钢铁行业面临着日益严峻的资源、市场、环保、竞争等重大挑战，迫切需要加快实施转型升级和提质增效。行业普遍面临的重大考验包括：（1）钢铁需求减少，钢铁总体产能过剩；（2）环保压力日益增大；（3）企业间同质化竞争日趋激烈。装备大型化、流程高效化日益成为钢铁工业的发展趋势。 除日韩等少数先进企业采用高效生产外，采用“转炉-RH精炼-板坯连铸”工艺生产低碳、超低碳钢的大部分钢铁企业普遍存在如下问题：（1）连铸拉速普遍较低；（2）转炉和精炼工艺效率不高；（3）转炉出钢温度高；（4）浇铸过程水口易堵塞制约连浇炉数提高。首钢京唐公司致力于建设高效、优质板材生产基地。在项目开展前，也面临着国内外板材生产企业的行业难题：超低碳钢连铸拉速低于1.7m/min；转炉和RH冶炼周期分别为43min和50min，转炉出钢温度1687℃，浇铸超低碳钢4炉更换一次SEN，浇铸后期水口堵塞严重。 从2012年开始，首钢与北京科技大学合作，自主研发了"炼钢全流程高效生产技术"系列项目，创新点如下： （1）创新集成了板坯高拉速连铸技术，开发了结晶器强冷却、无锂高拉速保护渣与高拉速结晶器流场控制技术，解决了高速连铸拉漏和结晶器卷渣两大技术难题，建成了智能浇注平台，常规厚度板坯最大连铸拉速达到2.5 m/min，突破铸机设计最高拉速。 （2）开发了大型转炉强供氧技术、RH高效耦合脱碳技术，300吨转炉冶炼周期从43 min大幅度降至35 min、超低碳钢RH真空处理时间大幅度降低至20 min。超低碳钢转炉出毕至开浇时间降至70 min之内，结合全流程温度管控技术，转炉出钢温度降至1647℃，年产能从900万吨提高至1100万吨。 （3）开发快节奏条件下浸入式水口无粘附技术：通过转炉终点氧含量精准控制、全流程钢-渣反应控制、夹杂物快速去除、中包吹氩密封及浸入式水口防堵技术的开发，超低碳钢中间包钢水平均全氧含量达0.0015%，300t钢包连浇7炉不更换浸入式水口，浇铸结束后水口无堵塞率达90%以上。 （4）从生产组织、过程管理、精细管理三个方面集成了全流程智能化管控系统，解决了复杂品种、规格条件下的组织排产，提高了钢包周转效率，周期缩短22min，每台铸机钢包数量降至4个，实现铁钢界面、钢轧界面和生产过程信息全面感知、智能决策、精准执行，稳定支撑了炼钢全流程高效专线化生产。

本项目属于钢铁冶金学科中的炼钢、连铸技术领域。 按照国家可持续发展的战略要求及集团的整体布局，将承德建龙打造成全球能源用钢的引领者，成立《高品质连铸大圆坯生产关键技术及高端产品研发》项目组，通过不断的技术创新，产品综合质量水平大幅提升，客户档次不断升级，品种结构大幅改善，在相关细分高端用钢领域成为主要的供应商。已为维斯塔斯、西门子、斯伦贝谢、瓦卢瑞克、南高齿、天津钢管等国际国内一流公司稳定供货并形成战略合作。近三年共生产连铸圆坯358万吨，其中φ350~600mm的高品质级别钢材大圆坯产品产量167万吨，圆坯市场占有率连续多年全国第一，取得了明显的经济及社会效益，吨钢盈利能力位居国内前列。 为了充分利用钒钛资源的综合效益优势，必须要攻克高磷、硫钒钛磁铁矿冶炼高洁净钢的技术难点，同时解决连铸大圆坯纯净度、偏析和中心裂纹等问题，满足高端客户对质量的需求，项目主要内容及特点如下： （1）采用“钒渣低钙提钒”、“半钢水KR脱硫”、“半钢补热”等关键技术，达到脱硫后半钢水硫含量≤0.005%，转炉终点磷含量≤0.003%；同时开发了提钒转炉长寿命技术、转炉氧氮气体混吹提钒技术，实现了钒、铬资源的高效利用。 （2）开发了不同品种的专用精炼渣系、钢中低Ti、低Ca控制技术、钢包水口控制吹氩+中包气氛保护+整体水口浇注的连铸保护浇注系统集成技术，结合多孔水口创新设计，实现风电偏航变桨轴承钢、石油阀体钢非金属夹杂物D类、Ds类≤1.0级，耐腐蚀抗硫管线钢非金属夹杂物A类≤0.5级、B类≤1.0级。 （3）开发了“结晶器、末端电磁搅拌+连铸坯超缓冷处理”集成技术，实现了风电轴承、石油阀体等中碳铬钼钢连铸坯横截面碳极差≤0.045%。 （4）开发了高纯净、抗硫化氢腐蚀管线钢；国内首家生产出满足API新标准（API SPECIFICATION 6A-2018, 21st EDITION）的高端石油阀体用连铸圆坯，实现稳定供货，替代了传统钢锭和电渣锭；实现了风电法兰S355NL钢屈服强度≥345MPa（锻件厚度≥150mm），-50℃冲击韧性≥120J；风电轴承达到了使用寿命≥30年所需的国际先进质量指标。 近三年新增产值621455万元，利税246014万元。获批专利16件，其中发明专利9件，发表论文16篇，参与制定石油阀体团体标准1项。

1、斜道支柱新型耐火材料研发与砖型开发。自主开发了新型红柱石斜道支柱砖材料，具有高强度、高耐磨、高热震稳定性等特点，填补了斜道区用耐火材料空白；完善和改进斜道支柱双砖咬合结构，大幅提高斜道支柱结构的稳定性；研发了结合强度高、低膨胀性的耐磨涂抹料。配套技术有效地解决了斜道区制约炉体寿命的瓶颈。 2、炉口砌体及新型水封装置开发。采用嵌入式砖槽的发明设计，使不锈钢水封槽安置其内，避免与高温直接接触；设计新型浇筑预制水封槽装置并创新性地采用运行中喷补结合维护方法等，有效延长炉口砌体的使用寿命。 3、环形气道砌体结构技术进步与及膨胀约束工装开发。环形气道砌体采用新型咬合设计，嵌合性好、连接牢固，有效抵抗预存室储焦张力和低料位时装焦热冲击能力；环形气道膨胀采用约束工装技术，有效限制环形气道内环向外膨胀变形。 4、冷却室新型耐磨材料技术开发与应用。针对冷却室磨损严重的难题，自主开发了复合相抗剥落耐磨型新材料，并成功应用。 5、高温烟气通道新型耐火砌体设计。设计干熄炉与锅炉之间高温烟气通道耐火砌体组合砖结构，解决浇注料的脱落问题。 6、炉体多段立体式吊顶维修技术开发与应用。独创性的开发了多段立体式吊顶维修技术，炉体检修工期由39天缩短到25天。 成果特点： 在深入研究干熄炉砌体损坏机理的基础上，从结构优化、新材料研发、施工改进等系统创新，形成较为完整的高效修复技术。成果包括基础研究、应用开发及实践改进等环节，并得到较好的工程验证。 应用推广情况： 成果经过近10年的实践与探索，解决了干熄炉砌体一些共性问题，为国内同行做出了示范样板。年修周期由设计1-1.5年延长至3-4年、中修周期由4年延长至6年以上。先后有数十家企业参观学习，获得10件发明与实用新型专利，另有2个专利已受理公示。

连铸是现代钢铁生产核心技术之一。2019 年中国粗钢产量为近 10 亿吨，连铸比高达 98.3%。连铸结晶器是钢液初始凝固的地方，铸坯表面缺陷多发源于钢液初始凝固阶段；钢液初始凝固行为对连铸顺行和钢材产品质量具有重要且深远的影响。然而，结晶器内发生着高温、多相、瞬态变化的凝固传热、钢水流动、保护渣渗入和渣钢反应，加之结晶器本身不透明，使得对结晶器钢液凝固行为有效研究成为国际技术瓶颈。随着我国新一代近终型连铸技术的进一步发展，高拉速条件下铸坯表面质量的调控尤为艰，成为制约新技术发展的瓶颈。因此，结晶器内钢液初始凝固的有效研究及其调控是制约新一代连铸技术发展的关键共性技术难题.

提供一种板壁结合薄炉衬高炉，包括高炉基础、炉顶封罩；其特征是：还包括灰铸铁光面冷却壁、平滑过渡的风口冷却壁、带镶砖的水冷球墨铸铁冷却壁、镶砖、冷却板、两段式炉身、倒L型耐磨球墨铸铁冷却壁、倒C型耐磨球墨铸铁冷却壁、水冷炉喉钢砖；在高炉基础的炉底炉缸部位采用灰铸铁光面冷却壁；在炉腹、炉腰及炉身下部热负荷高的部位采用带镶砖的水冷球墨铸铁冷却壁和冷却板相结合的冷却形式；在炉身中部采用带镶砖的水冷球墨铸铁冷却壁和冷却板相结合的冷却形式；在炉身上部采用倒L型耐磨球墨铸铁冷却壁、倒C型耐磨球墨铸铁冷却壁的结构形式；炉喉采用铸钢水冷炉喉钢砖的形式；高炉炉底炉缸部位及炉腹、炉腰、炉身下部、炉身中部、炉身上部均采用镶砖、砌筑方式连接成为高炉炉体。本技术主要应用于高炉炼铁高炉本体系统。

近来中国钢产量迅飞发展，连铸是钢铁厂主要流程中的重要环节，连铸坯的质量也成为影响钢材质量的重要因素。连铸坯的表面裂纹、中心偏析、中心疏松等在各大钢厂均有发生，严重影响企业的生产和经济效益。针对上述问题，本项目展开立项研究，从连铸坯的主要缺陷入手，提出相应的技术措施，减少上述铸坯的缺陷，提高铸坯的质量。本项目属于钢铁冶炼技术炼钢领域。 连铸坯表面横裂纹及角部横裂纹在连铸过程中时有发生，特别是中碳钢、中碳合金钢及微合金化钢，该类缺陷与连铸的二冷工艺及压下位置有直接关系；而铸坯的中间裂纹、三角区裂纹、中心偏析、中心缩孔及中心疏松在中碳钢、中碳合金钢及高碳钢上表现得尤为突出，这类质量缺陷与连铸二冷及压下工艺有非常大的关系；目前这两种缺陷是制约连铸生产的主要因素。本项目的主要内容：结合钢水的凝固特点，采用更为接近实际的边界条件，建立新型数据库，开发出新一代二冷及可控压下软件，并在线投入使用，采用双目标温度确定冷却水量技术、可控单段压下技术等，大幅度降低铸坯表面横裂纹及角横裂纹发生率，减轻铸坯的中心偏析及中心疏松，提高铸坯的质量。 项目的特点如下：1）开发出新一代二冷和可控压下的软件；2）纳入复杂的更为接近实际的边界条件，通过横向温度分布不均匀、喷嘴喷水的不均匀确定横向热流量、通过测定铸坯的表面温度，来确定季节性、浇注周期的影响；3）采用双目标温度计算冷却水量、在具有幅切功能的连铸机上，可以计算边部的冷却水量；4）压下量、压下位置的合理确定，提出压下量、压下区间的确定原理；5）采用可控单段压下工艺，通过拉速优化将压下区间控制在一个扇形段内；6）非稳态压下控制，凝固位置跟踪，压下速率的合理设定；7）建立新型数据库，在线计算钢种热焓、导热系数的修正；8）混浇模式下配水及压下工艺，其成分在该状态下逐渐变化造成液固相线温度等参数的变化，确定混浇坯长度；9）凝固终点的W形状压下控制，采用加权平均压下结束点固相率，做为压下的结束位置，同时优化水量，减少W形状的程度，三角区裂纹。 该项目先后在鞍钢、五矿营口中板、唐山不锈钢、柳钢、宝钢、日照等企业连铸机上应用，项目应用后，微合金化钢及中碳合金钢铸坯角部横裂纹减轻得更为显著，明显减轻中碳钢、中碳合金钢及高碳钢中心偏析、缩孔及疏松。实施该项目后，提高铸坯质量、改善生产顺行，提高热送热装比率、降低劳动强度等方面取得重大成绩，取得显著的经济效益。

长期以来，国内转炉技术更多借鉴国内外经验做应用优化，对转炉冶炼规律缺乏系统、针对性的研究，导致单工位单体技术和流程衔接技术开发不完善。更多的是单体工艺的优化或实验，被迫采用保守的冶炼工艺。尤其是大型转炉，其冶炼效率、洁净度水平直接影响了冶炼流程的低成本、高效率、洁净度、产品质量稳定性及节能环保状况，被迫采用较低复吹强度：顶吹强度 3.5Nm3 /t.min 以内，底吹强度0.06Nm3 /t.min 以内，冶炼时间长，冶炼终点氧含量高，炉渣氧化性和渣量大，有效复吹寿命小于 4000 炉，不能实现高洁净钢的稳定高效生产，已经成为我国钢铁行业转型升级时期炼钢水平和绿色化智能化进一步发展的限制性环节。

长期以来，国内转炉技术更多借鉴国内外经验做应用优化，对转炉冶炼规律缺乏系统、针对性的研究，导致单工位单体技术和流程衔接技术开发不完善。更多的是单体工艺的优化或实验，被迫采用保守的冶炼工艺。尤其是大型转炉，其冶炼效率、洁净度水平直接影响了冶炼流程的低成本、高效率、洁净度、产品质量稳定性及节能环保状况，被迫采用较低复吹强度：顶吹强度3.5Nm3/t.min以内，底吹强度0.06Nm3/t.min以内，冶炼时间长，冶炼终点氧含量高，炉渣氧化性和渣量大，有效复吹寿命小于4000炉，不能实现高洁净钢的稳定高效生产，已经成为我国钢铁行业转型升级时期炼钢水平和绿色化智能化进一步发展的限制性环节。 本技术解决了高洁净钢冶炼过程效率低、耗散大、不稳定、转炉有效复吹寿命低等世界难题，建立了转炉洁净钢高效、绿色、低成本、长寿、稳定生产的多目标高效协同体系。

板坯连铸的实践表明，结晶器内钢水流动在很大程度上影响板坯内夹杂物和气泡的行为，弯月面附近的钢水流动又支配着保护渣熔融、铺展及保护渣的卷吸，决定了铸坯的表面质量。电磁搅拌是利用不同的磁场发生装置，在铸坯周围产生交变磁场，当铸坯中的钢液通过此交变电磁场时，产生感生电流，感生电流又与磁感应强度共同作用产生电磁力推动铸坯内部钢液运动。因此，板坯连铸普遍采用结晶器电磁搅拌，以改变弯月面附近钢水流动方向，促使板坯表层的初生凝固壳前沿钢液的均匀流动，维持坯壳均匀稳定地生长，从而抑制钢液温度分布的偏差，降低凝固滞后的发生率，减小坯壳厚度偏差，成为获得优质铸坯的重要技术手段。

钢水洁净度和可浇性对钢的质量和材料性能有重大影响，是国内外冶金界重点研究课题，是炼钢工艺控制的重点和难点。吹氩是国内外提高钢水洁净度和可浇性常用的炉外精炼手段，LF、RH、VOD、VD等以钢包为基本容器的炉外精炼技术得到长足的发展，以中间包为基本容器的吹氩冶金技术的应用效果不理想，亟待突破。 目前国内外连铸中间包吹氩技术主要有透气上水口吹氩、塞棒吹氩和条形气幕挡墙吹氩。项目立项研发时，因钢水洁净度和可浇性差造成的连铸机浇注超低碳铝镇静钢的水口结瘤及其引发的铸坯质量缺陷，是国际冶金共性技术难题，国内外普遍采用透气上水口吹氩和塞棒吹氩，存在的主要问题：如图1所示，随着透气上水口的透气面黏附和沉积夹杂物，抑制水口结瘤的作用逐步失效，导致连铸机被迫停浇、连浇炉数低，而塞棒吹氩形成的氩气泡被卷入钢流中，部分氩气泡进入结晶器中来不及上浮，易造成铸坯皮下气泡缺陷；