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石灰作为一种重要的工业原料,在冶金、建筑、供电等行业都得到广泛的使用。特别是在炼钢过程中,石灰可起到脱磷、脱硫的作用,其活性直接影响炼钢过程的化渣速度,进而影响熔渣的碱度、粘度和渣/钢间的化学反应能力。转炉中使用石灰石代替活性石灰炼钢造渣工艺,利用钢水物理热直接快速分解石灰石,降低炼钢造渣成本,减少回转窑CO2排放,解决了石灰冷却运输过程中潮解和碳酸化的问题。研究转炉中使用石灰石代替石灰炼钢可行性、石灰石如何获得高活性度以及如何提高石灰石炼钢的化渣效果等问题逐渐成为人们关注的热点。本文以转炉物料平衡和热平衡为基础,建立转炉富余热量与CaO理论替代比之间的关系,分析了铁水成分与温度、废钢加入量及转炉出钢温度对CaO理论替代比的影响;在转炉成渣温度（1200℃～1500℃）下,对不同粒径不同时间石灰石煅烧产物的活性度、气孔率、比表面积、体积密度等物化性质变化进行研究,并利用SEM-EDS测定样品的微观结构。模拟溅渣护炉后和开吹后分批次将石灰石投入转炉造渣两种情况,分别对其限制性环节进行推导并与实验数据拟合分析,确定了各自适宜的石灰石分解动力学模型;研究了石灰石在转炉渣中的溶解行为,分析了溶解速率及溶解过程中的微观形貌变化,并探讨了溶解过程中CO2外扩散行为和石灰石随机溶渣行为,得出以下结论:（1）转炉的热收入主要来自于铁水物理热和元素氧化放热,提高入炉铁水温度和铁水C含量可显著提高CaO理论替代比。铁水Si含量对CaO理论替代比的影响与铁水C含量和铁水温度有关,当入炉铁水温度低于1300℃时,提高铁水Si含量能使CaO理论替代比增加;当入炉铁水温度高于1300℃时,CaO理论替代比随铁水Si含量的增加反而下降。在转炉终渣碱度和出钢温度一定时,废钢熔化所需热量是最大的热支出项。因此,减少废钢加入量可以大幅度提高转炉用石灰石代替活性石灰炼钢的CaO理论替代比。（2）在1200℃～1500℃煅烧时,石灰石存在致密烧结层、多孔反应层和芯部未分解石灰石三层结构。当粒径相同时,温度越高石灰石转化率越大;当温度相同时,粒径越小石灰石转化率越大。晶粒度小且杂质含量少的石灰石煅烧过程中气孔率更大、微孔数量更多,比表面积更大,具有更高的活性度,适用于石灰石炼钢。（3）随煅烧温度升高,CaO晶粒尺寸和气孔孔径变大,而微孔数量变少;随着煅烧时间延长,CaO晶粒再结晶长大十分迅速,微孔迅速消失,结构致密化,产生严重“过烧”现象。石灰气孔率随煅烧时间延长先增加后减少,石灰石完全分解时气孔率达到峰值;气孔率峰值随煅烧温度升高而下降。体积密度随煅烧时间的变化规律与气孔率相反。石灰比表面积随煅烧时间延长或随煅烧温度升高均不断下降。（4）石灰的活性度与其气孔率和比表面积紧密相关,具有高气孔率和高比表面积时,石灰活性较高;12 mm-15 mm粒径石灰石在1400℃、1450℃和1500℃下煅烧过程中,石灰的最大活性值分别为406 mL、410 mL和403 m L。（5）模拟溅渣护炉后投入大粒径石灰石高温分解反应,其限速环节为界面化学反应。利用热分析动力学来解释界面化学反应控速,并推导出其满足随机成核与随后生长模式（A-E）,最概然函数积分式为:G（α）=[-ln（1-α）]n（n=3/4）。（6）模拟开吹阶段投入大粒径石灰石高温分解反应,其限速环节为产物层传热与CO2外扩散,可用下式表示时间和转化率之间的关系:1（-a）ln（1-a）（10）a（28）kr02t（7）石灰石在转炉渣中溶解存在渣层、石灰层与未分解石灰石的三层结构。石灰石分解初生CaO晶粒与渣中元素反应逐渐转变为椭圆状。通过产物层（CaO）热传导,内部分解产生CO2,CO2剧烈外扩散,再加上CaO迅速溶解,导致CaO晶粒由椭圆转变为片状,具有较大的孔隙,分解速度和溶解速度进一步提升。由于分解速度>溶解速度导致部分初生CaO未被溶解,继续受热会形核长大并与渣中SiO2生成2CaO·SiO2或3CaO·SiO2等高熔点化合物堵塞孔隙,降低分解速度和溶解速度。但石灰石在转炉渣中溶解存在随机溶渣现象,与CO2外扩散内外共同作用解体石灰石,加速石灰石的溶解。（8）由于外层CaO与渣反应生成易溶物溶解脱落、CO2外扩散形成较大孔隙和随机反应界面加速溶解三种因素共同作用,1500℃时石灰石在转炉渣中溶解速度很快。转炉中使用石灰石代替石灰造渣可起到较好效果。