本文针对大同和江苏的几种烟煤爆炸性能进行了研究,试验表明,煤粉的爆炸性不仅与其本身的挥发份或可燃基挥发份有关,而且与它的粒度及其比表面积有关。适当地扩大粒度范围有利于安全喷吹,但必须根据高炉冶炼的要求来决定,控制制粉及喷吹系统气氛中含O2量在15%以下,可以防止煤粉爆炸。降低气氛中含O2量可采用充N2或热风炉废气的办法。另外本文还讨论了煤粉罐（或煤粉仓）利用多孔板流化装置来防止积煤和降温的问题

建立了煤粉燃烧率通用模型，模型可以根据煤粉的工业分析值计算燃烧动力学参数并预测煤粉燃烧率.通过对比前人的实验数据，验证了模型的准确性，同时研究了影响高炉煤粉燃烧率的若干因素.研究结果表明：在高炉喷煤过程中，煤粉颗粒在2 ms左右就可以达到热风速度，由于煤粉颗粒在直吹管内停留时间短并且温度较低，因此在直吹管内煤粉不会发生燃烧.煤粉进入风口回旋区后，挥发分瞬间全部析出，并且颗粒粒径越小，挥发分开始析出时间越早.降低煤粉粒径和增加氧气体积分数均有利于提高煤粉燃烧率.氧气体积分数每增加1%，燃烧率提高2%.随着喷煤量的增加，煤粉燃烧率逐渐降低.当提高煤粉喷吹量时，为了保证较高的燃烧率，实际操作过程中应提高富氧率并适当降低煤粉粒径

为了提出适合南钢的操作原则和控制目标，根据转炉脱磷反应基本热力学原理和复吹转炉双渣脱磷工艺特点，针对南钢铁水条件，分析了铁水硅含量、温度、磷含量对脱磷的影响并提出合理的冶炼方案.南钢120t复吹转炉双渣深脱磷工艺实践表明，通过优化造渣、供氧、一次倒渣及终点控制等工艺操作，能取得转炉终点钢液磷的质量分数 ≤ 40×10-6和脱磷率达97.3%的脱磷效果.按照优化后的方案进行冶炼能满足南钢超低磷钢的生产需要

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

利用Carr粉体流动指数法评价高炉喷吹煤粉的流动特性及喷流特性,研究了煤岩显微组分、变质程度等煤质特性对高炉喷吹煤粉流动性的影响.研究发现,流动特性与喷流特性几乎呈负相关.煤变质程度对煤粉流动特性及喷流特性都有显著影响.变质程度低的烟煤,流动特性差,喷流特性好;变质程度高的无烟煤,流动特性好,喷流特性差.镜质组体积分数为60%~70%时,流动特性指数较差;体积分数在83%~95%,由于影响因素较多,流动特性与镜质组没有相关性.丝质组与喷流特性正相关,与流动特性负相关.矿物质与煤粉流动性无相关性

以某钢厂210tRH真空精炼装置为原型,根据相似原理建立1∶4水模型,研究了吹气量、浸入深度、真空度以及气孔堵塞对混匀时间的影响.结果表明,RH混匀时间随着吹气量的增加而呈现减小的趋势;随着浸入深度的增加先减小后增大,并存在最佳浸入深度480 mm;随真空室压力的减小而减小;随着吹气孔堵塞个数的增加先减小后增加.利用粒子成像测速技术(particle image velocimetry,PIV)测量了RH精炼过程钢包内二维流场,与数值模拟结果对比,发现钢包内的流体运动主要是从下降管到上升管的循环流动以及下降管周围的回流运动,不活跃区主要集中在渣-钢界面以下浸渍管浸入深度范围内

长条状的MnS夹杂对钢的横向韧塑性极为不利。喷吹Si—Ca或加入RE,通过脱硫和变质硫化物的作用,都可显著地消除其危害。喷吹Si—Ca变质硫化物的程度与钢中Ca/S有关。喷吹Si—Ca后加入少量RE,有利于控制MnS完全变质,此时钢中所需的RE/S可明显低于3。在大幅度脱硫的基础上加入少量RE,是使钢材韧塑性获得稳定大幅度提高的一条有效途径

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

探索了一种采用转炉由高碳铬铁\一步法\冶炼中低碳铬铁的新工艺.该工艺与氩氧混吹脱碳法(Argon Oxygen Decarburization,AOD)类似,不同之处在于用CO2代替氩气作为搅拌气体吹入熔池.实验结果表明:采用CO2对高、中碳铬铁脱碳是可行的;在高碳铬铁冶炼中碳铬铁初始阶段大量喷吹CO2能取得更好的脱碳效果,而在冶炼后期,高比例的O2适量添加CO2则更有利于脱碳,在当前实验条件下,较佳的脱碳气氛为25% CO2+75% O2(体积分数);CO2的引入对提高铬的回收率有积极作用,同时CO2含量越高,保铬效果越好.实验同时发现,CO2对高碳铬铁脱硫有积极作用

转炉冶炼终点碳曲线拟合模型避开了熔池初始碳含量难以精准确定的问题,假设吹炼后期脱碳速率与熔池碳含量具有一定的函数关系,通过这种函数关系预报钢水终点碳含量.终点碳的三次方模型和指数模型预报精度在±0.02%之间的命中率分别为85.9%和81.2%.运用熔渣分子理论,基于冶炼热轧板材(SPHC)的渣组元成分,计算得出渣中FeO的活度为0.241.出钢温度为1686℃时,C和Fe元素选择性氧化的临界碳质量分数为0.033%.本文在传统指数模型的基础上,充分考虑了枪位、顶吹流量、底吹流量等操作参数对熔池脱碳速率的影响,建立了基于熔池混匀度的指数模型.基于熔池混匀度的指数模型与其他烟气分析碳曲线拟合模型相比,命中率有所提高.以新钢生产热轧板材(目标碳质量分数为0.06%)时的烟气数据为研究对象建模,终点碳质量分数预报误差在±0.02%之间的有75炉次,占验证数据量的88.2%