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转炉采用石灰石代替部分石灰造渣炼钢工艺具有显著的成本优势,同时可减少生石灰烧成与储运过程带来的环境污染问题。并且随着炼钢生产降本增效和环保需求的增加,这种工艺近年来再次引起国内外的普遍关注。但由于石灰石需先分解再溶解,且分解反应是一个强吸热反应,容易导致吹炼初期成渣速率慢,影响铁水脱磷效果。虽然近年来很多企业进行了大量利用石灰石替代石灰炼钢的生产实践,但实际应用效果差别很大。考虑到石灰石“先分解再溶解”的特点,关于石灰石分解特性及其对在线生成的石灰的溶解行为和铁水脱磷效果的影响,目前尚缺乏系统研究。对于利用石灰石替代部分石灰造渣炼钢的认识,也存在较大分歧。因此,结合节能减排和绿色冶金的发展趋势,以明晰石灰石替代部分石灰炼钢的冶金效果为研究目标,本文在实验室条件下,模拟转炉炼钢吹炼初期造渣环境,系统地研究了石灰石在转炉初渣中分解特性与溶解行为,并考察了石灰石替代生石灰造渣对铁水脱磷效果的影响规律。通过以上研究,得出如下结论:（1）1300～1400℃条件下,石灰石在转炉初渣中分解时没有发生明显的爆裂现象,但温度高时试样表面会生成一些细小裂纹。随温度升高或石灰石粒径减小其分解速率增大。在采用石灰石造渣炼钢过程中,为尽快完成石灰石分解,需控制入炉石灰石粒径,适当提高熔池温度或者供氧强度。此外,温度由1300℃上升至1400℃,CaO晶粒排列规则,发育饱满,产物层孔隙率相对较高且贯通性好。在线生成的石灰的平均孔隙率为42.0%～43.7%,CaO晶粒尺寸小于1 μm,在线煅烧制得的石灰的孔隙率与传统工艺制备的石灰相当,且晶粒尺寸较小。（2）石灰石分解动力学研究结果表明,1300～1400℃条件下,石灰石在转炉初渣中分解时的限制性环节为CaO产物层内的导热与界面化学反应联合控制。此外,根据非恒温动力学模型确定了分解反应前沿温度、石灰产物层有效导热系数λe和界面化学化学反应速率常数kr。在1300℃、1350℃和1400℃条件下,λe分别为0.26～0.50W/（m·K）、0.56～1.32W/（m.K）和 1.17～2.51W/（m·K）;kr分别为 7.97×10-4～2.92×10-3m/s、1.60×10-3～4.02×10-3m/s 和 3.30×10-3～6.34×10-3m/s。（3）石灰石在渣中溶解主要经历三个时期,即“滞止期”、“耦合期”和“单一溶解期”。在采用石灰石替代石灰造渣炼钢过程中,升高温度有助于缩短滞止期持续时间。耦合期内石灰石分解反应引起的温降作用会导致石灰溶解速率减小,而单一溶解期内2CaO·SiO2层阻碍了石灰的溶解。此外,分解生成的CO2气体可在一定程度上改善熔池的搅拌能力,促进耦合期内石灰的溶解。（4）石灰石溶解动力学研究结果表明,耦合期内界面化学反应是石灰石溶解的限制性环节,而单一溶解期内,熔渣碱度为0.5时,边界层扩散是限制性环节;熔渣碱度为1.0时,石灰石溶解受边界层扩散和产物层扩散联合控制。熔渣温度由1300℃上升到1400℃,石灰石在碱度为0.5渣中溶解时,界面化学反应速率常数由8.39×10-6m/s增加到3.49×10-5m/s,边界层扩散速率常数由1.43 ×10-7m2/s增加到2.59×10-7m2/s,耦合期和单一溶解期内的溶解活化能分别为315kJ/mol和139kJ/mol。石灰石在碱度为1.0渣中溶解时,界面化学反应速率常数由6.43×10-6m/s增加到3.25×10-5m/s,边界层扩散速率常数由1.16×10-7m2/s增加到2.35×10-7m2/s,产物层扩散速率常数由5.66×10-9m2/s增加到2.27×10-8m2/s,耦合期和单一溶解期内的溶解活化能分别为376kJ/mol和284kJ/mol。（5）石灰替代比由0增加到50%,转炉吹炼初期,[C]、[Si]、[Mn]氧化速率均增大,[P]氧化速率减小;吹炼中期,[C]和[P]氧化速率均减小。开吹5min后加入石灰石替代25%质量的石灰进行造渣,避免了前期由于石灰石分解吸热引起的熔池温降过大,使得石灰的溶解速率增大,在吹炼中、后期,[C]和[P]氧化速率增大,铁水终点[C]含量可由0.053%降低到0.027%,终点[P]含量可由0.028%降低到0.022%,脱磷率由90.70%升高到 92.70%。（6）采用全石灰造渣时,在吹炼中期CO浓度为39.3%～40.6%,与全石灰造渣相比,石灰替代比为25%与50%时,在整个吹炼过程中熔池温降分别为9～49℃和17～104℃,吹炼中期CO浓度分别降低了 2.7%～2.9%和4.4%～4.6%。开吹5min后加入石灰石替代25%质量的石灰进行造渣,熔池温度升高10～26℃,吹炼中期CO浓度升高3.4%～3.6%。（7）1350℃条件下,随着石灰替代比由0增加到50%,铁水脱磷率逐渐降低,而在1400℃条件下,石灰替代比为25%时,铁水脱磷率最高。采用石灰石替代石灰造渣脱磷时,升高入炉铁水温度有助于促进脱磷反应的进行。因此,利用石灰石替代生石灰造渣,需结合铁水温度条件,确定适宜的石灰替代比。（8）铁水脱磷的限制性环节为磷在铁水和渣相中扩散联合控制,且磷在渣中的传质对脱磷速率的影响较为显著,随石灰替代比的增加,这种影响作用增强。1350℃条件下,石灰替代比由0增加到50%,磷的综合传质系数由2.92× 10-5m/s减小到1.61 × 10-5m/s;1400℃条件下,石灰替代比由0增加到25%,磷的综合传质系数由1.82×10-5m/s增大到2.13×10-5m/s,继续增加替代比到50%,磷的综合传质系数减小到1.65×10-5m/s。