在“双碳”战略的推动下，钢铁行业正面临低碳化、绿色化转型的重大挑战。作为国内最主要的炼钢工艺，转炉炼钢在碳减排、优化流程等方面起着关键作用。为实现可持续发展，钢铁行业亟需通过技术进步提高炼钢过程的废钢利用率、优化转炉熔池的搅拌控制效果、改进终点控制精度及提升整体智能化水平。
目前，转炉炼钢中的一些关键技术在应用中仍存在较大局限。例如，废钢熔化速率相对较低，影响其高效利用；底吹元件的耐用性不强，缩短了设备使用寿命；转炉终点控制技术的预测精度尚不足，难以实现精确控制。因此，进一步改进废钢熔化技术、底吹工艺和智能化控制技术成为推动转炉炼钢技术发展的重点。
最近，北京科技大学的刘旋教授及其团队通过理论分析与实验研究，系统探讨了转炉炼钢的若干关键技术。研究通过水模拟实验、热模拟和数值建模等多种手段，分析了废钢熔化行为、熔池流动特性和冶炼过程的终点控制策略，提出了基于智能化的炼钢-精炼-连铸一体化生产改进方案。研究团队还总结了氧枪喷吹、底吹元件布局等因素对熔池动力学的影响，并提出了非均匀供气和底吹元件优化设计等改进措施，以提升搅拌效果和工艺控制的可靠性。
相关研究成果以“转炉炼钢几个关键技术的研究进展”为题目发表于《炼钢》2024年第40卷第1期。论文作者为：李长海，徐安军，刘旋*。
该论文的主要研究结果与结论如下：
提高废钢比要求转炉增加热收入，可通过提高铁水温度、预热废钢、留渣操作等措施有效提升废钢的熔化速率。
废钢形状、大小和成分影响其熔化行为，增加碳含量和比表面积可缩短熔化时间。
底吹元件的流量与布置影响熔池的混匀效果，采用非均匀供气模式可大幅缩短混匀时间，合理设计底吹元件的角度和位置尤为重要。
冶炼过程的终点控制需结合冶金机理与数据模型，进一步提升预测精度，以实现更稳定的智能化控制。
炼钢-精炼-连铸一体化生产需优化生产调度和流程衔接，通过专家系统和仿真平台提高智能化水平，从而推动钢铁制造过程的效率和质量提升。
论文中的主要图片和表格如下：
图1. 废钢的熔化示意图
图2. 废钢与铁水间的传质传热示意图
图3. 废钢的熔化行为与渗碳现象分析
图4. 废钢的熔化时间和形貌
图5. 废钢与熔池之间相互作用示意图
图6. 各种氧枪喷头
图7. 底吹元件的非均匀供气模式示意图
图8. 底吹元件的角度和位置的布置示意图
图9. 底吹元件的布置示意图
图10. 转炉炼钢车间平面示意图
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