钢包的性能不但直接影响冶炼过程、钢材质量,同时对经济效益及生产安全也具有重要影响,在现代化冶金过程中起着越来越重要的作用。虽然冶金新技术和新工艺对钢包功能的要求是多方面的,但是,提高钢包精炼效果、增加钢包底吹搅拌的功能和效率、减少耐火材料内衬对钢液及精炼过程的影响是目前钢包研究的重点。本论文分析了钢包内衬材料对钢包精炼过程及向钢中传氧的影响及钢包内衬保温材料对钢液温降的影响,开发了高性能钢包底吹透气元件,研究了钢包底吹透气元件的温度和应力分布,最后优化了钢包底吹氩工艺参数。通过研究,本论文获得了以下主要结果：(1)随着耐火材料组分由碱性向中性及酸性的变化顺序,耐火材料的氧势指数增大,由耐火材料向钢液中的传氧能力增加；温度升高,会促进耐火材料组分的分解以及向钢液中传氧过程的进行。通过使用绝热材料,可以显著降低钢水热损失,减少钢水温降。(2)对于钢包底吹喷粉系统,其流态化压力为0.4MPa、气体流量分别达到20Nm3.h-1(15条狭缝)和22Nm3.h-1(18条狭缝)时,粉体质量流量趋于稳定、输送过程平稳。透气元件气室采用突扩式设计时没有堵塞发生,而采用渐扩设计时容易产生堵塞现象。(3)当透气砖采用Al2O3-Cr2O3质材料时,以氮气为喷吹气体时没有发生堵塞现象。采用氮气与氧气混合气体(N2：02=7：3)时,喷吹20min后透气砖发生堵塞。当采用MgO-ZrO2质透气砖时,喷吹过程中透气砖没有发生堵塞现象,喷吹过程平稳。(4)出钢以后,座砖热面温度从1000℃急剧变化到1600℃,座砖内部存在较大的温度梯度。运输结束后,热面应力由50MPa增至80MPa。精炼结束后,热面应力达到最大值。(5)颗粒配比为3～5mm:35%,1～3mm:20%,0～1mm:15%,<0.074mm:10%的白刚玉浇注料具有优异的抗热震性能。添加4%氧化锆时,浇注料的抗折强度最高且耐压强度保持率较高、线变化率小。(6)单喷嘴条件下,模型底吹气体流量控制在0.38Nm3.h-1、底吹喷嘴处于0.6R附近时,搅拌效果较好。采用双喷嘴喷吹时,当底吹气量由0.15Nm3.h-1增至0.46Nm3·h-1时,钢包内钢液混匀时间变化明显,当继续增大底吹气量,混匀时间变化不明显,变化幅度较小。当喷嘴夹角为180°时,流股之间的干扰小,能量损失相对较小,混匀效果较好,但靠近包壁侧搅动较弱,存在流动不活跃区。(7)在气量相同的情况下,双喷嘴优于单喷嘴,有利于渣-金之间的化学反应。另外,顶渣厚度对卷渣有一定影响。本论文研究开发的钢包用新材料和新技术对于我国钢铁工业的高效、可持续发展具有重要的经济和社会效益。