讨论了关于钢中非金属夹杂物目前的研究还不够深入、且值得深入研究的几个课题方向，包括夹杂物三维形貌的检测、复合脱氧的热力学、钢液的钙处理、非金属夹杂物变形能力和其熔点与成分的关系、精炼渣对夹杂物的调控能力特别是渣碱度对夹杂物成分和数量的影响、合金和辅料质量对夹杂物成分的影响、连铸过程浸入式水口结瘤的机理、耐火材料和钢液的反应机理、夹杂物尺寸和成分随时间变化的动力学以及和宏观流场的耦合研究等。以上这些方面都是这一领域必须值得关注和深入研究的内容。在以后的5～10年内解决这些问题并能用于指导生产实践，将是解决钢中非金属夹杂物的关键。

通过全流程系统取样，详细讨论了高端切割丝中夹杂物的生成规律。结果表明：Si-Mn脱氧与低碱度渣精炼时，软吹结束后夹杂物成分已集中分布于MnO-SiO₂-Al₂O₃或CaO-SiO₂-Al₂O₃三元系低熔点区。前者为内生夹杂物，后者为精炼渣卷入钢液乳化而造成的外来夹杂物。MnO-SiO₂-Al₂O₃系夹杂物中SiO₂含量在连铸坯凝固时明显增加，导致SiO₂析出形成双相复合夹杂物。热轧时二者由于变形性能的差别而逐渐发生相分离，最终在盘条中形成单独存在的SiO₂夹杂物。此类高SiO₂夹杂物在拉拔时将破碎而沿轧向成为不连续、细小点状夹杂物：切割丝连续拉拔至29 602 km时一直未发现高SiO₂夹杂物导致的断丝。因此，高端切割丝中夹杂物的控制不必过分强调夹杂物低熔点化，而应着眼于全流程控制并实现最终夹杂物的细小化。

应用热力学、动力学原理和试验检测方法，研究了帘线钢凝固过程中钛夹杂的析出规律及其性质，钢水成分（C、N、Ti含量）及凝固冷却速率对凝固析出钛夹杂组成和颗粒尺寸的影响，以及帘线钢铸坯高温加热过程中钛夹杂分解、固溶和再析出的热力学条件和影响因素。研究表明：1）帘线钢中的Ti（C_xN_1-x）夹杂在钢水凝固前期就开始析出，而TiN夹杂在凝固末期才析出。2）帘线钢碳含量越高，钛夹杂析出温度越低，溶质元素的过饱和度越大，钛夹杂析出越早，析出的碳氮化钛（Ti（C_xN_1-x））夹杂中的x值越高。3）钢水凝固冷却速率对析出钛夹杂的尺寸影响十分显著。钢水初始氮含量越低，析出的钛夹杂尺寸越小，但钢水初始钛含量对析出钛夹杂尺寸影响不大。4）铸坯中的钛夹杂在热加工前的高温加热过程中能发生分解和固溶。帘线钢碳含量对钛夹杂热分解温度影响不大，但钢中氮和钛含量对钛夹杂热分解温度影响很大。钛夹杂分解出的溶质原子通过扩散发生固溶，使小颗粒夹杂溶解消失，较大颗粒夹杂逐渐变小。5）若铸坯在高温加热后缓冷，过饱和的溶质原子会再次析出使钛夹杂长大。铸坯在轧后的快速冷却过程中，因溶质原子过饱和再次析出的钛夹杂没有机会长大。

针对国内某钢厂生产帘线钢LF精炼时间过长的缺点，在LF精炼过程进行密集取样，系统分析了钢中氧氮含量变化、夹杂物成分演变、数密度、面积百分比以及尺寸变化等，确定了合适的LF精炼时间。研究指出：氧化物夹杂集中分布于轧材中心和边缘部位，部分夹杂物实现了塑性化控制；LF精炼过程，钢中w(T.O)逐渐降
低稳定在20×10^-6，由于扒渣操作，钢液发生二次氧化，精炼开始阶段钢中w(N)迅速增大，逐渐稳定在22×10^-6；当钢中w(Ca)＞1.1×10^-6时，夹杂物中CaO逐渐生成，其类型由SiO2-MnO向CaO-SiO₂-Al₂O₃转变；夹杂物中Al₂O₃主要来源于合金及脱氧剂等辅料，MgO来源于钢包内衬耐材；基于MgO-CaO-SiO₂-Al₂O₃-(MnO)系夹杂物平均成分演变、尺寸所占比例变化以及夹杂物面积百分比变化等，建议将LF精炼过程软吹时间缩短20 min，即整个精炼时间控制在96 min最佳。

采用扫描电镜（SEM）和FactSage热力学软件计算等方法研究了AISI321含钛不锈钢连铸过程中浸入式水口堵塞的形成原因。试验结果表明：水口堵塞物主要分为3层，第1层为水口耐材表面的冷钢层，由TiN的氧化或钢液中Ti对耐材中SiO₂还原而生成的TiO₂导致钢液凝固形成；第2层为紧挨着冷钢层表面的呈树枝状堵
塞物层，由富含CaO·TiO₂的CaO·TiO₂-MgO·Al₂O₃复合夹杂物组成，主要是钢液中夹杂物的不断累积而引起；第3层为靠近钢液一侧的大量冷钢层，由含有MgO·Al₂O₃核心的TiN和冷钢组成，由于钢液中的MgO·Al₂O₃诱导TiN析出，从而促进钢液凝固而形成复合TiN夹杂物。通过对形成原因的探究，可采取以下措施来解决水口堵塞问题：降低钢中碳和氮含量，降低钛的添加量；降低水口耐材中的SiO₂含量；提高钢液的洁净度，尤其是对CaO·TiO₂类夹杂物的去除；精炼过程中通过钢液控铝和钙处理对CaO·TiO₂类夹杂物变性，形成低熔点液态夹杂物。

模铸钢锭在装备制造领域中作为关键部件的坯料具有不可代替的地位，为进一步推动国内模铸钢锭制备技术的发展，采用EAF → LF → VD (真空脱气) →VP (真空浇注)上注及EAF/added with convert steelmaking process (电弧炉转炉化操作) → LF → VD (真空脱气) →IC(氩气保护浇注)下注钢锭制备工艺流程，分别开展了上注30Cr2Ni4MoV钢锭及下注20MnMo、38CrMoAl低合金钢等及H13模具钢的钢锭纯净化制备工艺研究。结果表明，利用VD与VP环节中真空碳脱氧反应，可使30Cr2Ni4MoV上注钢锭的w(T.O)≤12×10-6，并满足w(Si)≤0.03 %、w(Mn)≤0.05 %、w(Al)≤0.005 %特殊成分要求，该工艺操作比常规铝脱氧工艺具有更低的全氧含量，回火脆化敏感性系数J可达到3.4；采用电炉转炉化工艺及全流程控氧技术，可获得w(T.O)≤10×10-6，w(S)＜0.001 %及低磷、低氮高纯净下注低合金钢及H13模具钢钢锭。

轴承钢主要用于制造轴承滚动体，套圈及其他零部件。控制Ds类夹杂物尺寸和数量是提高轴承使用寿命的关键所在。通过真空感应炉试验，研究了轴承钢VD流程冶炼过程炉渣对全氧和Ds类夹杂形成的影响，得出较为理想的渣系为中碱度渣系，其w(CaO)/w(SiO2)=3～4，w(CaO)/w(Al2O3)=1.6～1.8，可冶炼出w(T.O)＜10×10-6且Ds夹杂控制好的轴承钢；通过对实际LFVD流程冶炼轴承钢夹杂物演变的分析，发现VD破真空结束后Ds夹杂大量增加，VD处理过程钢渣充分混合，反应剧烈，导致钢液增钙，从而导致夹杂钙含量增高，铝酸钙夹杂增多；最终成品中Ds夹杂主要为以下3类：中心不含硅的内生型Ds夹杂、周围被MgO包裹的中包覆盖剂卷入型Ds夹杂以及中心含有硅的精炼渣卷入型Ds夹杂。结合试验研究和对Ds夹杂观测结果，可从控制渣系、降低覆盖剂卷渣和降低精炼渣卷入等方面控制Ds夹杂。

采用高洁净度轴承钢中加入高纯RE的方法，研究不同RE含量对高洁净度轴承钢中夹杂物的影响。借助金相显微镜、SEM、EDS和ImagePro Plus软件等观察检测和分析手段，对钢中的夹杂物进行了表征和分析。结果表明，适量RE的加入可以变质钢中的夹杂物，使得夹杂物分布更加均匀，尺寸更加细小，不规则形状的Al2O3夹杂物和条状的MnS夹杂物也变质为球状或椭球状的稀土夹杂物，从而提升高洁净度轴承钢的质量；随RE加入量的增加，夹杂物尺寸逐渐增大，形貌不规则性增强，高洁净度轴承钢的冶金质量有下降的趋势。此外，RE加入量的增加也使得夹杂物尺寸增大机制由析出型长大演化为聚合型长大。综合考虑夹杂物改性及轴承钢性能优化，高洁净度轴承钢中的最佳RE质量分数应控制在0.02 ％左右。

大量试验和工业生产实践表明，钢液用金属（如铝、硅）脱氧反应难以达到生成固体氧化物夹杂的热力学平衡状态，即脱氧产物不能完全转变为最稳定结构的晶体或固体氧化物夹杂，部分脱氧产物以稳定性低于氧化物夹杂的亚稳相形式存在。亚稳相是熔体中处于原子与夹杂物颗粒尺度之间的介尺度物相，同时其结构也是介于液态（包括无定型）与稳定的固态（包括晶体）结构之间的演变状态。利用第一性原理方法优化显示，金属脱氧体系中的介尺度亚稳相包括形核前的不同数目的脱氧剂原子和氧原子结合的氧化物团簇、团簇聚集体、临界核以及形核后的纳米尺寸氧化物夹杂。热力学平衡计算发现亚稳相恰好与脱氧后体系中的脱氧剂和氧元素含量达到平衡。脱氧过程中夹杂物形核服从二步机理，第一步为脱氧剂原子与氧反应生成团簇，该过程的热力学趋势大、反应速率快，反应平衡决定了脱氧后的溶解氧含量；第二步为团簇聚集成核，该过程涉及团簇的扩散和类液态结构向固态或晶体结构的转变行为，是脱氧反应的限制性环节，决定了夹杂物的形核率。因此，要实现对夹杂物尺寸分布的控制，需进一步研究影响第二步的相关因素以及控制方法。

针对IF钢铸坯表层大型夹杂物问题，通过大样电解法研究了电磁制动、拉速对IF钢铸坯表层大型夹杂物数量及分布的影响，结合扫描电镜、数值模拟等方法讨论了大颗粒夹杂物的类型和来源。结果表明：未开电磁制动时，夹杂物在铸坯边部有聚集现象。拉速提高铸坯边部夹杂物聚集减弱，1.5m/min拉速较1.2 m/min低拉速减弱17 %，夹杂物总量也降低了5.3 %；1.2 m/min拉速开电磁制动，夹杂物平均数量减少52.0 %，铸坯宽度方向夹杂物分布趋于均匀。SiO2系复合夹杂物因表面张力小是IF钢中主要的大型夹杂物类型，其次有MgO系、Al2O3系、TiO2系复合夹杂物；耐火材料的冲刷侵蚀、二次氧化、水口结瘤物是铸坯中大型夹杂物的来源。