根据冶金过程工程理论,针对钢铁制造过程系统中制造过程最为复杂的炼钢厂系统的生产模式优化问题进行探讨,阐述了生产模式在炼钢厂系统运行过程中的地位及其逻辑关系,并结合四个国内高效连铸工厂实际进行了研究,论述了生产模式优化的三个效用:(1)车间平面布置趋向合理、简洁;(2)工序缓冲趋向合理、有效;(3)工序运行趋向高效、优化。此外,上述研究结果已经拓展到特殊钢流程的运行优化与控制研究中,并取得有益的效果

结合冶金热力学和凝固偏析模型分析了Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出特点.Ti-IF钢凝固前期钢液中TiN夹杂无法生成，固相中TiN源自低温固相析出；凝固固相分数达到0.64时，Ti、N组元在凝固前沿富集程度增加，凝固前沿固相中开始有TiN析出；凝固末期，Ti和N的富集程度进一步增大，固液相中均能有TiN析出.采用扫描电镜分析了TiN在铸坯中的分布，从铸坯表层到中心TiN数量和尺寸存在显著变化：从铸坯表层向中心方向TiN尺寸不断增大，平均尺寸从1-2μm增大到5μm，在距离表层70-80 mm处尺寸达到最大；在铸坯厚度中间位置，TiN尺寸较大，平均尺寸为5μm左右；在铸坯中心TiN尺寸又有所变小，平均尺寸为3μm左右；在铸坯表层TiN密集程度较高，在铸坯中间和中心TiN数量密集程度显著降低.IF钢铸坯中TiN析出时机及其尺寸和数量与Ti、N组元偏析和凝固冷却速度关系密切

钢液真空循环脱气法（RH）精炼能够利用高真空和钢液循环流动有效脱气和去除夹杂物.同时，炼钢环境下 CO2可与钢液中[C]反应生成CO提高搅拌强度.因此，本文提出将CO2作为RH提升气进行真空精炼.针对CO2在RH精炼过程的冶金反应行为特性，通过热力学理论分析了极限真空条件下CO2脱碳的有利条件及限度，同时搭建了CO2作RH提升气工业试验平台，通过工业试验对比研究了CO2/Ar分别作提升气时对钢液精炼过程的影响

采用等离子束作为热源,在16Mn钢上熔覆一层铁基合金涂层.分析了涂层的组织结构;并通过对等离子熔覆热循环的特点和冶金过程的探讨,着重对钢基体的热影响区进行了测试分析;将热影响区划分为过热区、完全相变区和不完全相变区.过热区显微组织粗大,有魏氏体产生,硬度下降;完全相变区晶粒细化,硬度较高;不完全相变区组织只有部分发生转变,晶粒大小不均匀.过热区魏氏体组织的产生,使热影响区有脆化的倾向

由于镁对钢的脱氧、脱硫、净化钢水及转变夹杂物形态的良好作用,近年来许多冶金工作者致力于加镁精炼钢水的研究工作,但因在冶金温度下镁的蒸汽压很高,而其在钢水的溶解度又极小,加入困难,这方面的研究多归于失败。本文利用阿亨大学热力学数据库计算了以氩作为载气喷镁的脱氧、脱硫作用,以及压力和氩量对其影响,通过实验制定了行之有效的喷吹工艺,选择了合适的控制参数。在1-3大压下,氩量为0.1-0.3N.L/m:n,可以向钢水成功地喷入镁。经过镁精炼的钢水,氧含量可降至4ppm,硫含量降至10ppm,氧化物及硫化物的评级均为0级,其尺寸均在5μm之下。随着喷镁量的增加(钢水重量的0.062至%0.56%),夹杂物中镁的氧化物及硫化物量增加,夹杂物总量减少且呈球形,此种夹杂物在热形变中不变形。因此在通常材料中所存在的各向异性完全消失,特别是缺口冲击韧性横向性能值提高了2~3倍。文章对材料在不同温度下的冲击韧性、过渡温度及断口夹杂物的形态进行了研究和论述

在冶金、化工等流程型工业领域,生产中的过程控制参数往往具有高维非线性结构特征.为了解决这类高维复杂数据的异常点检测问题,本文引入了软超球体的概念,采用非线性核函数将原始数据映射到高维的特征空间,并在特征空间中确定软超球体的边界.通过检测待识别样本映射到特征空间的位置信息来判定过程参数的设定值是否为异常点,从而避免出现批量的产品质量问题.以某类汽车用钢为应用实例,对实际生产数据进行检测,证明了所提出的基于软超球体的异常点识别算法对于高维的非线性数据具有良好的检测能力

为揭示各种行波磁场铸流搅拌的电磁冶金效果，基于计算域分段法建立了断面1280 mm×200 mm板坯连铸电磁、流动、传热和凝固的耦合模型，利用电气参数和磁感应强度的实测值和预测值的对比验证了模型的可靠性。研究表明：行波磁场搅拌器因电磁推力的方向性特点在板坯二冷区搅拌过程中均表现有不同程度与特征的端部效应，辊后箱式搅拌器(Box-typed electromagnetic stirrer, B-EMS)的单侧安装形式导致板坯内弧侧磁感应强度远大于外弧侧，辊式搅拌器(Roller-typed electromagnetic stirrer, R-EMS)的对辊安装形式则使磁感应强度呈现对称分布。在400 kW和7 Hz的相同电气参数下，R-EMS的电流强度比B-EMS高75 A；尽管箱式电磁搅拌的有效作用区域较辊式电磁搅拌大，铸坯中心钢液过热耗散区域大，但辊式搅拌推动钢液冲刷凝固前沿形核作用则明显大于箱式搅拌。两者均具有较好的抑制柱状晶生长、促进凝固前沿等轴晶形核与发展的能力，将不锈钢板坯等轴晶率提高至45%的门槛值以上，其中间隔型反向辊式搅拌器下的等轴晶率比箱式搅拌高约17%。综合表明，基于行波磁场铸流搅拌的间隔型反向辊式搅拌器有望更好地消除铁素体不锈钢板材表面皱折缺陷

针对低碳含铝钢转炉生产的粗钢水[O]含量高和钢水[C]低的特点,提出了采用CaO-Al2O3的LF炉精炼渣系.为兼顾脱硫和吸收同化夹杂的需求,可选取(质量分数)CaO=55%~60%,SiO2=4%-7%,Al2O3=28%~32%,MgO=4%~8%,CaO/Al2O3=1.7~1.9作为LF炉精炼终渣组成.出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造渣模式,结合足够的软吹Ar时间,对16MnR进行精炼,得到了脱硫率为61.8%,铸坯T[O]为22×10-6,铸坯中大型夹杂总量为15.68mg/10kg钢的良好冶金效果