随着全球工业化进程的推进，气候变化问题日益严重，减少温室气体排放已成为全球共识。在中国，钢铁工业是工业基础行业，二氧化碳排放量约占全国总排放量的16%，该行业主要采用高炉-转炉工艺流程，生产过程中的能源消耗和温室气体排放量均较高。为响应国家“双碳”战略、减少铁水消耗并增加废钢使用比例，转炉炼钢行业亟需高效、低耗的技术革新，提升转炉废钢比已成为降低碳排放、推进可持续发展的一项重要措施。
当前国内外钢铁企业已开展一系列工艺改进，研究如何在转炉炼钢过程中提升废钢比以减少碳排放和能源消耗。然而，现有技术在大幅提高废钢比例的过程中仍存在挑战，例如难以有效提升炉温、工艺流程的可控性不强、以及对钢水纯净度和转炉耐材使用寿命的不利影响。此外，部分工艺需要高昂的投资，缺乏经济性和适应性，使得高废钢比炼钢技术的推广仍存在局限。
最近，辽宁科技大学的孔令种教授及其团队通过系统分析和实验研究，深入探讨了高废钢比对转炉炼钢的影响机制。研究发现，废钢加入量的提高会显著影响废钢熔化行为、脱磷反应、转炉耐材侵蚀以及终点钢水温度控制等关键环节。研究团队还对Jet Process、SMP工艺及二次燃烧氧枪等优化技术进行了总结，提出了在提升转炉废钢比的基础上，通过炉温管理与耐材保护等多方面的综合改进策略，提升炼钢过程的稳定性和效率。
相关研究成果以“转炉高废钢比炼钢技术的发展状况与探讨”为题目发表于《钢铁研究学报》2024年第36卷第6期。论文作者为：田春健，臧喜民，张利武，张永娇，孔令种*，王志英。
该论文的主要研究结果与结论如下：
高废钢比会导致转炉内温度降低，从而影响废钢的快速熔化。为提升废钢熔化速率，需增加炼钢过程的热量输入。
提高废钢比会影响脱磷反应过程，需要通过少渣冶炼等技术手段维持适宜的炉渣碱度，以确保脱磷效果。
废钢的引入对转炉耐材产生较大冲击，尤其重型废钢在加料过程中容易引起炉衬磨损。建议优化废钢分类与块度搭配，减少对耐材的物理冲击。
废钢比提高后对终点温度和碳含量控制提出了更高要求，需增加前期提温剂投入以确保温度稳定。
研究指出，虽然Jet Process和SMP工艺等技术可在一定程度上提升废钢比，但提升幅度仍受限，未来需要探索更经济且易于操作的工艺改进路径。
论文中的主要图片和表格如下：
图1. 2023年1-8月主要钢铁生产国家的粗钢产量
图2. 主要钢铁生产国家/地区的综合废钢比
图3. 中国转炉废钢比变化情况
图4. 转炉炉衬示意图
图5. 转炉物料热平衡图
图6. 废钢-熔体界面温度和浓度分布示意图
图7. 废钢球熔化示意图
图8. MgO耐火材料与CaO-SiO2-FeO系转炉渣相互作用示意图
图9. K-OBM二次燃烧率及传热效率随吹炼时间变化
图10. Jet Process工艺设备示意图
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