上，提出了基于“极限碳含量拟合+曲线同步更新”算法的改进指数模型。首先，利用历史炉次吹炼后期的脱碳氧效率和碳含量数据，通过指数拟合得到“历史脱碳曲线”和极限碳含量参数；其次，使用当前炉次吹炼中期的最大脱碳氧效率值对“历史脱碳曲线”的特征参数进行替换，得到当前炉次吹炼后期的“参考脱碳曲线”，再对其进行归一化处理，得到归一化的“参考脱碳曲线”；然后，采用多点校正的方法，计算当前炉次吹炼至各等距离校正点时“参考脱碳曲线”的脱碳量，并根据计算脱碳量与转炉实际脱碳量的偏差，对熔池碳含量及脱碳曲线参数进行计算与校正，得到“计算脱碳曲线”；最后，通过逐次迭代计算对“参考脱碳曲线”和“计算脱碳曲线”进行同步更新，进而实现对转炉吹炼后期熔池碳含量的精准预报。研究表明，改进的指数模型具有较高的准确率，终点碳含量预报误差在±0.02%范围内的命中率达到90%