超高强度不锈钢是一种具有超高强度以及良好耐蚀性的钢种，常常作为承力结构部件应用于航空、航天、海洋等领域。单纯的提高超高强度不锈钢的强度并不具有实际的应用价值，未来超高强度不锈钢的发展除了超高强度外应兼顾钢的塑、韧性和良好腐蚀性能。为了使2.1GPa不锈钢获得最佳强韧性匹配，本研究采用多种类析出相复合析出强化结合逆转变奥氏体韧化的思路，以期突破2.1GPa超高强度不锈钢强韧性匹配极限。利用SEM、XRD、TEM等表征手段，结合力学性能测试的方式，研究了二次时效温度对2.1GPa不锈钢显微组织及力学性能的影响。结果表明，钢经过不同二次时效温度处理后，在高位错密度的马氏体基体上弥散分布着大量纳米级第二相，这些第二相主要以M2C和Laves相为主，同时，在马氏体板条界发现薄膜状奥氏体的存在。时效过程中伴随着M2C和Laves相的析出、长大、粗化及奥氏体含量的升高使得钢的强度和韧性均呈现出先升高后降低的趋势。时效温度为520°C时，钢的强韧性达到最佳匹配。

高强铁素体-马氏体双相钢通常面临延伸率和断裂应变较低的问题。为解决这一问题，本研究设计了一款含钛（Ti）的低碳DP钢，旨在通过缩小铁素体与马氏体之间的强度差以及细化晶粒，从而制备出具有优异延伸率和断裂应变的980 MPa级DP钢。基于该设计钢，进一步研究了退火温度（760℃、780℃和800℃）对其微观组织和力学性能的影响。研究表明，随着退火温度从760 °C提高至800 °C，实验钢的铁素体体积分数从57%降低至32%，铁素体晶粒尺寸从2.1 μm降低至1.6 μm。至于力学性能，随着退火温度从760 °C提高至800 °C，实验钢的抗拉强度从983 MPa提高至1081 MPa，总延伸率从17.6%降低至13.9%，断裂应变从0.41增加至0.62。提高退火温度增加了马氏体体积分数，降低了马氏体含碳量，从而降低了铁素体与马氏体的强度差，促进了两相协调变形能力，最终抑制了两相界面脱粘。此外，马氏体含碳量降低也提高了马氏体韧性，抑制了马氏体断裂。这两者因素的共同作用是随退火温度升高，实验钢断裂应变提高的主要原因。此外，与报道的DP钢相比，800 ℃退火实验钢在相同抗拉强度下展现出更高的断裂应变，其归结于3个原因。首先，TiC粒子降低了铁素体与马氏体的强度差，促进了两相协调变形能力，抑制了两相界面脱粘现象。其次，低碳含量和高马氏体体积分数降低了马氏体碳含量，提高了马氏体韧性，抑制了马氏体开裂现象。最后，TiC粒子细化了晶粒，进一步提高了基体韧性。

齿轮钢作为应用广泛的一类钢种，需要被加工成复杂的形状以及在工作中需要承受较大的摩擦力，所以要求其具有优异的切削性能以及耐磨性能等，钢中硫化物夹杂物是二者协同控制的关键因素，而碲的添加可以起到改性钢中硫化物的作用。因此，本文通过扫描电镜、夹杂物自动分析、夹杂物纳米压痕及干摩擦实验探究了碲添加对20MnCrS5齿轮钢耐磨特性与夹杂物物性特征影响。结果表明，碲添加使得20MnCrS5钢中长条状及链状夹杂物的数量减少，且硫化物夹杂的形貌趋于球化。当钢中Te质量分数为0.053%时，夹杂物长宽比由不加Te时的2.302降低到1.720。结合热力学计算表明其主要得益于Te添加导致的硫化物析出特性转变。针对夹杂物自身的纳米压痕实验表明钢中添加碲元素可以提高硫化物夹杂的硬度，经过Te改性后的MnS夹杂物的硬度由不加Te时的7.82 GPa提升到9.42 Gpa。并且在轧制变形过程中的硫化物夹杂的变形量统计结果表明其变形率可由16.6%至多降为3.8%。同时，干摩擦实验表明Te添加通过球化钢中夹杂物以及提高硫化物的硬度使得20MnCrS5齿轮钢磨损率及摩擦系数降低，耐磨性得到了增强。本文阐释了夹杂物-钢基体在变形、摩擦过程的影响，为未来含Te特种钢的进一步开发和优化提供相应的参考。

金相观察是分析材料微观组织的重要方法，采集高质量的金相图像对于材料分析尤为重要。然而，采集高质量的金相图像是一个耗时耗力的过程。特别是超低碳钢，由于其变形抗力低，磨样时易出现划痕，此外，难以通过腐蚀手段获得清晰的晶界，给微观组织分析带来极大困难。本文基于超低碳钢微观组织照片晶界模糊、划痕较多的问题，融合注意力机制与循环回归神经网络算法，开发基于CycleGan-SA的晶界强化方法，实现微观组织晶界强化。在此基础上，采用分水岭分割算法，针对晶界强化后微观组织图像，实现晶粒尺寸精细化统计，结果表明：相比传统分割方法，CycleGan-SA模型可以实现微观组织特征信息强化，精细化分析模型测得的晶粒尺寸分布与Image J测定基本相同，晶界占比与Image Pro Plus 测定相差仅有0.008%。

铁基非晶合金具有长程无序的结构特征，成分均匀且没有晶界和位错等缺陷，其耐磨耐蚀性能远超传统不锈钢。但是，耐蚀非晶合金的制备通常需要添加高含量的铬、钼等金属进行重熔合金化，导致原料成本高且熔炼难度大。因此，本文提出了利用S31254不锈钢制备耐蚀非晶合金的新方法。基于S31254不锈钢的成分特征，结合混合焓和原子尺寸差分析，设计了S31254+15C+6B（at.%）耐蚀非晶合金新成分；并利用FactSage详细计算了精炼渣低熔点区域和渣-金平衡，确定了适用于S31254+15C+6B非晶合金的10%SiO2-40%CaO-25%Al2O3-25%B2O3新型低熔点精炼渣；采用单辊旋淬工艺成功制备了合金化前后和精炼前后的合金带材；并利用XRD和电化学工作站评价了合金带材的非晶形成能力和耐腐蚀性能。研究结果表明，B、C元素合金化后，合金的成带工艺性明显提升，能够制备得到表面质量良好的合金带材；精炼后合金中O、S含量明显降低，非晶形成能力显著提升，能够在20-35 m/s不同甩带速率下制备25-42 μm的非晶态带材；而且S31254+15C+6B非晶合金具有较宽的钝化区间和较大的阻抗半径，具有优异的耐腐蚀性，明显优于S31254不锈钢。上述结果充分证明了本文中成分设计和精炼渣设计的有效性，利用S31254不锈钢制备耐蚀非晶合金可行，不仅能够充分利用S31254不锈钢中的Fe、Ni、Cr、Mo等元素，降低原料成本，并避免铬、钼金属的难熔问题，而且能够显著提高S31254不锈钢的耐腐蚀性，对于废钢资源的高值化利用和高性能耐蚀非晶合金的规模化生产应用具有重要意义。

热轧带钢中微合金元素析出不完全的情况普遍存在，回火处理可以使钢中固溶的微合金元素进一步析出，有助于其力学性能的提升。本文以热轧Ti-Mo-V微合金化超高强钢为研究对象，利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜与维氏硬度计等，系统研究了回火温度对钢中微合金第二相析出行为的影响。研究结果表明：550-700 ℃的范围内，试验钢中铁素体晶粒变化不明显。在热轧阶段未完全析出的微合金元素在回火过程中会逐渐析出，析出相为富V的(Ti, Mo, V)C粒子。同时，随回火温度升高，试验钢中(Ti, Mo, V)C粒子的体积分数和平均粒径均逐渐增大，且(Ti, Mo, V)C粒子中V原子占比增加，晶格常数减小。当回火温度为700 ℃时，试验钢中(Ti, Mo, V)C粒子的析出体积分数达到0.603%，平均粒径约为8.39 nm，V原子的占比为51.9%，晶格常数为0.436 nm。另外，试验钢中微合金第二相提供的沉淀强化增量随回火温度的升高呈现出先增大后减小的变化趋势。当回火温度由550 ℃上升至650 ℃时，试验钢中的沉淀强化增量由280.33 MPa升高至314.81 MPa，显微硬度达到峰值，约为282.07 HV。当回火温度进一步上升至700 ℃时，(Ti, Mo, V)C 粒子发生明显粗化，其产生的沉淀强化增量减小至286.90 MPa，且基体组织软化进一步加剧，试验钢的显微硬度下降至261.13 HV。

详细介绍了山东富伦钢铁厂新建的国内首台2机2流不同断面板坯连铸机结晶器锥度动态保持技术的功能、设备构成和液压、电气控制原理，并推导得出浇注过程中结晶器宽边减轻力、碟簧预紧力与钢水静压力之间的定量关系。从2013年10月9日该技术正式投入使用至2013年11月12日，累计浇钢41 860 t，每个浇次平均连浇14炉，最大拉速可达1.4 m/min，彻底避免了跑锥问题，可使左、右锥度始终保持在±0.5 mm以内，铸坯内外部质量优良，实际使用效果令人满意。

采用MMS-200热模拟试验机，在变形速率为0.1~10 s-1、变形温度为900~1 150 ℃以及最大变形量为70%的变形条件下对SAE4137钢进行等温热压缩试验。依据试验结果，基于动态材料模型以及Murthy失稳判定准则下，绘制出SAE4137钢在不同真应变下的热加工图，得到SAE4137钢在成形时的加工稳定区、失稳区以及推荐加工区间。通过微观组织分析进行验证，并结合南钢中间方坯（215 mm×235 mm）经过4道次精轧轧制[?]150 mm大棒材实际情况，预判SAE4137钢棒材生产过程中表面可能产生的缺陷及位置。

利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了不同变形条件对45钢低温区热变形行为的影响。试验结果表明：峰值应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大；当应变速率[ε]≥0.01s-1、变形温度 [t]＜500 ℃时，发生动态回复；当应变速率[ε]≤1s-1、变形温度[t]≥500 ℃时，发生动态再结晶。在Sellars -Tegart方程的基础上，建立了45钢低温区加工硬化-动态回复、动态再结晶2阶段流变应力模型；根据试验结果计算拟合了模型中各参数。采用建立的流变应力模型成功预测了动态回复、动态再结晶型应力-应变曲线。利用上述模型对45钢中厚板轧后低温工业热矫直的矫直力进行了预测，其结果与实测值吻合良好。

通过研究和分析超超临界火电机组用T23钢持久试样的断口形貌及其在600℃高温蠕变过程中的组织演变，探讨了不同应力水平下T23钢的蠕变断裂机制。研究结果表明，T23钢在高应力条件下的蠕变断裂机制类似于常温下典型的韧性断裂，蠕变空洞主要形核于晶内的夹杂物处；而在低应力条件下的蠕变断裂机制表现为脆性沿晶断裂，蠕变空洞则主要形核于晶界第二相处。

为了研究与钢铁最为密切的有色金属锌在废钢中的资源蓄积量情况，以镀锌钢铁产品中产量最大的镀锌钢板为例研究了锌随钢铁的物质流循环路径，根据镀锌钢板在不同环境下使用过程中的腐蚀规律，建立起了镀锌钢板回收报废以及报废回收时携带锌的量的数学模型，并计算了不同使用寿命下中国镀锌钢板的报废回收资源蓄积量。计算结果表明，镀锌钢板报废回收的年限对中国镀锌钢板中蓄积的锌的资源量影响最大，报废回收期越长，当前锌资源蓄积量越少。到2010年中国镀锌钢板报废携带锌的累计蓄积量最大可以达到80万t。

碱土金属对焦炭气化反应具有正催化作用，而焦炭的气化特性影响高炉的能量利用状况。通过实验室条件下配煤炼焦试验，系统研究了添加氧化钙质量分数分别为0%，1%，2%，4%，8%，12%时对焦炭强度、气化起始反应温度、平均反应速率及表观活化能的影响。研究结果表明：当配加氧化钙质量分数为4%时，焦炭强度降低最大为7%，气化起始反应温度降低最多为80℃，平均气化反应速率增加最大，表观活化能降低最大约30%。

用200kg真空感应炉冶炼3炉403不锈钢，锻成120mm圆棒，进行950~1000℃淬火油冷、720~750℃回火油冷的热处理。研究了Ni、N等元素含量及热处理工艺对该钢组织、力学性能和磁性能的影响。试验结果表明，添加Ni，N元素可以显著提高试验钢的力学性能、导磁性能，特别是冲击值等塑韧性指标；添加N元素可以明显提高试验钢在低磁场强度下的磁感应强度，而在高磁场强度下添加Ni元素更加有利。并对Ni，N元素的强化机制也进行了一定探讨，对此类钢在转子部件的应用具有一定的指导作用。

用CaO对气淬钢渣进行调质重构，对不同CaO含量的气淬钢渣在不同温度条件下进行恒温热处理，利用金相显微镜和金相分析软件统计分析热处理后渣样中C2S等温析晶行为的规律， 采用Arvami等人提出的JMA方程研究CaO对C2S等温析晶动力学的影响规律。结果表明：随着CaO含量的增加，钢渣中C2S结晶量呈现出先增加后减少的趋势，在碱度为3.25，恒温时间为30min时，C2S结晶量达到最大为64.06%。碱度为3.25时，C2S等温析晶活化能最小为-6.36kJ/mol，此时C2S析晶的能量势垒最小，最有利于C2S析晶。

随着汽车、高铁、精密机床、风电等重大装备的应用与建设，对轴承提出了高品质、长寿命和高可靠性的要求。除了轴承结构设计、制造精度外，轴承用钢对轴承产品的质量具有至关重要的影响。基于目前高端轴承应用需求，分析了高铁、风电、盾构机等重大装备领域轴承需求现状和性能要求，介绍了国内外轴承钢的发展方向和钢种开发情况，并讨论了轴承钢质量控制原理和思路。轴承钢产品质量控制的目标可归纳为纯净化、精细化和均匀化。其中冶金和凝固过程通过窄成分控制、低有害元素含量、碳化物液析、元素偏析带状、结晶组织缺陷、夹杂物控制等以获取洁净钢。后续轧制锻造工序通过控轧控冷实现组织的均匀化和精细化控制，以满足后续热处理等工序的加工性要求。

在分析鲅鱼圈分公司所用喷煤煤粉理化性能指标基础上，采用数学优化设计，确定了不同煤种、不同配入水平下的配煤方案，并在2座高炉实际喷吹应用中取得了提高喷煤比4.44kg/t（1号高炉）和5.78kg/t（2号高炉），降低燃料比14.94和13.20kg/t的良好效果。对比传统配煤技术，可以有效地减少燃料消耗，改善高炉技术指标，降低炼铁生产成本。

将激光炉衬测厚技术应用到实际生产，实现炉衬侵蚀部位及变化程度的定量化，从而实时在线掌握炉体工作衬的变化量，及时发现并修补炉体薄弱部位。试验结果说明，转炉大面加料侧是转炉前期最严重的侵蚀位置，而中期是在转炉耳轴方向的剖面，后期存在于整个转炉炉衬。并把炉衬厚度控制的范围划分为3个区域，炉役进入中后期后，炉衬厚度最薄处一直控制在稳定控制区以上，炉龄能够坚持超过经济炉龄（2.0万~2.3万炉）。

基于LF精炼过程底吹CO2气体搅拌机制的研究，利用75t LF精炼炉进行底吹不同比例CO2与Ar混合气体的探索性工业试验。结果表明：底吹CO2气体使钢液搅拌增强，脱硫率由49.7%提高到65.1%，炉渣平均（FeO）质量分数均小于0.5%，满足精炼过程对炉渣氧化性的要求。钢液中夹杂物的种类、形貌和组成变化较小，夹杂物当量密度减小，钢液洁净度提高，试验表明LF炉可使用CO2气体进行精炼。

针对1450HC轧机，利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立仿真模型，对多种轧制工况进行了模拟，得到了板凸度值。研究了不同板带参数、工艺参数、板形调控参数对轧后板凸度的影响规律。以有限元计算值为训练样本,利用BP神经网络强大的非线性映射功能，建立了板凸度预报模型，在训练过程中采用了改进的快速BP训练算法，从而提高了训练速度，加快了网络收敛速度，增加了算法的可行性。该网络模型解决了有限元计算时间长，难以在线应用的问题。

针对西气东输三线在强震和断层活跃地区对基于应变设计的抗大变形1219mm×26.4mm X80钢管的迫切需求，通过光学金相、SEM、拉伸和冲击试验研究了抗大变形“铁素体+贝氏体”双相钢的铁素体体积分数、晶粒尺寸对钢板/管的纵向屈服强度、均匀变形伸长率、冲击韧性的影响规律，总结了小批量生产中板管关系的变化特点。发现1219mm×26.4mm X80抗大变形钢管在较大的铁素体体积分数变化范围内可实现技术指标的要求，但较高的铁素体数量不利于钢管的冲击韧性，铁素体体积分数不宜过大；铁素体晶粒细化对提高钢管的强度和改善钢管的断裂韧性十分关键，多边形铁素体细化是十分必要的。

采用国际海事组织（IMO）模拟油轮货油舱内底板环境试验方法，对比分析了传统船板和耐腐蚀船板的腐蚀失重与腐蚀形貌，深入研究了环境温度对船用耐蚀钢腐蚀行为影响规律。结果表明，环境温度对船板腐蚀行为存在显著影响，随着环境温度（30~50℃）的升高，点蚀坑的数量逐渐增多，点蚀坑深度先增大后减小，在45℃时达到峰值。2种钢点蚀行?畋鸾洗螅炒甯值闶纯拥纳疃戎本侗龋╤/D）随环境温度的增大而增大，而耐蚀船板则呈现逐步下降的趋势。耐蚀合金元素的加入有效降低了船板钢在不同温度下的腐蚀速率，减小了钢的点蚀坑数量，改善了点蚀坑的扩展方式。即点蚀坑由纵向深度方向扩展，转为横向表面方向扩展，有效提高了船板的安全性。

介绍了国外特殊钢的发展概况，并对现阶段工业发达国家的生产模式和产业特点进行了分析，其经过了近几十年的重组整合，已经形成了合理稳定的生产规模和明确的市场定位，并把重点放在生产高质量和高附加值的专业化产品，由此形成了一批优势特殊钢企业，提高了国际竞争力和市场占有率。此外还介绍了国外特殊钢工艺技术的发展趋势和一些主要特钢产品值得借鉴的发展动向。

CaO是一种适合高炉生产的煤粉助燃剂，通过热重-差热分析，其助燃机制是吸附挥发分，促使固定碳局部过热并增加燃烧活性，使煤粉在较低温度下开始燃烧。通过对未燃煤粉进行XRD、红外和SEM检测可知，随着助燃剂CaO的加入，未燃煤粉的微晶参数增大，芳香片层的堆砌高度升高0.0024nm，层片直径增大0.0362nm；添加CaO未燃煤粉的吸收峰在1500和3400cm-1处明显强于原煤的未燃煤粉；助燃剂CaO 使未燃煤粉颗粒的平均粒径减小2.67μm，外观形貌变得不规则。

为了实现无缝钢管生产工艺流程中定(减)径之后矫直之前的控制冷却，采用数值模拟方法研究了20号钢管轧后冷却过程的组织力学性能变化规律。首先采用试验方法测定钢探头在不同冷却介质条件下的温度变化曲线，根据反传热法基本原理计算得出钢探头冷却过程中表面换热系数与工件温度的关系。然后，采用有限差分法建立了钢管冷却过程中的温度场、组织相变及力能性能预测系统，分析了不同冷却工艺条件下钢管的组织状态与力学性能。最后，进行钢管空冷过程的试验分析，测定了不同时刻的温度数据和冷态钢管的力学性能，其计算结果与实测数据吻合良好。该研究结果可为实现无缝钢管控制冷却提供基础性数据。

对微合金化控轧控冷钢筋的纵向金相组织进行了研究，并分析了不同成分试验钢纵向“条带”组织的差异及形成原因。研究结果表明：偏析元素（P、Si、Mn等）在轧制过程中沿轧制方向呈条状分布，是20MnSi、20MnSiV钢产生带状组织的原因。铌及其碳氮化物的溶质拖曳和“钉扎”作用，使20MnSiNb钢的奥氏体未再结晶轧制温度提高到1050℃，在冷却过程中，先共析铁素体在形变奥氏体晶界和内部变形带均匀析出，随后沿形变奥氏体晶界（在先共析铁素体与奥氏体的界面上）生成珠光体带，最后在形变奥氏体晶粒内部形成贝氏体条。研究条件下优势形核点的排序为：形变奥氏体晶界和形变奥氏体晶内变形带、偏析元素和夹杂、再结晶奥氏体晶界。

研究了一种低C、低Mn、高Cr和高Nb低合金钢经控轧控冷及轧后回火处理后性能与组织的变化，并对试验钢进行了抗氢致开裂(HIC)试验。结果表明：与轧态相比，回火处理后试验钢的力学性能有较大提高，600℃左右回火后屈服强度由轧态519MPa增加到626MPa，抗拉强度由653MPa增加到705MPa，且韧性基本未降低，回火处理后组织仍以针状铁素体为主，回火后M/A岛尺寸减少。此外，轧态与回火态钢均能满足抗HIC试验衡量标准，回火处理后抗HIC性能优异。降低Mn质量分数能显著提高低合金钢抗HIC性能，提高Cr质量分数和Nb质量分数能有效强化低Mn钢的强度。

通过研究钛铁矿的还原热力学可知，钛铁矿的还原难度大于普通铁矿。动力学研究表明，通过粉体细化，可以加速钛铁矿的还原速度；用碳还原钛铁矿的最佳温度应选择在900～1100℃。金属铁的渗碳有利于铁的晶粒长大，铁中的渗碳量越高，越有利于金属铁的聚集；外场对铁晶粒长大有明显作用，为金属铁与钛渣的充分分离提供了最佳条件。通过晶粒长大技术将还原后的细微铁晶粒长大到一定粒度，通过简单破碎和磁选，即可得到钛渣和铁产品。开发的钛铁矿高效利用新技术具有反应温度低、无需高温熔分等特点，从而实现高效率、低能耗及低成本生产钛渣和铁产品。

建筑用钢筋目前依然是第一大钢材消费品种，2011年产量超过1.6亿t。开发建筑用钢筋的新品种，降低生产成本，提高钢筋强度等级，提高现有钢筋品质，加速推广建筑钢筋新品种和新技术以及加快建筑用钢筋相关标准和规范的修订，是当前钢筋生产和研究领域面临的主要问题。对建筑用钢筋品种的开发，相关性能指标以及国际上技术发展趋势作了分析和评述。

对邯钢5种常用矿粉及其混合矿的烧结基础特性进行了研究。结果表明：巴粗矿粉对混合矿的同化温度和液相流动性的影响最大，澳矿粉对混合矿的粘结相强度影响最大。以粘结相强度为基准，综合考虑同化温度和液相流动性，邯钢最优配矿方案为：澳矿粉(30%~35%)+邯邢精粉(15%~20%)+巴粗矿粉(20%~25%)+杨迪粉(10%~15%)+北非粉(5%~10%)；混合矿中单种矿的烧结基础特性之间存在一定的互补关系，但混合矿烧结基础特性不能简单地由单种矿烧结基础特性的线性加和来确定。

采用静滴法研究了2种情况下转炉渣与炉衬耐火材料的润湿性。当转炉渣与耐火材料直接接触时，转炉渣不熔化，当用刚玉坩埚将两者隔开时，界面处发生反应性润湿，动态接触角随温度升高而单调减小，铺展面积随时间成线性增加。渣中FeO含量由于镁碳砖基板表面的碳及中间产物CO的还原而降低，导致炉渣熔化性温度升高而未熔化。液态熔渣沿镁碳砖表面的气孔和裂纹向基体内扩散、渗透，渣中铁氧化物与镁碳砖机体内的MgO反应生成含高熔点相的黄色渗透层，起到保护炉衬的作用，从而解释了炉渣与耐火材料的粘附机制，为优化溅渣护炉工艺，合理调整炉渣成分和选择耐火材料等工艺操作提供理论依据。

综合考虑板形检测辊自重及其所受带钢张力的影响，利用正弦波和样条曲线虚拟各通道的零点偏差，基于截点法建立了针对检测辊挠度动态变化的原始波形零点补偿模型。对于检测辊自重造成的离线零点偏差，对其进行虚拟正弦截点补偿；对于动态大张力造成的在线零点偏差，利用样条曲线实时拟合零点偏差。从实测曲线中减去零点偏差拟合曲线，即可获得更稳定的径向压力值或板形值，应用过程中还可以采用递推平滑法使其更可靠地反映在线带钢的实际板形状况。实测数据表明，各通道的原始波形AD零点偏差从补偿前的600左右下降到补偿后的50以内，径向压力零点偏差从130N左右下降到10N以内。因此，该零点补偿方法对于提高板形检测精度和板形控制精度具有重要的意义。

酒钢焦化厂5号捣固焦炉应用了高辐射覆层技术， 6号捣固焦炉没有应用。热工测试组对5、6号焦炉进行了各项热工参数和节能涂料全面有效的对比检测。结果表明：5号焦炉比6号焦炉传热效率提高635%，焦饼中心温度提高14℃，废气温度降低了23℃。每年可节约焦炉煤气420.48×104m3，节能率为3.32%。炉窑统一热效率提高1.99%，炼焦耗热量降低了81.8kJ/kg（湿煤含质量分数7%的水）。每年CO2排放量减少1325×104 m3，获得了较为明显的经济效益和社会效益。并提出了进一步降低炼焦耗热量的途径。

济钢25万t冷轧钢带连续热镀锌立式还原退火炉采用脉冲燃烧控制系统、加热和均热合一的炉体结构设置、炉内双辊自动纠偏系统和在均衡炉及炉鼻子之间设置一套三辊式热张辊等先进技术措施。加热均热炉最高炉温950 ℃，钢带最高温度850 ℃；能够生产如025 mm×1000 mm及027 mm×1200 mm既薄又宽、生产技术难度很大的产品。

提出一种新型线性变凸度工作辊辊型即LVC辊型，这种辊型实现了辊缝凸度调节与板宽成线性化。用承载辊缝调节域和承载辊缝横向刚度这两个基本板形控制性能来验证LVC工作辊的板形调节能力，并将LVC工作辊应用到实际生产中，经过计算和比较可以看出LVC工作辊辊型具有较好的实用性。在工作辊辊型的研究上具有一定的新颖性。

针对钢筋矫直功率消耗大的缺点，提出了一种新型的模块矫直原理——转毂钢球式模块矫直。即在模块体内镶嵌3个可以任意方向转动的钢球，变传统矫直中钢筋与模体之间的滑动摩擦为钢筋与钢球间的滚动摩擦。其优点为：送、拉料和矫直功率大大下降，矫直质量明显提高，尤其是矫直带肋钢筋，无肉眼可见划痕，矫直后的钢筋不直度每米小于1 mm,且产品质量稳定。对矫直力能参数进行了分析计算，可为设计矫直机提供参考。

研究了不同硼的质量分数的低碳钢盘条的应变时效，结果表明：低碳钢中加硼可使因静态应变时效引起的线材屈服强度增加值略有降低；低碳钢中硼的质量分数为0.0029%，同时［B］s/［N］<0.4时，对线材的动态应变时效影响不大；硼的质量分数在0.005%~0.010%的范围内，［B］s/［N］≥1.0时，可显著降低因动态应变时效引起的线材抗拉强度的增加值，因而改善了低碳钢盘条的拉拔性能。

济钢1750 m3高炉采用串罐无料钟炉顶布料系统。建立了布料模型，并在高炉生产中不断验证，逐步消化和掌握了无料钟技术，摸索出一系列无料钟炉顶布料的相关规律；建立了布料矩阵调节的基本准则，以“稳”为前提，以“平台漏斗”理论为依据，充分发挥了布料矩阵技术优势，确保高炉稳定顺行。研究结果表明：焦平台一旦确定，靠微调矿石矩阵可以调整煤气流的合理分布，达到维持矿焦比合理分布的控制目标。通过布料矩阵的不断优化，使高炉的顺行状况改善，高炉的利用系数达到235 t/（m3·d）。

基于珠钢CSP薄板坯连铸机设备工艺条件和所采用扁平浸入式水口结构，结合铜板测温导出的热流密度分布进行了漏斗形结晶器内钢水流动、自由液面以及传热凝固等冶金现象的综合描述和数值分析。结晶器熔池中以两个上旋涡为主的钢水循环流动局限在漏斗形结晶器内，上旋涡流股冲击和离开熔池液面分别对液面起伏波动有所贡献，弯月面下距窄边100 mm范围内有二次涡形成。除水口下方两侧存在两个具有明显过热的高温区外，熔池中绝大部分钢水的温度在液相线附近保持恒定，铸坯表面温度分布和坯壳发育过程均反映出水口高温射流的影响，铸坯表面最高温区位于熔池液面下方靠近结晶器窄边的地方。

在汽轮机转子钢热脆性电化学法无损检测技术的开发中，将遗传规划法应用到30Cr2MoV钢脆性转变温度预测模型的建立中，以提高其检测精度。把材料的脆性转变温度作为预测模型的因变量，将动电位再活化法测得的二次活化峰电流密度、电解液温度、材料的化学成分参数（J参数）、材料中Cr含量和晶粒度作为因变量。将因变量和自变量的试验测定结果分为训练样本数据和检验样本数据。依据训练样本数据，经过遗传规划法求得最优预测模型，并用检验样本数据对所得的预测模型进行检验。结果表明，所得预测模型的预测误差为±20 ℃，模型精度比采用传统的多元线性回归法得到的模型高1倍多。因此，可以将遗传规划法应用到汽轮机转子钢预测模型的建立中。

达涅利开发的由多个模块组成的DanExpert电炉成套控制系统，在过程状态出现任何变化时，均可实时动态更新设定值，从而可通过改善电炉运行稳定性，提高设备生产能力，降低生产成本。

采用数值模拟方法研究了带钢热轧区轧件传热和温度场分布规律。结合现场生产中测温数据，建立了轧制变形区内轧件与轧辊接触传热界面换热系数(HTC)统计模型。分析了辊缝变形区中轧件断面上温度演变和分布特点。研究结果表明，热轧带钢热轧区传热数值模拟计算结果与实际吻合良好；变形区内轧件与轧辊接触传热界面换热系数不仅与平均单位压力相关，而且与轧制速度相关；轧件在轧制变形区存在很大的温度梯度。

对电弧炉流程与转炉流程在成本、质量等方面的差异进行了对比分析。介绍了CoJet炉壁喷枪在宝钢的应用情况，还就电弧炉自动炼钢技术的应用与开发进行了介绍与讨论。最后讨论了与电弧炉流程有关的某些环保问题。

针对大型冶金企业中多座转炉对多台铸机生产时炼钢连铸的排程难题，提出利用多代理机制的排程方法来解决这一问题。利用某企业的设备和工艺参数建立基于多代理机制的炼钢连铸排程仿真模型，研究了模型的构成、排程算法和排程优化策略，然后用实际的生产计划数据进行测试，排程结果完全满足实际生产需求。优化结果同时可给出生产作业顺序、工艺路线和生产时刻等，测试结果证明了该方法的有效性和适用性。

针对湘钢采用高铁低硅烧结，虽然提高了入炉烧结矿品位，但使烧结矿强度、粒度、冶金性能等明显变差的特点。采取添加蛇纹石的试验和生产，结果表明：烧结矿的SiO2含量略有提高，但改善了高铁低硅烧结矿中液相少、强度差的状况，使返矿率下降，固体燃耗量降低，烧结矿的还原性和软熔性能得到改善。针对湘钢高炉渣Al2O3含量高的实际情况，解决增加MgO会影响烧结矿强度的问题；工业试验表明：用轻烧白云石部分代替白云石对烧结矿的产量没有明显的影响，转鼓强度稍有提高，固体燃耗明显下降，高炉利用系数提高，焦比下降，炉渣流动性好。在降低烧结矿低温还原粉化率方面，喷洒约3%CaCl2溶液是非常有效的。

以宝钢二炼钢250 t转炉煤气回收系统为背景，结合转炉煤气成分变化曲线从理论上分析了提高煤气回收量的基本途径，研究了转炉工序设备条件、原料条件、空气吸入量、回收条件、供氧强度等因素对转炉煤气回收量的影响，其中空气吸入量、回收条件、供氧强度等因素的影响尤为显著。从完善软硬件设备等方面提出了提高二炼钢转炉煤气回收水平的具体措施，实施后可取得很好的节能效果。

以1200HC6辊可逆冷轧机轧辊为研究对象，从轧辊检测、磨削和装配等多方面提出了轧辊缺陷的预防和消除措施。首先，采用磁粉探伤、便携式轧辊表面硬度检测仪、低倍组织分析等先进检测手段，及时发现肉眼难以观测到的轧辊缺陷。其次，通过改进工艺冷却润滑系统和过滤装置，给定轧辊合理的磨削量和换辊周期，采取中间辊、支撑辊两个肩部加工复合倒角等措施，降低轧辊消耗，提高轧辊寿命。改进后，轧辊换辊周期由原来的100 km提高到160 km，轧辊缺陷、轧辊消耗(含中间辊和支撑辊)大幅度降低，轧机小时产量提高11.1%。

由于连铸相对于模铸在能耗、效率和成本等方面具有优势,近年来,各种铝质量分数为0.5%~3%甚至高达5%~12%的低密度高铝钢相继采用或计划采用连铸生产,然而高铝钢连铸结晶器内存在的渣-金反应[Al]+（SiO₂）→[Si]+（Al₂O₃）引起保护渣成分和性能变化,妨碍了保护渣正常发挥润滑和控制传热的冶金功能,导致凹陷、裂纹等铸坯表面质量问题以及漏钢等生产事故频发,成为影响高铝钢连浇的主要限制性环节。为保证铸坯表面质量和连铸过程的顺行,除提高钢水洁净度外,减弱因渣-金反应所引起的保护渣性能的大幅变化是高铝钢连铸的必然要求。为此,国内外研究人员以减弱渣-金反应性或稳定渣-金反应后性能为目标,进行了各种尝试和探索。首先提出了可促进熔渣快速更新的低碱度低黏度保护渣技术思路,但当钢中铝质量分数较高时,随着反应进行,保护渣黏度逐渐增大,消耗量降低,难以维持保护渣性能的相对稳定,实际生产过程中铸坯表面质量问题突出,黏结频发,无法稳定实现多炉连浇。为此,低反应性和非反应性连铸保护渣应运而生,成为高铝钢连铸保护渣研究热点。在渣-金反应性综述的基础上,重点介绍了高碱性高玻璃化、CaO-SiO₂基高反应性、CaO-SiO₂-Al₂O₃基低反应性和CaO-Al₂O₃基非反应性等保护渣的特点及其研究进展和存在的问题,并提出了高铝钢连铸保护渣今后研究重点和发展方向。

新质生产力是推进新型工业化的主导力量,对国家新型经济体制的构建及高质量发展具有重要作用。分析了高等学校与发展新质生产力之间的相互促进与相互支撑关系,并强调高等学校和钢铁企业应在各自领域充分发挥其育人优势,围绕基础研究、工程技术等方面加强人才培养,是实现中国式现代化对人才需求的关键一招、破题之举,同时从加快发展新质生产力与钢铁行业高质量发展的辩证关系入手,深入分析了新质生产力对钢铁行业高质量发展的价值意义,集中体现在以创新驱动钢铁行业生产模式迭代升级和产业结构优化调整,进而推动行业整体向价值链高端跃升;阐明以发展新质生产力推动产业向智能化、绿色化、高端化的方向升级发展,以新质生产力来支撑战略性新兴产业和未来产业等国际竞争的关键环节和焦点领域;围绕构成新质生产力的新型劳动者、新型劳动资料、新型劳动对象等要素,着重阐释了推动钢铁行业高质量发展的要素保障,最后从新型生产关系的迭代更新角度出发,聚焦发挥新型举国体制优势,形成有为政府、有效市场与有机社会三者融合互促的体制机制,提出了推动钢铁行业高质量发展的体制保障。文章为新质生产力助推其他行业高质量发展提供了路径思考。

能效提升不仅是钢铁产业转型升级的内在要求,也是其实现绿色低碳高质量发展的关键驱动力。中国钢铁工业协会推进的极致能效工程,通过成熟技术快速推广应用、共性难题技术协同研发以及系列政策、法规、标准等的制定,是实现极致能效牵引钢铁极致效率的一项行业性工程。“能效达标三年行动”是落实钢铁极致能效工程的重要举措。梳理总结该举措的实践进展及实施绩效,提出数据系统是实现能效对标扶优汰劣、产能治理的基础,并以数据治理为研究目标,基于质能平衡原理,提出了能耗数据质量诊断新方法和典型工序的3层多阶理论能耗数据评价机制。最后,以烧结、高炉为例,从采集数据的边界划分、不同阶段理论能耗的计算方法确定、过程关键元素守恒的数据质量诊断、折标系数的合理选取等多个角度对数据质量和评价机制进行了梳理与讨论。利用建立的3层多阶能耗计算模型,在热量与标准煤等效折标的前提下,获得了烧结工序的理论、技术与实际极限能耗,并对影响烧结工序能耗的关键参数进行了敏感性排序,由大到小依次是漏风率、配水量、碱度、返矿率、热损失、生石灰、FeO含量、MgO含量。与此同时,还获得了高炉工序的理论与实际极限能耗,为钢铁行业的节能降碳提供了一定的理论数据支撑。

高拉速是板坯连铸领域的研究热点,对连铸装备设计、生产工艺、产品质量、成本控制、节能降耗等均有直接影响。对比来看,中国常规板坯连铸高拉速指标和国外仍有一定的差距,但一些企业率先完成了拉速高于1.8 m/min的探索,部分铸机已达到甚至超过了2.0 m/min先进水平。板坯高拉速连铸是一项系统工程,需要相关的配套技术才能实现高效、安全、稳定的生产,如浸入式水口结构和工艺参数、结晶器振动、保护渣、结晶器冷却、电磁控流、液位波动补偿等工作都有必要进行针对性的设计和优化。大量研究表明,结晶器内钢水的稳定流动和传热与坯壳均匀生长及其良好润滑是影响板坯高拉速连铸顺行和产品质量的关键因素。目前的技术水平下,板坯高拉速连铸主要集中在低碳钢和过包晶钢的生产中,而亚包晶钢和高碳钢的拉速虽有提高,但仍与前者有一定差距。高拉速连铸因钢种、坯型、设备、操作和技术水平的差异而具有不同的定义,不同时代的高拉速水平也大有不同。高拉速结晶器冶金技术是板坯高效连铸的核心保障,相关内容和结论可为业内学者和技术人员开展高拉速连铸工作提供理论和技术参考。

在钢铁碳中和的背景下,高炉-转炉流程将面临着越来越严峻的低碳转型压力。经过几百年的发展,现代高炉炼铁工艺已十分成熟,无论是热效率还是产能规模,在当今冶金界都找不到比高炉更优秀的反应器,钢铁冶金完全放弃高炉工艺路线是非常可惜的。中国废钢保有量和循环量较少,采用电炉短流程低碳工艺不足以保障国民经济对钢铁产品量的需求,高炉流程在比较长的时间内还将是中国钢铁工业的主流流程。为应对低碳发展要求,中国宝武自主开发了富氢碳循环氧气高炉（HyCROF：Hydrogen-enriched Carbonic oxide Recycling Oxygenate Furnace）新工艺,旨在通过碳循环和清洁能源替代来实现炼铁大幅减碳,宝武针对HyCROF炉顶煤气CO₂深度经济脱除、高还原势煤气安全高效加热、基于竞争燃烧的风口喷吹装置设计和全氧鼓风煤气循环下合理煤气分布四大技术难点开展了基础研究,建设了工业规模级HyCROF试验平台,持续开展了大量的工业实证研究。工业实证研究结果表明,HyCROF新工艺安全、稳定、顺行、高效,抗波动能力强,可大幅降低还原剂比例,在喷煤比相当的情况下,固体燃料消耗相比基准期下降了约30%,碳排放已下降20%以上,与传统制造流程匹配性好。鉴于HyCROF工艺良好的试验效果,其工艺技术已经被应用于2 500 m³高炉。

高炉渣是高炉炼铁过程中典型的副产物,排放温度高达1 450~1 550 ℃,具有大量的高品位热能,占钢铁工业总能耗的近30%。高效回收高炉渣余热为钢铁工业绿色高质发展提供保障。目前干法粒化技术作为高效处理高炉熔渣的方式,学者对熔态渣向颗粒渣转化过程、颗粒渣流动过程余热回收技术展开相关研究,取得一定成果。通过数值模拟可以降低成本,系统总结出余热回收过程中的关键环节,为实际操作提供理论指导。在此基础上,系统阐述了高炉渣余热回收物理法处理现状及高炉渣模拟常用数值方法,详尽介绍了高炉渣在离心造粒过程和换热器内的多相流动特性和传热特性的研究现状。在离心造粒过程,学者们利用不同的模型对熔渣凝固过程进行数值模拟研究,探索了颗粒物性及工况对余热回收的影响,优化了操作参数。在换热器冷却过程中,学者们利用DEM-CFD仿真模拟深入研究了高炉渣在流化床、固定床和移动床中多相流动和传热特性。通过数值模拟为优化余热回收工艺提供了方向,但大部分研究是针对高炉渣的多相流动特性,对传热方面以及带化学反应的研究较少,同时对渣粒的建模有一定条件性,并未考虑渣粒变形及团聚情况。因此,寻找合适的数学模型以及加强对传热特性和带化学反应的研究来优化炉渣余热回收工艺,提高回收效率成为未来的发展方向。

通过提取高炉风口视频数据的帧图像,并结合先进的图像识别算法监测高炉风口区域的工作状态,实时分析相应的高炉调参策略,有利于降低高炉风口的休风率与时长,同时弥补现阶段依靠人工经验判断风口状态存在的响应滞后、结果不准确的工艺缺陷,保证高炉的长期稳定顺行。以国内某钢铁厂在2023年6月1日—6月31日的风口视频数据为基础,梳理了高炉炼铁过程中4种常见的风口异常状况,并结合炼铁原理分析了主要原因及应对措施,包括挂渣、涌渣、断煤和漏水。然后总结了图像识别技术在高炉风口识别与监测中的应用路线,包括图像预处理、风口的识别与预警和专家经验的植入3个阶段,同时对目前应用较广的图像识别算法进行了介绍,包括卷积神经网络、Transformer机制和图神经网络,并对后2种算法进行了肯定。最后,基于图卷积神经网络开发了关于高炉风口的监测与分析系统1.0版本,并对其功能进行了简要介绍。秉持低延时与高精度的发展原则,通过对风口异常和图像识别算法的梳理探究未来高炉风口图像识别的应用路线,为钢铁企业选择合理的风口监测技术,提升风口识别与监测领域的智能化水平提供一种理论参考。

钢铁工业是能源消耗和碳排放的主要行业之一。在全球双碳背景下,人们对气候变化和环境保护意识的提高以及碳税政策的强化,深度加剧了钢铁行业的碳减排压力。综合考虑资产保值、技术成熟程度等因素,开发高炉工艺的低碳技术来减少碳排放是最直接有效的技术措施。介绍了国内外主要的高炉低碳冶金的技术路线和发展方向,并对中国近年来的高炉低碳冶炼示范项目进行了总结。高炉富氢工艺是现阶段工艺技术改进的首选方向,但其碳减排的幅度有限,仅可实现减少CO₂排放10%~30%,不能从根本上解决高炉碳排放高的问题。针对这一问题,提出了一种高炉源头生物质减碳-过程富氢降碳-末端CCUS固碳全过程低碳冶炼工艺,并对其各个路线的关键技术进行了深入分析,获得了3种工艺路线的降碳成本及减排潜力,认为全过程低碳冶金将是未来钢铁行业发展的重要方向,具有较高的技术可行性和减排效果。将推动钢铁行业向更加清洁、高效的方向发展,实现双碳目标的同时保持经济发展的持续性,并展望了中国高炉低碳路线的未来前景。

炼铁工业作为钢铁产业链的关键环节,其能源利用效率虽已提升至较高水平,但面对全球气候变化的严峻挑战,实现大规模减碳目标仍需依赖一系列突破性新技术的研发与应用。通过分析当前和未来可能的低碳或近零碳炼铁工艺方案,具体包括传统及富氢高炉流程、直接还原工艺、熔融还原工艺与电解炼铁工艺等,发现不同工艺所使用的能源在碳素、氢能和电力3个维度的分布各不相同。基于此,综合对比分析了中国、韩国、日本、欧洲和美国等地区或国家的最新炼铁技术进展与减碳路线。尽管各国的路线各有不同,但提高新能源对化石能源的替代比例是所有路线的共同宗旨。高炉-转炉流程在近期仍将占据钢铁生产的主导地位,但若继续基于碳冶金将给降碳带来巨大挑战,依靠富氢碳循环高炉技术或其他耦合绿电的新技术有望进一步显著降低该流程碳排放。直接还原铁-电弧炉工艺虽然发展迅速,但也面临着资源、技术和成本等方面的挑战。电解炼铁工艺也成为欧美国家的研究热点,但距离规模化生产仍需较长时间。目前尚无一种单一方法能够低成本地实现对钢铁行业的深度减排,这也表明不同国家和不同地区需要根据各地资源条件和具体情况因地制宜地确定具有区域特色的减碳技术路线。

影响高炉燃料比的关键因素一直是炼铁界争论的课题。对于直接还原度或吨铁热消耗量在降低燃料比中的作用问题,涉及高炉理论和生产操作实践,对炼铁观念、技术发展方向以及生产技术方针都有重大的影响。如2020年提出的“以风量为纲,以炉温为基础”的生产原则,造成燃料比居高不下。为了深入探究决定燃料比的关键因素,采用Rist线图和评价高炉生产效率的方法对22座容积大于4 000 m³高炉的生产数据进行了计算和分析,结果表明,吨铁热消耗量对燃料比的高低起着关键的作用。这说明影响高炉燃料比的决定性因素是风口燃烧燃料量和吨铁风口耗氧量,而不是直接还原度。此外,用还原动力学和评价高炉生产效率的方法,对某公司高炉采用大风量和过度中心加焦操作模式而煤气利用率和炉身效率却很高的问题进行了分析,认为这是违反高炉冶炼规律的。高炉冶炼应该遵循炼铁界普遍认同的高效、优质、低耗、长寿、环保的基本原则和技术方针,以降低燃料比为中心,高效利用资源、能源,提升生产的效率和效益。

探讨了钢铁工业碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的发展特征、全流程降碳体系构建以及技术进展。阐述了钢铁工业碳排放特征、碳减排技术发展现状,以及CCUS技术的发展特征,钢铁工业作为重工业的重要组成部分,钢铁生产过程中煤炭等化石燃料的燃烧导致了大量的碳排放,中国虽然近年来对CCUS的重视程度不断提升,但整体仍处于发展初期,尚需进一步完善技术和政策支持。构建“6C”体系,打造CCUS全流程一体化解决方案,详述了包括碳捕获、利用、封存、核证、监测以及资产等6个环节的技术、策略和应用案例,以及如何通过优化实现降低碳排放的目标,同时也为其他工业领域提供了宝贵的碳排放控制经验和参考。分析了钢铁工业CCUS技术在典型钢铁场景应用的进展,提出了3条碳减排路径,传统高炉CCUS路线通过对部分高炉煤气的源头碳捕集与分离进行CO循环与CO₂利用;基于目前碳捕集能耗与成本偏高问题提出末端烟气直接固碳路线降低捕集端CO₂纯度;氢冶金耦合CCUS路线通过可再生能源制氢与CCUS结合得到绿色甲醇。3条碳减排路径的实施将推动传统长流程减碳、碳源输入减少、碳资源利用与生产过程结合并实现产品高附加值利用,未来示范项目的规模化开展将实现钢铁工业CO₂内循环与跨行业利用,并提出了推动钢铁工业CCUS技术发展的建议和展望。

在汽车制造业的快速发展背景下,对冷轧板和镀锌板等产品的要求不断提高,市场期望实现“零缺陷”的质量水平。在高等级汽车用钢连铸过程中,水口堵塞问题及其对最终产品质量的潜在影响,已成为该领域亟待解决的重点。以超低碳汽车板为研究对象,综合分析了国内外结晶器流场实时监测技术进展及偏流控制措施,为高品质汽车板稳定生产提供理论与实践支持。针对连铸过程中结晶器内偏流流场的问题,探讨了量化评估方法,如通过计算水口堵塞系数和对称指数S,为预测和控制铸坯质量提供了科学依据。此外,还介绍了利用热电偶温差和光纤传感器进行温度测量的实时监测技术,为连续铸钢过程中的质量监控和工艺优化开辟了新途径。为有效控制结晶器内偏流现象,详述了多种先进控制技术,包括电磁控制、水口通电技术以及电磁旋流水口等技术,这些技术通过调节钢液在结晶器内的流动分布,有效抑制了流场偏流。进一步展望未来,强调了外加电场在调控钢液中夹杂物行为、提高钢水洁净度方面的广阔应用前景。此外,指明了探索外加电磁场技术在增强浸入式水口防堵塞与优化结晶器流场方面的潜在价值,将对实现更高效、更高质量的汽车用钢生产具有深远意义。

提出了“氢气炼钢”代替“氧气炼钢”的观点,对“氢气炼钢”的研究现状进行了总结和评价。氢冶金炼钢在节能降耗和改善产品质量方面具有独特优势。一方面,“氢”具有高效熔炼作用,能够有效降低炼钢能耗。等离子体态的“氢”具有高温、高热导率的优势,可作为高效热源实现炉料熔化与钢液加热,在电弧炉、转炉以及中间包等炼钢设备中得到初步应用。喷吹气态“氢”能够加速成分和温度均匀,且氢气泡运动能粘附和加快其他非金属夹杂物上浮;同时与钢液中的氧等反应释放大量热量,改善了熔池反应的热力学与动力学条件。此外,“氢”通过营造还原性气氛,抑制氧化,降低Cr、Mn等合金元素的损耗。另一方面,“氢”具有无污染精炼的作用,能够显著提高钢液洁净度。基于“氢”的高活性和高还原性,“氢”能够有效去除钢中O、C、N、S和P等杂质元素,尤其是等离子态“氢”,可直接与杂质元素反应生成H₂O、CH₄、NH₃、H₂S和PH₃等极易挥发去除的气体产物,避免非金属夹杂物形成,实现“零夹杂物”的高效高洁净度炼钢。因而,发展以“氢”代“碳”的氢冶金新一代绿色近零碳“零夹杂物”无污染钢铁冶金流程,将加速钢铁工业绿色高质量可持续发展,助力中国实施“双碳”与“制造强国”战略。

为了满足汽车主机厂用户对高强双相钢提出的多元化需求,通过合理的化学成分设计和工艺调控,获得F/M和B/Ar两种不同微观组织特征的高强双相钢,并采用SEM、TEM、拉伸和扩孔等试验手段,研究了F/M和B/Ar两种高强双相钢的工艺设计原理和微观组织形貌特征,分析了力学性能的影响因素。结果表明,F/M双相钢的退火温度810 ℃在（A_C1+A_C3）/2±8 ℃范围内（A_C1和A_C3分别为加热时奥氏体转变开始和结束温度）,主要由47%铁素体、46%马氏体及7%的块状残余奥氏体所组成,铁素体存在再结晶铁素体和先共析铁素体两种形态,晶粒尺寸分别为2.5~4.0 μm和1.0~2.5 μm;B/Ar双相钢是将退火温度设置在单相奥氏体区温度900 ℃,显微组织主要由84%的贝氏体和16%的第二相残余奥氏体组成,其中贝氏体是以原γ晶粒为基准相变而成,残余奥氏体呈片层状或是不连续块状特征。F/M和B/Ar双相钢在微观组织形貌上存在明显差异,其在变形过程中各相组织之间的协调变形作用各不相同,从而对其力学性能产生影响。两种工艺调控均可将抗拉强度控制在1 000 MPa级别,基体中均弥散分布着直径为4~13 nm的纳米级VC析出相粒子,其沉淀强化量超过220 MPa,并与高密度位错相互作用,最终提高材料强度和塑性。其中F/M双相钢抗拉强度为1 035 MPa,同时具有较高的断后伸长率,达到18.7%;B/Ar双相钢抗拉强度比F/M双相钢增加111 MPa,达到了1 146 MPa,强塑积达到19.83 GPa·%,并且具有高屈强比和扩孔率,两者分别为0.709和38%。

钢包浇注末期,当钢液面降低到一定高度时,由于钢液的黏性、初始切向速度和科氏力的相互作用,钢包内会形成漏斗状的汇流旋涡。旋涡一旦贯通到水口会把钢水上方的炉渣和空气卷入到钢水中污染钢液,因此在生产中需准确把控旋涡的产生和贯通高度,以便在形成旋涡时及时关闭浇钢口。另一方面通过优化钢包工艺参数从而使旋涡延迟产生也可减少钢包留钢量,提高金属收得率。针对双水口钢包浇注末期旋涡的特性和影响因素研究很少。以一个服役的150 t双水口工业钢包为原型,基于相似原理,采用有机玻璃制作了1∶3.5的钢包物理模型,通过水模拟方法研究了钢包静置时间、初始液位高度、水口位置、水口结构、底吹搅拌和阻旋装置等因素对浇注末期旋涡形成过程的影响。结果表明,钢液静置时间和初始液位高度对旋涡高度无明显影响,而水口位置对旋涡的起旋高度影响较大,对贯通高度几乎无影响。当2个水口偏心率分别为0.60和0.83时,旋涡的起旋高度最小,为17 mm。与漏斗形水口相比,正方形水口可以降低旋涡的起旋高度。另外,在本试验条件下,增加底吹搅拌操作对控制旋涡不利,而在距离包底中心0.6R（R为钢包底半径）处,靠近2个水口连线处安装阻旋装置会降低旋涡的起旋高度,有利于抑制旋涡的产生。

为了探究褐铁矿配比变化对烧结矿铁酸钙形貌及微区组成的影响,明确褐铁矿配比增加时烧结矿的转鼓强度性能变化趋势,利用FactSage 7.1热力学模拟软件计算了不同褐铁矿配比条件下混合矿的黏附粉含量及其液相生成性能,同时采用矿相显微镜结合OIA自动矿相系统和EPMA电子探针依据铁酸钙微观形貌特征不同的原理对烧结矿矿物学特征及铁酸钙微区组成进行了研究。结果表明,烧结矿黏结相主要由铁酸钙和硅酸盐组成,铁酸钙形貌以针柱状为主,纤维状为辅,纤维状铁酸钙主要形成于铁酸钙形成初期,具有SiO₂组分含量高和w（Fe₂O₃）/w（CaO）低的特点,随着铁酸钙黏结相的发展,Fe₂O₃组分含量增加,w（Fe₂O₃）/w（CaO）提高,促进了铁酸钙晶粒的发展长大,形成针柱状。当褐铁矿配比由33%增加到50%时,由于粗粒度LB矿配比增加21%,导致黏附粉质量分数降低2.16%,热力学理论模拟计算单位质量黏附粉产生液相量降低0.25%,w（Fe₂O₃）/w（CaO）降低0.3,表明褐铁矿配比增加不利于烧结矿铁酸钙的形成发展;热力学模拟计算结果与实际烧结结果相吻合,实际烧结矿中铁酸钙总量降低7.75%,其中针柱状铁酸钙质量分数降低9.78%,针柱状铁酸钙中w（Fe₂O₃）/w（CaO）降低0.68,一定程度上弱化了针柱状铁酸钙晶粒的发展,铁酸钙形貌多为细碎纤维状,铁酸钙连晶发展受限,最终导致烧结矿转鼓强度受到不利影响。

在智能制造的背景下,企业中传统冶金锯片的缺陷检测存在实时性不足、漏检误检率高和精度低等问题,难以满足现代工业的需求。提出了一种改进深度迁移学习的冶金锯片缺陷检测方法。首先,通过提取目标域的特征信息,以余弦相似性作为评价指标,从源域中选择与缺陷数据集相关性高的源域样本作为训练对象,对其进行预训练;然后,在YOLOv7算法中引入条件参数化卷积（CondConv）模块,显著提升了推理效率;同时提出了一种高效层聚合网络（ELAN-CA）,优化了特征之间的空间信息融合,从而增强了网络性能;其次,通过引入全新的特征模块（AFPN）,有效整合了不同尺寸的缺陷信息;最后,基于改进深度迁移检测算法与Mysql数据库相融合开发了在线冶金锯片表面缺陷检测系统,能够实时进行多种方式缺陷检测,并对检测信息进行存储与分析,便于实时统计锯片缺陷信息,提升了检测的灵活性和适应性。所改进算法将冶金锯片缺陷的检测精度提升至93%,相较于基础网络,参数量降低了约46%,准确率和平均精度均值A均提高了5.2%,能够满足冶金生产现场对缺陷实时检测的要求,显著提高了质量控制的快速反应能力,减少了人工检测的误差和劳动力成本,为产线质量检测的全自动化和智能化提供了重要的技术支持。

奥氏体不锈钢中的残留铁素体对其使用性能有着重要影响,而残留铁素体特征主要与成分、冷却速率和凝固模式有关。研究了高镍含量316L奥氏体不锈钢连铸方坯,其成分位于共晶点附近,凝固模式容易发生改变。采用金相显微镜（OM）、image-pro-plus软件计算等方法,探究316L奥氏体不锈钢连铸方坯沿厚度方向残留铁素体特征及分布规律。结果表明,残留铁素体沿厚度方向呈现短棒状、颗粒状、骨骼状和网状结构,其铁素体分布情况与板坯中“M”形分布相似。铸坯表面到距铸坯表面55 mm处,铁素体体积分数在2%左右波动,在距铸坯65 mm处,铁素体体积分数增加到最高值（4.77%）,随后75 mm处铁素体体积分数又突然降低,从75 mm到中心铁素体体积分数有增加趋势。使用电子探针（EPMA）分析发现,Cr、Ni、Mo、Si、Mn等元素都出现了不同程度的微观偏析现象,同时发现由铁素体通过固态相变形成的二次奥氏体还保留部分铁素体的成分特征。使用热力学计算软件（Thermo-Calc）计算了Fe-Cr-Ni三元相图以及铸坯边部和中心的平衡凝固过程,计算结果表明,铸坯边部以FA模式凝固,铸坯中心以AF模式凝固。通过残留铁素体形貌判断的凝固模式与热力学计算结果不同,铸坯在边部和中心以AF模式凝固,在柱状晶区出现了以FA模式凝固的骨骼状铁素体。最后分析了残留铁素体分布的形成机理,表面细晶区铁素体体积分数较少,这是由于表面凝固模式为AF模式;在距铸坯表面65 mm处铁素体体积分数增加到最高值,这是由于凝固模式发生了由AF模式向AF+FA模式的转变;75 mm处铁素体体积分数降低,这是由于凝固模式又转变为了AF模式;从75 mm处到铸坯中心,等轴晶结构和冷却速率降低使得固态相变所需的扩散距离增加,导致铁素体体积分数增加。

冲击功是评价H11模具钢服役性能的重要特征之一。针对国内某钢厂生产的H11模具钢出现冲击功波动较大的现象,结合微观组织分析、夹杂物表征及对比分析和热力学理论计算,探究了导致H11具钢冲击功波动的主要原因和Ca对MgO·Al₂O₃夹杂物的转变机理。研究结果表明,大尺寸的Ds类夹杂物是导致H11模具钢冲击功较低且波动较大的主要因素（试验钢室温无缺口冲击吸收功平均值由（327±3.4）J降低至（233±26.1）J）,确定了钢中的Ca含量是导致D/Ds类夹杂物超标的主要原因。结合商业热力学软件FactSage 8.2计算结果可知,当试验钢中Ca质量分数较低（<0.000 5%）时,H11模具钢中夹杂物以高熔点MgO·Al₂O₃类夹杂物为主,此类夹杂物不容易聚合长大;但当试验钢中Ca质量分数较高（0.000 9%）时,由于Ca对MgO·Al₂O₃夹杂物的改性作用导致钢中夹杂物以容易聚合长大的低熔点CaO-MgO-Al₂O₃类夹杂物为主,但是此类夹杂物很难从钢液中去除,导致了H11模具钢中Ds类夹杂物超标。同时发现,在冲击载荷作用下,大尺寸夹杂物（>10 μm）会首先从基体中脱粘并引起微裂纹,微孔周围内应力的局部集中导致了裂纹萌生和裂纹扩展,进而降低了试验钢的冲击吸收功。最后,提出通过优化冶炼工艺过程降低Ca含量是解决H11模具钢中大尺寸夹杂物超标问题的主要攻关方向。

为了实现钢铁行业的绿色低碳转型,中国宝武2021年发布碳中和技术路线图,将氢冶金作为6大技术方向、2条主要技术路径之一。结合传统氢冶金需要高品位铁矿石资源紧缺的现状,2023年,中国宝武提出了资源适应性更广的氢还原电熔炼工艺（HyRESP,即Hydrogen Reduction and Electric Smelting Process）,在该工艺中,氢基竖炉是核心工艺之一。对比了高炉和直接还原用块矿、球团在富氢气氛下还原速度、低温还原粉化率等差异,结果表明,球团的还原速度和低温还原粉化指标均优于块矿,但不同品位球团指标差异较大。同时研究了球团在不同含氢气体下还原膨胀率的差异,结果表明,随着还原气中氢气比例的提高,球团还原膨胀率呈现降低的趋势,氢气体积分数由55%提高至100%时,P1球团还原膨胀率由16.05%降低至9.32%。结合上述5种炉料的氢还原性能,对比直接还原竖炉的相关标准,只有P3球团可100%使用,其余4种需要通过配矿、气体成分调整等才能满足竖炉要求。研究结果为湛江百万吨级氢基竖炉投产及生产调整提供了基础数据。

系统性分析了钢铁厂烟气中CO₂捕集利用特点。在首钢京唐开发了炼钢厂废气中二氧化碳的资源化利用技术,将石灰窑尾气中捕集的CO₂应用于转炉顶底复吹工艺中发挥冶金作用。通过PSA变压吸附法和液化提纯法,将石灰窑尾气中CO₂体积分数由23.5%提高至99.8%。通过转炉顶底复吹CO₂系列试验,研究了CO₂对转炉终点碳氧积、炉渣TFe含量、氮含量、热量及炉底侵蚀的影响。转炉顶吹CO₂和O₂混合气体时,CO₂体积分数为8.1%时,碳氧积、炉渣TFe和脱磷率达到最好结果。转炉底吹CO₂时,转炉终点氮含量随着CO₂喷吹时间的延长而降低。转炉底吹CO₂需与氩气进行切换,冶炼末期底吹CO₂导致CO分压升高,底吹CO₂时间控制在12 min以内可以避免碳氧积和炉渣TFe含量升高。吨钢喷吹1 m³ CO₂引起熔池平均温降6.4~8.3 ℃,热量由钢液转移至转炉煤气CO中。为了利用底吹CO₂的冷却效应保护底吹枪,提高CO₂和钢液碳的反应率,CO₂应在高速脱碳期吹入;同时,为了避免CO₂的弱氧化性侵蚀耐火材料,吹炼末期低碳范围避免喷吹CO₂,末期CO₂和钢液反应产生的金属氧化物导致耐火材料侵蚀更快。

全球应对气候变化的进程在进一步加快,碳主题贸易规则和供应链碳中和要求不断提高,绿色低碳发展已成为全球钢铁行业战略竞争的制高点,同时,国内发展新质生产力要求的提出,进一步丰富了新时代下钢铁行业绿色低碳高质量发展的内涵。在此基础上,从行业顶层设计、EPD平台建设、低碳排放钢标准制订、极致能效工程推进、低碳前沿技术研发推广等5方面总结了中国钢铁行业低碳发展实践;分析了1991—2022年中国钢铁行业碳排放的历史过程,结果表明,中国钢铁行业在过去30年间取得了明显的降碳效果;通过低碳发展路线图的分析,认为中国钢铁行业已于2010年前后进入碳排放量峰值平台期并将持续到2030年,开始步入绿色低碳发展新时代;未来若合理采用各类降碳措施,行业CO₂排放量将稳步下降, 2060年钢铁行业剩余CO₂排放量约1亿t,需要进一步依靠CO₂捕集、利用和封存（CCUS） 、碳汇等手段助力钢铁行业实现“碳中和”。在此基础上,指出未来在中国钢铁行业落实“双碳”工作的进程中,产能治理与产业布局、发展全废钢电炉流程、新能源利用、颠覆性低碳技术攻关、碳管理基础能力建设等关键问题是值得引起高度关注的,并对这些问题进行了探讨分析,进而提出相应的解决措施和政策建议。

高炉工序是全球钢铁生产节能降耗的重点工序。烧结优化配矿是高炉炼铁降本降耗的核心。国内外研究从铁矿粉特性、烧结杯试验、数学模型等多个角度进行了大量的工作。铁矿粉常温特性获取成本低,是国内外钢厂实际使用最多的方法,但在原料条件变化大的情况下还需要考虑铁矿粉高温特性对烧结配矿的影响。通过铁矿粉特性进行矿粉搭配,仅在理论上满足了配矿需求,而烧结杯试验可以对铁矿粉性质或烧结原料工艺的理论分析结果进行有效验证,避免实际生产中的烧结矿产质量出现较大的偏差。烧结杯试验的不足在于试验设备要求高,时间及人力成本高。为了降低试验成本与现场工作强度,研究者们结合理论分析与现场生产条件,开发了基于数学规划或智能算法的烧结优化配矿模型。目前的烧结优化配矿模型对烧结工艺以及烧结矿高温冶金性能考虑少,限制了模型的降本潜力。从铁矿粉特性、烧结杯试验、烧结优化配矿模型构建等方面对烧结优化配矿技术进行了展望。收集大量铁矿粉数据并建立铁矿粉数据平台,开发符合原料与生产条件的铁矿粉动态评价方法,减少试验成本并实现铁矿粉的准确评价。在铁矿粉特性与现场实际生产等数据基础上,精心设计烧结杯配矿试验方案,在最小的时间人力成本下获得最有效的烧结杯试验研究结果。烧结优化配矿模型的研究重点包括烧结工艺与烧结矿高温冶金性能的高效利用。从钢铁厂铁前系统数据与生产条件出发,构建基于现场烧结原料特性、烧结操作、烧结矿常温与高温冶金性能、烧结-高炉状态等历史数据的烧结优化配矿模型,最终实现稳定烧结矿质量并降低生产成本的烧结优化配矿。

电渣重熔是一种利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的净化钢液手段。因为其冶炼产品具有金属洁净、组织致密、成分均匀、表面光洁等优点,广泛应用于高端金属材料制备。为了保证熔渣的导电性,电渣渣系均含有一定CaF₂,冶炼过程挥发严重,污染环境;氟化物挥发造成渣系成分波动大进而影响冶炼过程和产品质量。从渣系组成、冶炼环境、热力学和动力学几方面出发,讨论了影响渣系中氟化物挥发的因素,探讨了降低氟化物挥发的有效方法。重点介绍了CaF₂、w（（CaO））/w（（SiO₂））、w（（CaO））/w（（Al₂O₃））对渣系挥发的影响。降低渣中CaF₂含量、增大w（（CaO））/w（（SiO₂））、减小w（（CaO））/w（（Al₂O₃）） 可有效减少渣中氟化物挥发;讨论了利用碱金属氧化物（Li₂O、Na₂O、K₂O）、TiO₂、B₂O₃代替CaF₂开发低氟渣的可能性。利用Na₂O、TiO₂、B₂O₃等代替CaF₂是未来低氟/无氟渣开发的重要方向之一;综述了冶炼温度和环境湿度等对含氟渣系挥发的影响规律。降低冶炼温度、提高升温速率、对渣系预熔和保持干燥均可有效抑制氟化物挥发;基于电渣冶金渣系挥发热力学和动力学研究现状,介绍了炉渣分子离子共存理论计算渣系组元活度的适用性,总结了渣系挥发的动力学机理,归纳了电渣重熔过程中含氟渣挥发的限制性环节。分子离子模型对常见渣系组元活度计算具有很高的准确性,对其他特殊渣系的适用性还有待进一步验证。未来渣系挥发动力学研究应重点关注参与挥发反应的阴阳离子由本体向反应界面传质过程,以及反应生成物的形核、长大、气泡化的过程这2个限制性环节,以减少氟化物挥发。

在无取向硅钢中,微细夹杂物及析出物会严重恶化材料的铁损和磁感应强度。以某企业生产的高牌号无取向硅钢23W1700为研究对象,通过对生产全流程的夹杂物进行研究,采用扫描电子显微镜和能谱仪对夹杂物的形貌、种类和尺寸进行分析并对铸坯中析出相进行计算。结果表明,在无取向硅钢生产过程中,在RH （Ruhrstahl Heraeus）真空精炼处理加铝后,夹杂物主要为AlN,还有少量的Al₂O₃及其复合夹杂物;RH加稀土后,夹杂物会转变为ReS夹杂物,同时外部包裹少量的AlN夹杂物;加脱硫剂后,主要以小尺寸的Re₂O₂S为核心且外部包裹AlN的复合夹杂物为主;在中间包浇铸过程中,发现了以ReAlO₃或Re₂O₂S为核心且外部包裹AlN的复合夹杂物;在铸坯中,发现了球状的MgS,同样发现了与中间包有相同成分的ReAlO₃或Re₂O₂S为核心的夹杂物,两者只是成分略有差异。在整个冶炼流程中,随着钢液稀土含量的逐步降低,稀土夹杂物的变化趋势主要为ReS→Re₂O₂S→ReAlO₃。夹杂物平均尺寸主要为2~4 μm,其中RH加稀土前夹杂物尺寸最小、RH加稀土后夹杂物尺寸略有增加,RH处理结束后夹杂物尺寸趋于稳定,最终铸坯中夹杂物尺寸为2.9 μm左右。利用计算软件Thermo-calc对钢液中夹杂物的析出进行计算,热力学计算结果表明,钢液未凝固时,其夹杂物主要为Al₂O₃,待钢液全部凝固后,会依次析出Ce₂O₂S、Ce₂S₃、AlN、MnS,这也与试验得到的夹杂物类型较为相符。

焦炉煤气零重整-直接还原工艺对于钢铁企业的绿色转型具有重要意义,节能减排效果显著。由于该工艺的还原气体组成具有较高的φ（H₂）/φ（CO）和一定量的CH₄气体,模拟该工艺的还原气氛条件,探索不同条件对球团矿还原过程中的还原性、抗压强度、还原膨胀率和整球率等冶金性能指标的影响,这对该工艺的顺行和节能具有重要意义。研究结果表明,随着反应温度的增加,球团矿的还原度、碳含量、膨胀率增加,抗压强度和整球率降低。还原温度由850 ℃增加至950 ℃后,碳含量的增加使还原反应后期球团矿膨胀和碎裂趋于严重且最大膨胀率对应的还原度由40%~50%变化至60%左右。利用H₂等量替代CO后,在反应前期由于还原速率的提高,球团矿的膨胀率逐渐增加,抗压强度和整球率降低;在反应后期,由于H₂对铁晶须的生长和碳沉积现象的抑制作用,球团矿的膨胀率降低,抗压强度和整球率升高。利用N₂等量替代CH₄,球团矿的还原度、碳含量和膨胀率均降低,抗压强度和整球率增加。当球团矿的还原度高于40%后,φ（CH₄）对各项冶金性能的影响程度逐渐增加。球团矿的还原时间为20~40 min、还原度为60%~80%时,对应的各项冶金性能的变化达到极值,生产过程中应对该区域内球团矿的指标予以关注。CH₄的析碳过程对球团矿的冶金性能存在一定的劣化作用,应控制竖炉内CH₄含量。

采用钙处理来改善铝脱氧DZ2高速铁路车轴钢在连铸过程中的可浇性。为此,向钢中添加不同含量的钙,并利用扫描电镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）观察和统计冶炼过程和连铸坯中夹杂物的形貌、类型和尺寸,通过这些观察和统计结果研究钢中夹杂物的演变规律以及钙含量对夹杂物的影响。研究表明,低喂钙量钢A和高喂钙量钢B的冶炼过程中夹杂物的演变规律大致相同。从LF结束到中间包这一阶段中,夹杂物由低CaO含量的Al₂O₃-CaO-MgO类夹杂物逐渐转变为高CaO含量的CaO-Al₂O₃-MgO类夹杂物,但是在钢B的中间包中还存在较多的CaO类夹杂物。在钢A的连铸坯中,夹杂物主要为在钢液降温和凝固过程中形成的小尺寸、低CaO含量的Al₂O₃-CaO-MgO类夹杂物,只存在少量来源于精炼过程中的大尺寸（>10 μm）、高CaO含量的CaO-Al₂O₃-MgO类夹杂物。而在钢B的连铸坯中,夹杂物主要为钙处理后形成的CaO类夹杂物,且这些夹杂物的尺寸较大。在钢A和钢B中,夹杂物的类型和尺寸存在差异的原因与钢中钙含量有关。只有合理的钙含量才能将钢中的Al₂O₃类夹杂物改质为纯液态夹杂物,过高的钙含量会导致CaO和CaS类固态夹杂物的出现。FactSage热力学软件的计算结果表明,在DZ2车轴钢中,钙处理时钢中的最佳钙质量分数为0.000 5%~0.001 8%。需要谨慎地进行钙处理来确保钢液的可浇性,同时也需要优化冶金工艺来去除钙处理后以及在其他精炼阶段形成的大尺寸液态CaO-Al₂O₃-MgO类夹杂物。

钢铁行业是典型的高耗能、高排放行业。近些年来,中国钢铁行业发展迅猛,目前已经是世界上最大的钢铁生产国和消费国。相比于烧结,球团工艺对环境更为友好。在双碳背景下,发展直接还原工艺是钢铁行业碳减排的重要举措。以高品位赤铁矿为研究对象,研究碱度、配碳量、黏结剂种类和用量以及热工制度等因素对生球和成品球团质量的影响,开发高品位赤铁矿气基直接还原用氧化球团技术。结果表明,以该高品位赤铁矿为原料制备的球团,在相同的热工制度以及黏结剂用量下,相比膨润土和丙烯酰胺（PAM）,F黏结剂作为球团黏结剂的效果是更优的,在碱度为自然碱度的条件下即可获得抗压强度大于2 500 N/P的成品球团,而以膨润土和丙烯酰胺（PAM）为黏结剂制备球团,则需要碱度大于0.3才能获得满足生产标准的成品球团;该高品位赤铁矿以F黏结剂、膨润土和丙烯酰胺（PAM）为黏结剂制备球团,提高碱度都能改善球团的焙烧性能,提高成品球团的抗压强度; 一定范围内,配加兰炭可提高以该高品位赤铁矿所制备的球团的焙烧性能;该高品位赤铁矿以PAM为黏结剂,在最佳条件下可获得铁品位达到68.22%、（SiO₂+Al₂O₃）质量分数小于2%、抗压强度大于2 500 N/P、冶金性能良好的成品球团,可作为优质的气基直接还原用氧化球团原料。

废钢的高质化利用是中国钢铁行业实现绿色低碳发展以及“碳达峰”“碳中和”的重要途径。分析了国内外废钢利用现状及中国钢铁行业废钢利用存在的问题;采用动态物质流分析方法预测了中国碳中和目标下废钢资源量及社会钢铁蓄积量变化情况,结果表明,2030年中国预期实现碳达峰时,社会钢铁蓄积量有望达到150亿t以上,随后由于钢需求量的逐渐下降和各下游行业发展趋于稳定,蓄积量的增长速度也会缓慢下降。2040年以后,中国的社会钢铁蓄积量将维持在200亿t左右,届时人均钢铁蓄积量将与欧美等发达国家持平。随着钢铁社会蓄积量的持续增加,未来废钢资源量不足的问题将得到缓解,2040年以前中国的废钢资源量将迎来一段稳定发展时期,2050年以后,由于社会发展趋于稳定和钢铁需求量的逐渐下降,废钢资源量也将呈现出下降的趋势;从废钢在高炉-转炉流程和电炉流程的利用角度分析了中国钢铁生产流程变化以及废钢利用对钢铁行业节能降碳的影响,结果表明,无论是在长流程还是短流程中,提高废钢使用比例均能显著降低吨钢综合能耗和二氧化碳排放;指出推进废钢资源的高质化利用要从完善和健全废钢回收利用体系、提高废钢分类和预处理能力、拓宽使用场景提高废钢利用、推动税收优惠措施等方面入手,从而提高废钢资源循环利用效率,助力碳中和目标实现。

高炉采用高比例球团矿冶炼,可提升入炉品位进而降低高炉渣量及燃料消耗,同时还可大幅度降低炼铁工序CO₂排放及SO₂、NO_x、二𫫇英等污染物排放,是实现绿色低碳炼铁的重要途径之一。由于高炉块状带内球团矿向下运动过程气固还原温度及还原气浓度是动态变化的,探究基于高炉块状带工况的球团矿还原历程有利于正确理解及合理控制球团矿的还原行为,从而有助于高炉高效低碳顺行。模拟京唐高炉块状带工况,采用高温还原炉研究了球团矿还原历程变化,对比分析了实际工况与国标试验条件还原的差异,讨论了球团矿在高炉块状带停留时间对还原的影响规律。研究结果发现,模拟高炉块状带气氛,随着球团矿在高炉内的下降,其还原度增加,球团矿还原膨胀指数和还原粉化指数均呈逐渐增加趋势,但在温度为800~1 000 ℃时,球团外表生成的还原铁壳层增加了固结强度,使还原粉化指数出现突然降低。模拟京唐高炉块状带工况的实际还原度低于使用国标试验条件还原后的还原度。炉料在块状带的停留时间越长,其还原失重越多,还原度越大,但对球团矿还原膨胀指数的影响不大。研究结果为明晰球团矿在高炉内的还原历程提供了有效信息,为指导提升球团矿在块状带还原度、降低高球比炉料结构高炉固体燃料消耗提供了理论依据。

高炉高比例球团矿冶炼技术是减轻炼铁系统碳排放和环保压力的重要方案。将高硅超细铁精矿资源作为球团矿生产原料,有助于拓宽中国国内铁矿资源来源,加大中国国内贫矿应用力度。系统地探讨了碱度对高硅超细铁精矿球团矿固结行为和还原特性的影响。通过热力学计算、矿相分析、扫描电镜-能谱分析等方法对其固结行为和还原特性进行了研究。研究结果表明,随着碱度的增加,高硅超细铁精矿球团矿抗压强度先增加后降低,孔隙率先降低后增加,碱度为0.06~0.73时,球团矿的抗压强度均大于4 000 N/个,碱度为0.24时的球团矿抗压强度最高,孔隙率也最低。碱度的增加会降低高硅超细铁精矿球团矿中的二氧化硅相含量,促进铁酸钙相和硅酸盐相的生成。在碱度为1.20、温度为1 300 ℃条件下,球团矿中液相比例可达24.38%。碱度大于0.73时,球团矿中的液相量在大于1 250 ℃后会迅速增加。随着碱度的增加,高硅超细铁精矿球团矿渣相和硅酸盐相中的钙元素含量会逐渐增加,此外,碱度越高,赤铁矿晶粒越容易呈现多边形结构且晶粒间填充的渣相量越多。随着碱度增加,高硅超细铁精矿球团矿还原度和还原膨胀率先降低后增加,球团矿抗还原粉化性能减弱。碱度大于0.24后,球团矿内部孔隙率和铁酸钙相含量的增加使得还原气体能更容易扩散至球团矿内部并促进还原反应的进行,可以有效提高球团矿的还原度,碱度为1.20时的球团矿还原度比碱度为0.06时提高了34.9%。

连铸过程借鉴轧钢过程的轧制大压下思路,在连铸二冷区对高温铸坯单点施加不低于20 mm大压下量是解决铸坯中心疏松等内部缺陷以及提高钢板性能的重要技术手段,也是近年来连铸技术研究的热点领域。实施大压下功能需要大辊径的铸轧辊,辊子与二冷区板坯连续、高温、低转速接触,服役环境恶劣,铸轧辊的冷却方式是影响大压下效果、辊子寿命及铸坯表面质量的关键因素。采用ABAQUS有限元软件构建铸轧辊二维传热模型,模拟铸轧辊“双面喷水”、“单面喷水”、“单面喷2倍水”3种冷却方式下辊面及内部整体温度变化规律,可知“双面喷水”和“单面喷2倍水”2种冷却方式下,一个辊动周期内铸轧辊辊内温度不超过100 ℃所占比例相等,即辊子冷却效果相当,可以保证整个铸轧辊多数时间在低温工作状态,可提高辊子寿命。工业试验中,“双倍喷水”冷却方式的冷却水会大量滴落存积在大压下前铸坯表面,局部温度快速降低进入高温低塑性区,实施大压下后易造成表面裂纹。因此,实际生产采用“单面喷2倍水”的冷却方式,解决了大压下前铸坯表面冷却水滴落存积的问题,铸轧辊使用寿命高,铸坯无裂纹率。该研究对大辊径铸轧辊的冷却模式设计提供了很好的思路,为二冷区板坯大压下工艺技术的开发及应用打下了基础。

高炉炼铁系统能耗和排放占据钢铁全流程总能耗和总排放的70%以上,具有很大的节能减排潜力。实践表明,高炉风口喷吹氢气不仅可以实现低碳炼铁并且能够取得较好的经济效益。基于物质平衡、能量平衡,以及机器学习建模迭代确定的间接还原度方程建立了“高炉喷吹氢气的预测数学模型”。应用该数学模型研究了氢气喷吹后高炉冶炼指标的变化规律,包括对高炉燃料比、理论燃烧温度、直接还原度、鼓风量、炉腹煤气体积、碳素消耗等的影响。基于晋南炼铁厂高炉风口喷吹氢气实际工业生产数据,验证了模型的合理性和可靠性,燃料比和煤气利用率相对误差可以控制在3%的范围内。以鼓风含氧率和氢气喷吹量为主要考察因素,分别研究并预测单因素变化和两因素协同变化时的高炉冶炼行为规律。研究发现,单因素改变时,仅提高鼓风含氧率,高炉燃料比、理论燃烧温度升高,直接还原度、鼓风量和炉腹煤气体积降低;仅提高氢气喷吹量,高炉燃料比、理论燃烧温度、直接还原度均降低,鼓风量降低速度减缓,炉腹煤气体积先降低后略有升高的趋势。两因素协同调整时,每提高10 m³/t氢气喷吹量,同时提高0.43%鼓风含氧率,能使理论燃烧温度稳定为（2 142±2） ℃,同时降低碳素消耗。通过将传统高炉数学模型与机器学习优化算法相结合,可以节约富氢高炉工业试验成本,优化工业试验方案,为工业试验的稳定运行和合理预测提供理论指导。

随着高炉炉顶压力的提高,中国高炉炼铁取得了显著进步,高炉的强化冶炼程度得到了空前提高。高顶压强化冶炼技术已取得共识并被广泛采用,但目前关于高顶压技术系统的理论研究却比较少,且基本上局限于对高炉内煤气体积影响和对煤气流速影响的研究。紧密结合高炉生产实际,系统研究了高顶压对高炉冶炼进程的影响机理,分别阐述了高顶压对高炉冶炼强度的影响、对高炉块状带的影响、对高炉内料柱压差的影响、对高炉内煤气流分布及布料的影响、对高炉风口回旋区及炉缸活跃性的影响、对高炉渣铁排放的影响和对高炉内非铁元素反应的影响。统计了目前高顶压操作下不同立级高炉炉腹煤气指数的实际水平,对高顶压操作下高炉炉腹煤气指数的控制标准提出了修正建议。指出3 000 m³以上高炉、2 000~3 000 m³高炉和1 000~2 000 m³高炉的炉腹煤气指数分别按58~66、58~70和58~85 m/min控制比较合理。上述的高顶压技术理论研究在河钢唐银公司2座1 500 m³高炉的生产实践中得以应用和验证,2座高炉在顺利开炉达产的基础上,通过采取以高顶压、大风量、高富氧、低炉温为主要技术手段的综合强化冶炼措施,高炉冶炼得到有效强化,高炉各项技术经济指标得到快速提升,实现了高顶压强化冶炼技术的成功应用,具有一定的借鉴意义和推广价值。

在“碳达峰”“碳中和”背景下,高炉炼铁是钢铁产业实现双碳目标的重要环节。复合铁焦是能够实现高炉低碳冶炼的新炉料,铁焦对综合炉料熔滴性能以及高炉应用铁焦低碳冶炼至关重要。系统研究了不同铁焦添加量和装料方式条件下,高炉综合炉料熔滴性能的演变。此外,通过快速冷却试验对综合炉料不同冶炼阶段还原、软熔、渣铁滴落和料层结构演变行为进行了探讨和分析,揭示了铁焦对高炉综合炉料熔滴性能的影响机制。结果表明,含铁炉料中掺入铁焦对综合炉料熔滴性能的改善效果明显。高炉使用铁焦适宜的添加量为20%~30%,混合装料是铁焦适宜的装料方式。与未添加铁焦情况相比,此铁焦添加条件下的综合炉料软化温度区间由136 ℃增加至197 ℃,熔化温度区间由171 ℃降低至152 ℃,软熔带位置降低;渣铁滴落率由59.1%提高至78.7%;料层最大压差由39.5 kPa降低至3.6 kPa,S值（高炉综合炉料软熔过程的特征值）由3 616.1 kPa·℃降低至276.6 kPa·℃。通过分析和讨论,添加铁焦能够提高综合炉料熔滴性能的机理,铁焦添加量的增加以及铁焦与含铁炉料采取混合装料方式,均能增加铁焦在含铁炉料中的弥散分布程度,加强铁焦与含铁炉料的紧密接触,从而加强铁焦对含铁炉料的还原促进作用、调整优化炉渣成分而降低炉渣黏度的作用、促进金属铁渗碳以及支撑和间隔炉料作用,进而显著改善综合炉料的软熔、滴落和透气性能。

近几年中国钢铁产量稳定在10亿t左右,每年碳排放达到20亿t,占全国碳排放总量的15%,是31个制造业门类中碳排放量最高的行业,在国家“双碳”战略背景下,钢铁行业绿色低碳转型迫在眉睫。河钢集团张宣科技坚定践行国家发展战略,率先在淘汰原有高炉炼铁装备的同时,建设世界首座焦炉煤气零重整直接还原工厂,年产120万t冷态直接还原铁（DRI）。工厂于2022年12月全线贯通,2023年5月实现安全稳定连续生产。投产初期,工厂加热炉系统、煤气压缩机系统、水处理系统等均暴露出部分问题,这些问题虽然不影响正常生产,但是限制了工厂技术经济指标的进一步提升;此外,氢基竖炉对球团矿的质量要求也远超预期,球团矿的强度等性能不足,导致开产初期生产出的DRI破碎率较高,产品粉末含量较高。通过对问题的深入分析,并针对工艺、设备不断改进优化,煤气单耗、DRI金属化率等技术经济指标都取得明显进步,且好于设计水平。与传统高炉炼铁工艺相比,直接还原工厂取消了烧结和高炉工序,CO₂排放降低70%以上,SO₂、NO_x、烟粉尘排放分别减少30%、70%和80%以上。工厂的成功运行,对中国钢铁行业的绿色低碳转型升级起到很好的示范作用,也标志着中国钢铁工业由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的转变迈出颠覆性、示范性、关键性步伐,将进一步引领传统钢铁冶金工艺变革,全面开启绿色、低碳发展新纪元。

钢铁工业在经济社会发展过程中占有十分重要的地位。随着中国钢铁产量的持续增长,钢渣的后续处理问题日益突出。由于钢渣稳定性差、耐磨性高和胶凝性低等问题,钢渣的处理和资源化利用受到限制,大量钢渣被堆放处理,不仅占用土地资源,而且可能对周围环境造成危害。在“绿色可持续发展”和“碳中和”背景下,为满足现代钢企对环保和资源再利用的迫切需求,发展钢渣的处理和资源化利用技术势在必行。综述了钢渣处理技术和资源化利用的研究进展,总结了目前主流的钢渣处理工艺,包括预处理工艺、钢渣改性工艺和湿法处理工艺。详细阐述了不同处理工艺的技术特点、资源回收及产品潜在的应用途径,分析对比了不同处理工艺的技术优势。此外,还讨论分析了钢渣应用于环境修复领域的探索和研究进展,指出了钢渣在该领域的应用潜能和未来的研究方向。中国钢渣资源化利用仍面临着预处理和高质化应用领域拓展技术突破等诸多问题。旨在通过对钢渣处理技术以及资源化利用的综述分析,提出未来钢渣研究在关注显热的充分利用、铁等有价资源回收的同时,更应着重关注和加强钢渣成分和物相演变调控等基础研究。在此基础上,应锚定环境修复、新材料及高值化产品的制备等方向开发新技术,拓展钢渣高质化利用,提高钢渣综合利用率。

304不锈钢常用硅铁合金进行脱氧,然而,这种硅铁合金通常含有一定量的铝,导致夹杂物中Al₂O₃含量增加,并促进尖晶石夹杂物的形成。实际工艺中,完成脱氧后常进行钙处理。因此,在进行稀土处理时需要考虑钙处理对稀土的影响。通过工业生产试验,采用系统取样、SEM-EDS检测、热力学计算等手段,研究了稀土处理、钙处理以及钙处理后再进行稀土处理工艺对304不锈钢夹杂物的影响规律和机理,并与未进行合金化的工艺进行了对比。通过热力学计算重点分析了不同钙含量对稀土夹杂物Ce₂O₃和Ce₂O₂S形成的影响。研究结果显示,在未进行钙和稀土处理的正常条件下、稀土处理条件下、钙处理条件下、钙处理后再进行稀土处理条件下,精炼后钢中典型夹杂物分别为Al₂O₃-SiO₂-MnO（+MnS）、（Ce, La）₂O₂S+（Ce, La）₂O₃-Al₂O₃-SiO₂、Al₂O₃-SiO₂-CaO和（Ce, La）₂O₂S+（Ce, La）₂O₃-Al₂O₃-SiO₂-CaO类夹杂物。连铸坯中典型夹杂物分别为Al₂O₃-SiO₂-CaO-MnO（+MnS）和MgO·Al₂O₃、（Ce, La）₂O₂S+（Al₂O₃）-SiO₂-（Ce, La）₂O₃、Al₂O₃-SiO₂-CaO-MgO（+MnS）、（Ce, La）₂O₂S+Al₂O₃-SiO₂-CaO-MgO-（Ce, La）₂O₃类夹杂物。精炼后,稀土处理显著增加了夹杂物密度,对夹杂物平均尺寸影响较小,而钙处理后再进行稀土处理相比于单独钙处理,夹杂物密度略有增加,平均尺寸变化不明显,稀土处理后夹杂物的尺寸则很大程度上继承了母体夹杂物的尺寸。从精炼到连铸坯过程中,Heat 1、Heat 2、Heat 3、Heat 4夹杂物数量密度分别降低了53.8%、56.7%、52.0%和31.1%,夹杂物平均直径分别增长了29.3%、23.3%、56.1%、43.3%。此外,钙处理和稀土处理均能有效降低夹杂物中Al₂O₃的含量,防止MgO·Al₂O₃的生成。热力学计算结果表明,随着钙含量的增加,钢液中稀土夹杂物Ce₂O₃的形成受到抑制,而Ce₂O₂S的形成受到的影响不大。

利用Formastor-F2全自动相变仪测量G30Cr15Mo1N钢的CCT曲线,分析在连续冷却转变过程中高氮钢的组织变化和相转变规律,以指导热处理工艺的制定。另外,还通过XRD、SEM、EDS和TEM等分析方法研究了G30Cr15Mo1N钢在不同回火工艺下组织和力学性能演变,分析细晶强化、固溶强化、位错强化和析出强化对G30Cr15Mo1N钢屈服强度的贡献情况。结果表明,试验钢在实际升温中的A_c1和A_c3温度分别为840和870 ℃,片层珠光体的转变温度区间为600~700 ℃,珠光体形成的最快冷速为1 ℃/s。试验钢在较低温度（≤500 ℃）回火后微观组织为碳氮化物+回火马氏体+残余奥氏体,整体上保持较高的屈服强度和抗拉强度,分别大于1 750和2 050 MPa,而伸长率低于3%;在600 ℃回火后马氏体发生回复再结晶,马氏体板条形貌基本消失,并在TEM试验中观察到尺寸在20~80 nm的短棒状Cr₂（C,N）析出物,这导致高氮钢的强度大幅度下降而塑性得到充分恢复。在150 ℃回火时,G30Cr15Mo1N钢的屈服强度主要来源于很高的固溶强化和位错强化,其中固溶强化占主要作用;在500 ℃回火后,位错强化和固溶强化分别降低83.7和249.3 MPa,而析出强化显著增强并产生二次硬化,其主要来源是较高比例尺寸小于10 nm析出相。而当回火温度高达600 ℃时,固溶强化、位错强化、第二相强化均大幅度下降,且对屈服强度的贡献较为均衡,共同起到了重要的强化作用。

电弧炉炼钢具有流程短、能耗和碳排放低的特点,是世界钢铁工业实现可持续发展的重要驱动力。中冶赛迪在电炉工艺理论、核心装备、智能控制等方面进行了一系列研究,通过技术研发和中试试验,开发了多项聚焦高效、低碳、低能耗、环境友好的绿色高效电炉炼钢技术,其中,高效废钢输送技术废钢平均输送速度可达7 m/min以上;阶梯翻滚废钢预热技术可提高废钢预热温度70~100 ℃;IGBT（insulated gate bipolar transistor,绝缘栅双极晶体管）柔性直流供电电炉功率因数可达到0.97以上;短网设计优化系统使三相阻抗不平衡度控制在3%以内;智能电极调节技术穿井期和熔清期电流波动率分别小于33%和14%;二噁英治理技术电弧炉烟气二噁英排放浓度能控制到0.1 ng/m³以内;高效余热回收系统吨钢蒸汽回收量达到160 kg以上。自主设计了出钢口自动填砂、炉门自动清理和自动测温取样机器人等智能辅助装备,提升了企业本质安全水平。工程实践证明,采用中冶赛迪绿色电炉技术,电弧炉冶炼周期为30 min,顿钢水电耗为300 kW·h,可助力钢铁工业的绿色化发展。同时,对未来电弧炉炼钢技术的发展进行了展望,将低品位DRI消纳作为未来电炉炼钢发展的最主要工艺路线,将高品质钢生产作为电炉炼钢发展最重要的研究方向,将数智化冶炼作为电炉炼钢生产最有效的手段,为钢铁工业的低碳转型贡献出应有的力量。

为考察COREX预还原竖炉内部结瘤对物料行为的影响,利用离散单元法(DEM)研究了炉内不同位置结瘤对物料运动流型、颗粒应力的影响,并探究了排料速率对炉内物料运动行为的改善作用。模拟结果表明,竖炉围管区发生结瘤,直接影响结瘤附近物料运动轨迹,导致物料运动流型发生变化;同时,相较正常工况,炉内物料间作用力明显增加。当竖炉导流锥产生结瘤时,物料运动流型也明显改变,并且颗粒在结瘤位置下方存在偏析现象;与围管结瘤相比较,炉内颗粒间作用力进一步增加;通过对瘤下方螺旋排料器转速提升,颗粒间作用力显著降低,基本与顺行状态下保持一致。相关研究可为COREX竖炉的优化操作提供指导和理论依据。

为促进熔炼渣的显热回收、降低钢铁冶炼能耗,提高熔炼渣的利用率和经济性,通过分析钢铁厂熔渣的处理和利用难点,提出了熔渣调质及泡沫化处理的干法粒化方法,通过引入金属铁提高熔渣的导热系数、熔渣泡沫化改善粒化效果,为解决干法粒化及熔渣利用面临的难题提供了思路,并对干法粒化的研究方向给出了建议。

针对铁矿石品种多、质量波动大,导致高炉炉料结构稳定性下降的问题,通过实验室试验,系统研究了含铁矿石的冶金性能以及烧结矿与不同种类天然块矿和球团矿搭配的混合炉料结构高温性能。结果表明,烧结矿的还原性能和熔滴性能优于酸性球团矿和进口块矿,但是低温还原粉化现象十分严重,低温还原粉化指数RDI_{>3.15 mm}仅为70%,哈皮块矿的滴落温度过低,只有1 353 ℃,南非块矿压差过大(6 820 Pa),不利于高炉稳定顺行;里奥球和萨玛科球冶金性能优良,可以适当地提高其比例来弥补烧结产能不足的缺陷;在低烧结比(55%)条件下,不同球团搭配使用时,炉料的软化区间、熔融区间变窄,最大压差Δp_m降低,综合性能得到明显改善。最佳的混合炉料结构为55%烧结矿+20%里奥球+5%萨玛科球+20%哈皮块矿;配加纽混块矿的炉料结构,软熔区间窄,最大压值Δp_m和总特性值S低,软熔滴落性能较好。

为了制定合理的夹杂物控制工艺从而改善FeSiB非晶薄带的质量与性能,分析了FeSiB非晶薄带中夹杂物来源及其演变。结果表明,工业纯铁原料中存在组成为Al₂O₃、SiO₂的球形和椭球形夹杂。在冶炼过程中,尺寸为20～30 μm椭球形夹杂通过上浮去除,尺寸为1～3 μm的球形夹杂则会与母合金冶炼过程的脱氧产物结合,形成Al₂O₃质量分数更高的硅酸铝和硅酸铝钙夹杂物。这些夹杂物在喷带过程中一部分会聚集于喷嘴内壁形成结瘤物,而另一部分则会随合金熔体流出喷嘴进入非晶薄带中。

通过在304不锈钢中加入不同含量的铈,研究了铈处理前后钢中夹杂物的变化,并借助于腐蚀失重试验及电化学试验,分析了不同含量的铈处理后钢中夹杂物性质变化对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,未加铈的不锈钢中主要为MnS夹杂及复合氧化物夹杂,夹杂物的平均尺寸为8.6 μm,而钢的自腐蚀电位仅为-348.52 mV。加入稀土铈后,夹杂物逐渐改性成球状或椭球状的含铈夹杂物,平均尺寸有所降低,而不锈钢耐腐蚀性则有所提高。当铈质量分数达到0.012%时,钢中MnS夹杂全部改性成球状含铈夹杂,不锈钢自腐蚀电位高达-311.25 mV,耐腐蚀性能最好。继续增加稀土铈含量,钢中夹杂物的形状变得不规则,尺寸也有所增加,导致不锈钢耐腐蚀性能降低。

钢铁行业作为能源消耗巨大的国民经济支柱型产业,绿色发展逐渐成为其可持续发展的内在需求。感应加热(induction heating,简称IH)技术正处在跨领域、多学科交叉的快速发展阶段,其本质是使加热过程更加精确可控。分析了电磁加热精准化在电磁冶金、感应焊接、表面热处理等钢铁加工领域的发展现状,探讨了感应加热技术的发展趋势。IH电源智能化和变频自适应为未来IH精准化快速发展提供了可靠的基础设备。IH精准化技术在钢铁加工领域积极推动了精品钢铁生产。提高IH技术对加热目标靶向性以及预控能力,并精确获得合理梯度温度分布是钢铁热加工行业需要面对和进一步解决的技术问题。

粗钢产量的科学化管控,对于中国钢铁工业健康发展具有重要作用。详细分析了中国粗钢产量的增长方向和增长原因,探讨了粗钢产量管控的意义,重点研究了如何通过差别化管控科学调控中国粗钢产量。中国粗钢产量管控应坚持底线和全局“两种思维”。在以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的新发展格局下,要凝聚共识、形成合力,巩固公平竞争的市场环境,构建科学管控长效机制,推动有效市场和有为政府更好结合,促进优势更优强处更强,推动供需更高水平动态平衡,促进钢铁行业高质量发展。

介绍了21世纪国际上以轴承钢为代表的特殊钢发展新趋势，分析了国内外轴承钢产品质量的差距和问题，重点介绍了近几年国内在转炉高碳脱磷低氧钢冶炼、降低还原势的炉外精炼工艺、大型夹杂物来源与控制、超低钛钢冶炼和大方坯连铸凝固末端凸辊压下等高品质特殊钢冶炼技术的发展状况和研究成果。

高强钢在汽车轻量化、节能减排、成本方面具有一定的优势与潜力，目前，仍是汽车的主要材料。高强钢的使用比例逐年增加，并且向更高强度方向发展，生产方式呈现出钢板“以热代冷”、零件成形“以冷代热”的低成本发展趋势，依靠亚稳奥氏体增强、增塑的第三代汽车钢成为先进高强钢的重要发展方向，然而，先进高强钢的发展给材料、工艺、装备等带来了新的挑战。

摘 要： 宝钢从2005年开始调研、研发转底炉工艺技术，2015年在宝钢湛江开始建设转底炉生产线，2016年宝钢转底炉投产。经过污泥烘干工艺、配料工艺、压球工艺以及转底炉操作等方面的改进，实现了转底炉工艺达产达标，宝钢转底炉工艺技术达到了国际一流水平。宝钢转底炉工艺有效脱除了含铁含锌尘泥中的锌、钾、钠、铅和氯等有害杂质，转底炉生产的直接还原铁（DRI）返回钢铁生产、产生的蒸汽返回生产蒸汽管网和生产的锌粉作为锌冶炼原料，实现了含铁含锌尘泥资源综合利用。宝钢还探索用转底炉处理红土镍矿等工艺，为转底炉的拓展应用作了有益的探索。

为了研究烧结烟气污染物排放的定量指标，分析了现有烧结机大气污染物排放标准中存在的问题及标准发展趋势，提出了两种污染物排放的计算方法，一种为折氧浓度计算法，另一种为吨矿计算法，分别从污染物排放浓度、排放强度两个方面给出了污染物排放的计算；同时，在吨矿计算法的基础上，提出了一个区域在特殊时期需要对本区域钢铁企业限产时所需要精确计算的限产方案计算方法，运用这一方法可以精确计算出每一台烧结机的减产比例，不会出现一刀切的现象。这一方法的应用将有利于促进企业提高自身清洁生产水平，有利于清洁生产水平高的企业少限产，而清洁生产水平低的企业多限产。

近十年来，中国汽车行业快速发展，与之相关的上下游行业也得到了较大的发展，在“正向设计”、“轻量化”、“智能化”、“新能源”等一系列关键词中，“EVI”这个关键词也走入人们的视野，并逐步被接受。“EVI”是英文early vendor involvement的首字母缩写，直译为供应商的先期介入。宝钢通过多年的探索实践，形成了自己特有的汽车板先期介入“532”工作模式，即5个阶段（先进工程设计支持阶段、车身设计支持阶段、模具设计支持阶段、投产准备支持阶段、成本优化支持阶段），3个层次（白车身、零部件、VA/VE），2类解决方案（成本目标导向、轻量化目标导向）。通过用户需求分析，开发创新性的EVI解决方案，在满足用户需求、为用户创造价值的同时，宝钢也实现了从技术研发到高效率营运的闭环，为自主创新提供了保障。

介绍了国内首套自主设计和制造的烧结烟气活性炭净化系统各种污染物脱除机理、工艺流程和系统装备，主要包括烟道系统、吸附系统、解析系统、活性炭储运系统等。对各主要系统内部结构、工作原理、相关设计和运行工艺参数进行了详细说明，对该系统的技术特点和投运后实际烟气净化效果进行了详细介绍。该系统具有污染物脱除率高、运行稳定可靠的优点。处理前烟气中SO2质量浓度为412.091～642.811 mg/m3，处理后SO2质量浓度为1.227～7.999 mg/m3，SO2脱除率为98.53%～99.76%；处理前[NOx]质量浓度为235.451～365.218 mg/m3，处理后[NOx]质量浓度为92.707～137.663 mg/m3，[NOx]脱除率为57.63%～69.44%；处理前二英的毒性当量为0.82～5.40 ngTEQ/m3，处理后下降到0.002 3～0.008 9 ngTEQ/m3，二英脱除率为99.43%～99.89%；经过净化后粉尘质量浓度为7.747～11.500 mg/m3。结合生产运行情况对该烧结烟气活性炭净化系统做出了适当评价并对其推广应用前景进行了展望。

站在高质量发展的高度，从供给体系、需求、布局、循环经济、综合效益方面定义钢铁高质量发展。解析钢铁产业高质量发展基础，简要分析钢铁产业高质量发展存在的产品质量、绿色发展、技术装备、智能制造、服务意识、行业秩序、国际化方面深层次问题。研究供给侧结构性改革对中国钢铁高质量发展的重要作用，并结合优秀钢铁企业高质量发展的实践，指出钢铁产业未来应通过工艺技术进步、产品结构升级、绿色发展、标准引领等提高竞争力，实现高质量发展。

基于结晶器传热特点建立方坯连铸结晶器三维瞬态传热模型，利用节点温度传递模拟铸坯运行，采用 ANSYS软件进行模型分析，经过充分迭代得到结晶器三维稳态温度场，并与传统二维铸坯传热模型进行对比。通过动态边界条件加载技术实现铜壁冷面水垢厚度的连续变化，分析了水垢对结晶器铜壁温度分布的影响。结果表明，在结晶器顶部区域，三维传热模型分析结果与铜壁温度分布规律基本吻合，弯月面下50 mm附近铜壁温度达到高峰，弯月面处水垢厚度由0.1增加到0.5 mm时，铜壁最高温度由187升高至318 ℃，铜壁高温区域扩大，铜壁变形程度增加。

从常规热处理及性能、形变热处理、表面热处理、析出相与合金优化以及其他方面的研究等5个方面，对40CrNiMo国内外的研究现状进行了详细回顾。重点评述了新技术（表面化学热处理、表面激光淬火、镀铬层喷丸处理、合金优化及析出相）在40CrNiMo钢生产上的研究与应用，热处理（亚温淬火、深冷处理）在对其性能挖掘方面的研究；另外，简要综述了车削参数对40CrNiMo钢疲劳强度、表面粗糙度的影响，应力腐蚀条件下其断裂特性；指出了当前40CrNiMo钢的研究中存在的不足和今后潜在的发展方向。

针对某钢厂生产断面为240 mm×240 mm的42CrMo钢的方坯结晶器，采用有限体积和有限元相结合的数值模拟方法计算结晶器内的多物理场。首先，通过对结晶器内流动和凝固耦合计算优化水口浸入深度和拉速；其次，基于优化后的流场，采用磁场和流场耦合求解的方法得到优化的电流强度和电流频率。磁场模拟结果与现场实测数据较为吻合。研究表明，水口浸入深度为100 mm、拉速为0.7 m/min时可以获得优化的流场；基于该流场施加电磁搅拌后，搅拌器的电流强度从100增大到400 A时，钢液切向速度从0.042提高到0.300 m/s，而电流频率对钢液的流动影响较小。进而得出，优化的工艺操作方案为水口浸入深度为100 mm，铸坯拉速为0.7 m/min，电流为400 A，电流频率为2 Hz。

钢铁企业创新基础设施(SEII—Steel Enterprise Innovation Infrastructure)是基于创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,以技术创新为驱动、以信息网络为基础,面向高质量发展,为提高钢铁企业的核心竞争力需要而打造的钢铁产业升级、融合、创新的基础设施体系。提出了SEII的基本架构,SEII是以工业互联网为载体、以底层LPPL(Lab-Pilot-Production Line)的数据感知和精准执行为基础、以边缘过程设定模型数字孪生化和边缘-底层CPS(Cyber-Physical System)化为核心、以数字驱动的云平台为支撑的服务于钢铁企业的数字化创新平台。分析了SEII的绿色化、数字化、高质化、强链化的特征功能,即绿色化关键工艺-装备创新功能、超级智能的CPS过程控制功能、高效率低成本的产品创新功能、全产业链协调管理优化运行功能;指出发挥中国特色社会主义举国体制的优越性,开发SEII,并建立国家、地方、企业的SEII多级管理系统,对于钢铁工业的绿色化数字化转型、提高钢铁产业的产品质量和生产效率、强化钢铁行业产业链的强度和韧性、促进钢铁行业高质量发展具有极为重要的意义。钢铁行业的SEII建设已经开始,SEII的建设实践成果表明,钢铁行业实体经济与数字经济/数字技术深度融合,可以发挥钢铁行业的数据资源、数据科技应用场景的巨大优势。采用数据驱动、软件定义、数据感知/数据处理的双层架构,将充分发挥数字技术的放大、倍增、叠加作用,大大加快钢铁行业数字化转型的速度,降低钢铁行业数字化转型的成本。目前SEII建设已经取得的重要进展充分表明,在SEII支撑下,钢铁行业核心竞争力明显增强,展现出钢铁行业未来创新发展、协调共享、大踏步高质量发展的美好前景。

超高强度不锈钢因强度高、韧性好及耐腐蚀性能优异而被广泛需求。沉淀强化是这类钢获得高强度的重要强化方式，但其析出过程复杂，作用机制尚不明确，成为制约新型超高强度不锈钢开发的关键因素。介绍了超高强度不锈钢的分类、牌号、成分及力学性能，重点阐述了马氏体型超高强度不锈钢沉淀强化相的演变过程及强化机理研究，提出材料计算科学、强化机理理论和资源节约技术等是超高强度不锈钢发展的重要方向。

维持合理的煤气流分布是高炉高效、低耗、稳定运行的关键。高炉气流分布不仅与原燃料质量、操作制度有关，还取决于炉型设计等先天因素，合理的炉型设计是获得合理气流分布的基础。基于传热学和流体力学基本原理，建立了高炉传热和煤气流流动数学模型，利用试验获得了模型的相关参数，通过数值模拟方法研究了炉腹角、炉身角以及等效炉腹角对高炉气流分布的影响。结果表明，减小炉腹角、增大炉身角有利于抑制边缘气流发展。调整等效炉腹角同样可以达到控制边缘气流的目的，但与改变炉腹角相比，其作用强度和作用范围更大，且最大影响区域也不相同。

基于工业系统与环境之间的物质交换，建立空气是冶金资源的概念，阐述了钢铁工业空气消耗量、废气产生量、污染物排放量三者间的联系及其对区域大气环境质量的影响。调研核查了若干家钢铁企业，统计其烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢等各生产工序，以及高炉-转炉流程、全废钢-电炉流程的空气消耗量和废气排放量。以吨钢为计算基准，给出了中国钢铁工业的资源消耗结构和废物排放结构以及空气消耗和废物排放数据，其中吨钢空气消耗量（以质量计）占吨钢资源消耗总量的85%以上，强调了减少空气消耗和废气产生量对降低污染物排放总量、改善区域大气环境质量的重要性。列举了富氧乃至纯氧燃烧、废气循环再利用、烧结矿竖式冷却换热技术的节能减排案例，指明应用这些关键技术、优化钢铁生产流程和发展全废钢电炉短流程等是大幅度减少空气消耗和废气产生量，进而减少颗粒物、SO₂、NO_x排放量的有效途径。

高磷鲕状赤铁矿的还原对后续的磁选分离起着重要作用，尤其是金属铁的聚集长大。以高磷鲕状赤铁矿为原料，研究添加剂硼砂对高磷鲕状赤铁矿进行强化还原的影响。研究结果表明，温度为1 000 ℃、硼砂添加量为6%时，失重率达到31.11%，金属化率达到90.10%。XRD、SEM-EDS 分析表明，添加硼砂能促进反应物的熔点降低；铁橄榄石（Fe2SiO4）、铁尖晶石（FeAl2O4）和蓝晶石（Al2SiO5）衍射峰消失，出现了低熔点的钙长石（CaAl2Si2O8）、硼酸铝钠（Na2Al2B2O7）和硼酸钠（Na2B6O10）衍射峰。还原后试样中金属铁颗粒的数量与粒度均随着硼砂添加量的增加而提高，强化了还原效果。

通过部署大数据采集平台，运用高效的分布式信息传输技术，完成海量烧结生产数据的采集和汇总，建立烧结全产线数据仓库；通过融合工艺知识和大数据挖掘技术，提取原料性能、配矿理论、过程工艺参数、产质量指标、生产成本等参数间的潜在规律；以数理统计和机器学习算法为核心，深入研究基于大数据技术的烧结全产线质量智能控制系统；通过决策树和最优化等方法，建立完善的决策体系。基于梯度提升树算法初步建立了烧结终点预报模型，模型预测命中率达99%以上，与以往建立的烧结终点预报模型相比，模型预报命中率和稳定性进一步提升。研究成果将促进烧结生产的创新、自动化和智能化发展，稳定控制烧结矿的产质量指标，降低生产成本，具有广泛的应用价值。

2020年9月22日,中国在第七十五届联合国大会上提出,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。钢铁行业深度脱碳是实现“碳达峰”和“碳中和”的必经之路,是应对气候变化、缓解能源危机、推动绿色健康发展的重要战略举措。绿色低碳发展是钢铁行业实现转型升级高质量发展的关键,也是中国实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。分析了中国钢铁行业碳排放现状,对比了主要产钢国家钢铁行业碳中和目标及实施路径,采用动态物质流分析方法构建了钢铁需求量模型、废钢回收量模型并预测了中国到2060年的钢铁需求量和废钢资源量。结果显示,中国的钢铁需求量将在2030年和2060年分别下降至8.78亿t和5.43亿t,2030年国内废钢产量约为4.2亿t,2055年以后,废钢产量将逐渐下降,但仍将保持在4亿t以上。在动态物质流分析结果的基础上,使用情景分析方法,构建了钢铁行业碳排放模型,分析了钢铁行业的节能降碳潜力;基于钢铁行业碳中和路径分析模型制定了中国钢铁行业碳达峰碳中和时间表和路线图,指出中国钢铁行业在实现碳中和之前要经历粗钢产量波动下行-控碳、粗钢产量下降-减碳、粗钢产量处于低值平台期-低碳、粗钢产量稳定于低值-碳中和等4个阶段,为中国钢铁行业实现碳达峰碳中和目标提供重要指导和行动方案。

CO对人体和环境具有毒性,是六大标准大气污染物之一。钢铁生产流程每年向大气中排放大量含有CO的工业尾气。在国家“碳达峰”、“碳中和”发展大背景下,钢铁生产流程正面临着巨大的CO减排压力。总结了典型钢铁生产流程烟气中CO排放现状,向大气中排放CO的烟气包括焦炉烟气、烧结烟气、还原回转窑烟气和转底炉烟气等,这些烟气中CO浓度低,排放总量大。针对烟气中CO减排,总结了国内外在源头控制、过程减排和末端治理等方面的研究进展。其中源头控制技术从能源结构调整角度利用绿色氢能和电能代替化石能源,过程减排主要是改善化石燃料燃烧条件以减少CO排放,末端治理则是通过物理/化学方式将CO从烟气中分离或将其氧化成CO₂。末端治理技术中,催化氧化技术具有投资成本低、无额外运行能源消耗和二次污染、减排效果显著等优点,可以与当前钢铁烟气脱硫脱硝技术配合使用,具有工业实践的可行性,但是目前催化剂在抗中毒和制备成本控制方面有待提高。烧结烟气CO减排是目前迫切需要解决的问题,分析了烧结烟气CO减排可行的技术路线及其面临的挑战,提出通过耦合烟气循环、介质喷洒、燃料改进以及催化氧化技术,可以实现低投入、高效率的烧结烟气CO减排目标。

综述了在全球气候变暖情况下控制碳排放的背景和欧盟控制碳排放的经验，以及中国近年来控制碳排放方面主要出台的政策和采取的措施。重点介绍了目前欧盟、美国、韩国和日本等国在钢铁工业中为减少碳排放而开展的前沿技术和研发进展，以及从节能减排BAT技术、绿色化流程、绿色化产品、绿色化物流和新技术开发等方面，总结了目前钢铁行业可以推广应用的低碳工艺技术，为中国钢铁工业减少碳排放提供参考，并以期引起钢铁企业对碳排放问题的重视。

钢铁工业是典型的资源能源密集型行业，是节能减排重点行业之一。总结了中国钢铁工业“十二五”以来所取得的节能减排进展及存在的问题，采用动态物质流分析方法，构建了钢需求量和废钢回收量预测模型，基于35项重点节能减排技术评估，结合能源消耗与CO2排放模型，分析了中国钢铁工业到2050年的节能减排潜力并分析了各因素的影响。在此基础上提出了提升中国钢铁工业能效的若干途径，为钢铁工业的绿色低碳转型、可持续发展提供理论指导。

针对西北某铸造厂目前生产的高锰钢耐磨衬板在使用过程中容易破碎和变形的问题，通过对现生产的高锰钢成分与性能的分析，向高锰钢中添加一定量的合金添加剂，并改进热处理方式，使高猛钢耐磨衬板的硬度、耐磨性、抗冲击性能和寿命都有较大的提升，硬度提高10.7%，耐磨性提高62.7%，抗拉强度提高7.4%，屈服强度提高8.13%。

为提高高炉技术经济指标，通过实验室和工业试验，对鞍钢高炉低镁渣的冶炼特性进行了全面研究和评价。研究结果表明，在鞍钢目前的低铝负荷下，炉渣中MgO质量分数为4%～7%时，炉渣熔化温度均小于1 350 ℃；炉渣温度小于1 500 ℃时，理论上MgO质量分数不小于3%时，就可满足黏度的要求，最佳的碱度为1.245左右；工业生产条件下，炉渣的MgO质量分数一般控制在4.5%～5.0%，炉渣黏度为0.16～0.20 Pa·s时，通过优化炉渣碱度，降低炉渣中的MgO质量分数，不会降低炉渣的脱硫能力。通过采取低镁渣冶炼技术，有效降低了鞍钢高炉的生产成本，渣比下降了近17 kg/t（Fe），有助于高炉绿色可持续化发展。

钢铁企业生产过程中产生大量以铁元素为主要成分的粉尘、污泥，统称为尘泥。钢铁尘泥是钢铁行业固废的重要组成部分，尘泥中含有铁、碳、锌、钾、钠等有价元素，如果直接堆放或排放，必然会造成环境污染，且尘泥中的有价元素也没有得到有效利用。钢铁企业应基于对不同类型尘泥的组成特性的了解，明确尘泥回收利用想达到的最终目的与效果，选择合适的方法与设备。对现有钢铁尘泥的利用技术与方法进行分析，并提出火法与湿法相结合的形式是未来尘泥处理的主要方向。

烧结台车料层纵向的粒度分布是影响烧结矿质量的重要因素，而九辊布料对烧结台车上的料层分布起着至关重要的作用。为了研究不同条件下九辊布料的效果，根据某钢铁企业烧结机九辊的实际尺寸建立了三维模型，使用EDEM软件对不同工况的布料过程进行了仿真模拟。结果表明，九辊转速从4 增至40 r/min，料层厚度不变，颗粒的堆积角从55°左右减小至49°左右，料层纵向偏析度先增大后减小，当九辊转速为30 r/min时，料层偏析度最高；当九辊排列的倾斜角度从33°增至43°时，料层高度逐渐降低，料层纵向偏析度先增大后减小，当九辊倾斜角为38°时，料层偏析度最高。

烧结是高炉炼铁过程的主要工序之一,利用大数据智能化技术有望解决烧结配矿原料条件复杂、配矿约束失真、配矿模型寻优困难、烧结过程参数预测模型精度低、产线适应性不强、烧结状态质量表征困难等传统难题。目前部分钢铁企业已经建立了包括烧结过程数据的炼铁数据平台,实现了烧结过程数据的采集存储与初步处理;现有配矿模型的约束设置与现场条件吻合度有所提升,通过数据分析与智能算法加快了配矿模型的寻优速度与精度;通过不同方法构建的烧结状态质量关键参数智能预测模型,在测试集上的预测效果良好;烧结过程综合评价与优化也进行了探索并取得了一定成效。基于现有研究进展,对烧结全链条数据治理、机理与数据融合的烧结智能配矿、烧结全产线关键参数自更新预测、数据与经验协同的烧结过程自适应综合评价体系构建与优化等智能化烧结技术的研究与应用方向进行了展望。需要针对烧结数据存在的问题开展模块化治理,消除参数间时滞性并构建参数动态关联规则库;进一步开发机理数据深度融合且适应产线条件的烧结智能配矿模型,并结合高炉使用效果对烧结智能配矿进行深度优化;结合产线自身数据特点与现场操作人员需求,全面选择烧结过程预测目标参数,并根据目标参数的数据频次、实际烧结生产冶炼周期与操作人员需求建立烧结过程参数自更新预测模型;基于烧结生产过程数据信息与专家经验选择烧结过程表征参数与烧结过程操作参数,建立数据与经验融合的烧结状态质量综合自适应评价体系,并基于高炉冶炼对烧结过程整体水平的需求与烧结过程参数预测调整烧结操作参数,最终实现烧结生产的数字化转型与智能化升级。

以某2 230 mm六辊五机架冷连轧机为研究对象，采用ABAQUS有限元软件平台建立了具有中间辊ESS辊型的三维非线性轧机仿真模型。通过数值模拟，分析了工作辊弯辊、中间辊弯辊和中间辊横移等板形调控手段综合作用下的板形控制域的变化规律。同时，系统研究了不同工作辊弯辊力、中间辊弯辊力和中间辊横移量等参数对带钢二次凸度和四次凸度的调控性能。现场应用结果表明，ESS辊型轧机对带钢板形和横向厚度均具有良好的控制作用。

为了使高炉在高性能焦炭使用后能够获得最优的燃料比和良好的顺行条件，对焦炭高温性能和高炉焦炭负荷的关系进行了研究。首秦1号高炉在中修后，在可以获得高质量干熄焦的期间，根据送风系统及操作炉型变化选择了适合的送风制度。通过对原燃料和出铁的强化管理、上下部煤气流合理匹配和调剂，实现了经济炉料条件下高焦炭负荷冶炼。按要求限产后，将风口面积缩小11.38%，选择合理的送风参数，加长和稳定了风口回旋区深度，保证了炉缸活跃度，形成了中心煤气窄而强、边缘温度稳定的煤气分布。在平均渣比为433.30 kg/t的条件下，焦炭负荷提高至6.01 t·t－1，月平均燃料比为499.17 kg/t ，充分地利用高反应性能的优质焦炭，实现了有效降低燃料消耗的目标。

为了研究局部露点技术在含铝高强钢上应用的潜力，采用热浸镀工艺模拟器研究了加热过程的露点温度对一种C-Mn-Si-Al高强钢选择性氧化的影响。加热过程中的露点温度设置为－10、－20和－50 ℃，而在保温过程中的露点温度为－50 ℃。采用SEM/EDS表征了退火后试样表面的氧化形貌和元素质量分数，使用GDOES分析了退火试样表层的元素深度分布，采用XPS分析鉴定了试样表面的氧化物种类。试验结果表明，使用－10 ℃露点温度加热时，试样表面氧化轻微，铝元素出现明显内氧化现象。随着加热过程露点温度降低到－50 ℃，试样表面出现较多富含锰和铝的氧化物。因此，加热过程中较高的露点温度可以抑制合金元素向外表面的富集，减少试样表面的氧化物数量。

针对360 mm×450 mm断面的45钢连铸坯中心疏松和缩孔导致轧制后圆钢探伤不合格的问题，开展了拉速与二冷水对比试验、凝固末端电磁搅拌对比试验以及重压下压下辊辊型对比试验，采用低倍酸洗、原位分析和真密度分析了试验铸坯和轧制后圆钢质量。试验结果表明，采用拉速0.45 m/min、二冷采用中冷、凝固末端电磁搅拌采用300 A/2.4 Hz时有利于铸坯扩大铸坯等轴晶区，铸坯等轴晶区最大为280 mm×170 mm。重压下采用凸形辊生产的铸坯中心真密度为8.022 6 g/cm3，致密度为0.998 4，高于平辊重压下。综合技术应用后，累计生产45圆钢2 583 t，45圆钢探伤合格率从70.85%提高到95.87%。

烧结矿碱度变化对其产量、质量、冶金性能和高炉经济技术指标都有一定影响。对比烧结矿碱度与烧结机产量、高炉产量、焦比等指标的关系，试验研究烧结矿碱度变化对成品率、利用系数、冶金性能的影响。研究结果表明，酒钢高硅烧结矿在碱度为1.6～1.9时，冶金性能及各项指标较好，利用系数随碱度上升而提高；在此区间内降低烧结矿碱度，可提高烧结矿品位，降低生铁成本。

日益增多的城市可燃固废给环境带来严重的污染，如何有效处理它们已经成为了一个重大问题。对可燃固废的化学成分、热值、燃烧特性及国内外的研究现状进行了论述，并基于城市可燃固废的理化性质和工艺性能提出了多种固废混合喷吹。多种固废混合喷吹既可以给高炉带来新的燃料，又可以处理种类繁多的城市可燃固废，完成对周边社会的固废处置，扩充城市钢厂的社会功能。

钢铁生产过程中产生大量尘泥，其中含有大量的碳、铁、锌、铅、钾、钠等有价元素，如果不采取适当的方法对其进行处置，不仅会造成环境的污染，还会引起资源的浪费。着眼于尘泥的综合高效处理技术，首先对钢铁企业全流程各工序尘泥的特征工艺参数进行了分类；在此基础上，分析对比了当前应用较广的几种典型的尘泥处理工艺；最后，结合中国实际情况对未来钢铁企业尘泥处理工艺进行了展望，并提出了一种新型的尘泥处理工艺，以期实现钢铁企业尘泥二次资源的高效综合利用。