CO2在炼钢-连铸中的应用机制研究现状与未来展望

张燕超1，杨耀棋2，郭兆枫1，李晨晓2，张彩军2，吕晓芳1（1.河北科技工程职业技术大学资源与环境工程系；2.华北理工大学冶金与能源学院）

摘要：为缓解全球“碳中和”目标下钢铁工业的减排压力，在炼钢-连铸流程中进行CO2的资源化利用已成为关键低碳路径。系统研究了CO2作为反应介质、搅拌气体、冷却剂及保护气氛的应用机制与作用原理，重点分析了其在转炉吹炼、电炉炼钢、二次精炼及连铸等环节应用的工业效果，涵盖了降尘控温、节能降氮、去除夹杂物及提升铸坯质量等关键技术。然而，这些技术的规模化与高质量推广仍面临3 大瓶颈。机理层面，多相多场耦合下的反应动力学与传输机制不清，制约工艺精准优化；经济层面，高昂的捕集成本与设备改造成本使其经济性欠佳；材料层面，CO2对炉衬及输送系统的强腐蚀性严重影响设备寿命与安全。为此，提出未来需从基础研究、技术开发与产业应用3 个维度协同突破，通过融合原位观测与数字孪生技术，构建全流程反应动力学数据库；着力研发低成本捕集（目标小于150 元/t）及二氧化碳与绿氢、可再生能源的耦合利用技术，并开发长效耐蚀材料；最终推动从“单点示范”向“全流程集成”转型，建立标准化体系与经济模型，为钢铁工业绿色低碳转型提供可复制、可推广的整体技术方案。

关键词： 二氧化碳； 炼钢-连铸； 降温控尘； 反应动力学； 低成本碳捕集； 应用机制； 绿色低碳； 数字孪生