隨著鋼鐵行業的高速發展，國內外鋼鐵產量已經達到了飽和狀態，提升鋼產

品的質量成了鋼鐵行業發展的重要目標。連鑄坯的生產是鋼材生產的關鍵，其連

鑄坯的質量對后續產品的生產及最終產品質量有重要影響，熱軋板帶表面缺陷大

部分是連鑄坯表面缺陷遺傳而來。高質量鑄坯的生產成了連鑄生產企業和連鑄工

作者的主要目標。高溫鋼液在連鑄過程中凝固成型，連鑄坯的偏析、裂紋、疏松、

夾雜物等質量問題基本上都產生于或源自連鑄凝固過程。要實現高質量鑄坯的連

鑄生產，必須減少甚至消除這些質量缺陷。

（1）含鈣合金質量穩定性研究

鈣的包芯線質量及性質研究：研究不同質量級別的硅鈣線、純鈣線、鈣鐵線、

鈣鋁線等包芯線中含鈣金屬或合金的化學成分、物相結構，評估其中雜質元素成

分及其合金被氧化的程度，提升硅鈣線質量的穩定性。

鋼包精煉過程喂鈣線過程中金屬鈣收得率的影響研究：研究在不同鈣線種類、

鈣線尺寸、外殼鐵皮閉合方式等多種參數下，確定穩定提升鈣元素收得率的有效

方法。

鋼中夾雜物鈣處理改性方式研究：系統調研煉鋼過程中除鈣線外其他合金化

用鐵合金中金屬鈣元素的質量分數，并對鈣元素在鐵合金中的存在形式開展系統

研究。研究含鈣鐵合金加入后鈣元素在鋼中的收得率情況和對鋼中非金屬夾雜物

的影響。確定精煉過程中含鈣鐵合金的加入對鋼中非金屬夾雜物的改性機理。

（2）鈣處理精準改性鋼中非金屬夾雜物熱力學研究

鈣處理相關熱力學參數的測定：評估現有鈣處理相關熱力學數據的準確性，確定其適合的應用條件和誤差；對鋼液中 Ca-O 反應相關反應的吉布斯自由能和

相互作用系數等熱力學參數進行測量，對誤差較大的熱力學參數進行修正，保證

熱力學計算預測鈣處理改性夾雜物的準確性。

不同條件下鋼中溶解鈣和全鈣的關系研究：通過實驗室實驗研究在不同初始

鋼液成分的條件下，向鋼中加入不同含量的鈣，測量和計算其鋼中全鈣含量、溶

解鈣含量和非金屬夾雜物中的鈣含量，并與熱力學計算得到的理論值相對比，揭

示鋼中溶解鈣和全鈣關系的實際規律，為實現鈣處理改性夾雜物熱力學計算在工

業中的應用奠定基礎。（3）鈣處理改性鋼中非金屬夾雜物反應動力學研究

鈣處理改性鋼中非金屬夾雜物瞬態變化機理研究：研究不同鋼液成分和不同

溫度條件下，向鋼中加入不同含量的含鈣合金，研究鋼中非金屬夾雜物的改性機

理，從而明確鈣處理后每一時刻鋼液中非金屬夾雜物的形成機理和變化規律。

建立鋼包精煉過程鈣處理改性鋼液中夾雜物反應動力學預報模型：基于數學

模擬計算鋼液流場、溫度場變化，同時計算出鋼液中鈣的濃度和鋼中非金屬夾雜

物空間分布，將鋼包分為不同的反應區域；通過對鋼包內不同反應區內、以及不

同反應區之間相互反應相耦合計算，預測鋼包中不同位置鋼液和夾雜物成分變化。凝固和冷卻過程鈣處理鋼中夾雜物轉變動力學研究：基于實驗室試驗和工業

試驗結果，通過動力學計算研究鋼液凝固和冷卻過程中非金屬夾雜物轉變的動力

學模型，預測不同成分和不同尺寸的夾雜物在不同溫度下轉變速率，實現鈣處理

后全流程中不同時刻下鋼中夾雜物成分、數量和尺寸預測。

（4）精準鈣處理在線指導軟件

本模型綜合考慮鋼液條件，如鋼中鋁含量、硫含量、潔凈度水平、以及鋼液

溫度等，通過反應模型對最優的加鈣量進行計算。在實際生產過程中，鈣處理前

在線獲得鋼液成分環境，將實際處理條件輸入模型計算，可直接給出最優的鈣線

喂入量，直接指導現場的鈣處理操作。