根据国内外文献总结提出21世纪特殊钢质量提升的重点从洁净钢冶炼转移到大型夹杂物控制，特别应加强硫化物控制。最大夹杂物尺寸对钢材疲劳性能有明显影响，当w(T.O)≤5×10^-6时硫化物影响最大。大型夹杂物主要来源于渣钢反应产生的MgO-Al₂O₃和CaO-Al₂O₃夹杂以及卷渣形成的CaO-SiO₂-Al₂O₃系夹杂。控制大型夹杂物必须改进生产工艺：降低炉外精炼负荷、改变脱氧工艺、严格控制卷渣和促进连铸过程夹杂物上浮。

为进一步降低轴承钢的硫含量，从脱硫热力学和动力学两方面着手，通过现场试验数据分析，对影响脱硫的炉渣成分、碱度、硫容量和w(Ca)/w(Al)等主要因素进行讨论，提出了LF精炼工艺优化措施。结合工业优化试验，结果表明：控制精炼渣w(SiO₂)≤5 %，R≥10，w(FeO+MnO)≤0.5 %，w(CaO)/w(Al₂O₃)=1.6～1.7时，轴承钢精炼脱硫率能达到94 %，w(S)≤20×10^-6。

针对武汉钢铁有限公司CSP高品质钢品种多、批量小、生产组织复杂、连铸成本高的难题，采用水力模型方法对CSP 45 t单流连铸中间包异钢种混浇进行了研究，模型与实物比例为1︰2，试验满足弗劳德准数相似。分析了不同拉速和中间包余钢量条件下，铸坯长度方向上浓度曲线的变化，提出了较优组合方案，并进行了现场试验。试验结果表明：在中包剩余钢水量10 t、拉速4.5 m/min时，混浇坯长度最短，为22.40 m，其结果与现场试验结果相符。项目技术应用后，缓解了高品质钢多品种、小批量生产组织复杂的难题，提高了薄板坯连铸高品质钢的生产效率，降低了制造成本。

针对连铸结晶器铜管的锥度设计问题，采用凝固收缩——传热反馈调节计算方法，对130 mm×130 mm连铸结晶器内的传热、凝固及凝固收缩进行了计算研究，并与传统的利用假设的热流密度进行连铸坯锥度设计的计算方法进行对比。结果表明该计算方法可以有效地模拟实际连铸过程中角部区域凝固收缩对热流密度及温度分布的影响。针对CB300V钢种，断面130 mm×130 mm连铸坯在3 m/min拉速下的计算结果为：凝固坯壳角部温度1 250 ℃，与经典热流公式计算的角部温度700 ℃有明显差别，面中心处明显的收缩开始于距结晶器上沿0.4 m 的位置，凝固收缩的数值集中在0.000 2 m的范围内，角部最大收缩量为0.001 575 m。随着距表面距离的加大，凝固收缩呈减小趋势，凝固收缩的减少量与距离呈非线性关系。

为改善国内某钢厂高碳硬线钢铸坯的内部质量，以实际180 mm×240 mm方坯连铸结晶器为原型，基于相似原理，采用1∶1的物理模型，对比研究了直通型和侧分旋流型水口浇铸条件下的结晶器内流体流动行为。试验测定了不同拉速和水口浸入深度下结晶器内钢液的流股分布、液面波动及渣层状态。结果表明：旋流水口可有效降低流股冲击深度；相同水口浸入深度和拉速条件下，使用旋流水口的结晶器液面平均波高大于直通型水口；拉速和浸入深度对旋流型水口的液面波动影响明显，渣层波动也比直通型水口频繁。综合液面波动和渣层状态并考虑成本因素，旋流水口更适合浇铸该断面高品质铸坯，其适宜的工艺参数为拉速1.0 m/min、浸入深度120 mm，此时自由液面平均波高0.18 mm，渣层波动适宜，无卷渣和裸钢现象发生。将该水口配合结晶器电磁搅拌和二冷工艺应用于高碳硬线钢生产，得到的铸坯质量稳定，Φ5.5mm盘条中心碳偏析不大于2.0级的比例达95 %以上，疏松缩孔不大于0.5级的比例达100 %。

针对Φ200 mm 37Mn5钢圆坯高拉速下铸坯存在的内部裂纹、中心缩孔与中心疏松等缺陷，结合生产实际分析得出过热度高、结晶器电磁搅拌强度偏小、二冷工艺及喷嘴布置不合适是引起铸坯质量问题的主要原因。通过建立经射钉及测温试验验证的凝固传热模型与采用高斯计测量电磁搅拌磁场的分布特征分别对二冷工艺制度和结晶器电磁搅拌参数进行优化，同时对二冷区喷嘴布置进行改进。结果表明：对于Φ200 mm 断面37Mn5钢连铸拉速从1.4 m/min提高到1.8 m/min，铸坯内部质量明显改善，内部裂纹消失，中心缩孔和中心疏松均为0.5级，若过热度大于30 ℃，仍存在比较严重的中心缩孔。

针对BOF→RH→CSP工艺生产含钛IF钢浸入式水口结瘤问题，采用扫描电镜、能谱分析等方法，分析了IF钢浇铸过程水口结瘤物的组成，结合中间包夹杂物的特性，阐明了水口结瘤的机理。结果表明：钛元素的存在一方面使钢水中Al2O3夹杂物不易碰撞长大，另一方面减小了钢液、耐材和夹杂物之间的润湿角，容易造成水口结瘤；结瘤物初始沉积层主要为钢水与水口耐材反应生成的以Al2O3为主的复合氧化物；而结瘤物主体层主要来源于钢水中的夹杂物，为低变性的MgO·Al2O3尖晶石或Al2O3，且含有钢滴；夹杂物沉积进而烧结成疏松的网状层，使钢水更易粘附从而加剧了水口结瘤速度。研究结果可为优化工艺参数、提高BOF→RH→CSP工艺连浇炉数和产品质量提供可靠的理论指导。

为解决S650MC钢热轧卷拉伸试样出现一定比例的分层问题，针对影响拉伸分层主要原因之一的铸坯中心偏析质量进行了动态轻压下工艺优化试验。结果表明：在固相率为20 %～75 %压下区间，压下量由3.6 mm提高至4.4 mm；总压下量由4.5 mm提高至5.5 mm的工艺方案能显著提高其中心偏析质量；S650MC钢铸坯中心偏析评级由原来的平均B1.0级提高至C1.0级，热轧卷拉伸试样出现分层比例由4.20 %下降至0.78 %。同时也表明二冷电磁辊对S650MC钢中心偏析质量改善效果不明显，但能提高铸坯中心等轴晶比例2 %～3 %。

采用热力学、物料和热量平衡的计算方法，研究了180 t AOD用转炉脱磷铁水冶炼430不锈钢脱碳前期脱碳保铬的工艺。研究结果表明：合理控制最佳脱碳保铬温度是提高AOD冶炼430不锈钢各项经济技术指标的关键技术。采用优化转炉生产节奏和出钢的保温，保证AOD入炉铁水温度由1 520 ℃提高至1 580 ℃；优化AOD脱碳前期合金和辅料加入量，进一步提高了脱碳前期的钢液温度，减少铬的氧化量。通过实施工艺优化措施，AOD用转炉脱磷铁水冶炼430不锈钢经济技术指标得到明显改善，其中铬收得率由92.30 %提高到94.64 %，冶炼时间缩短9.2 min，还原硅耗降低4.9 kg/t。

针对试生产12炉次GX12CrMoWVNbN10-1-1钢时钨铁收得率低的情况，对钨铁的合金化工艺进行优化。结果表明：钨在电炉进行合金化存在氧化损耗，单纯控制温度等因素不能保证收得率。将钨的合金化过程放于LF进行，同时采取强化LF的脱氧操作、提高合金化温度以及延长还原时间等措施，可以使钨铁收得率由优化前的50 %提高到70 %以上。

针对某钢厂铝镇静药芯焊丝钢拉拔频繁断丝问题，分析了断口形貌与成分，并结合生产工艺提出了断丝机理与控制措施。断口电镜分析发现：断口形貌发生扭曲分层，能谱分析表明导致分层的物质为保护渣。对比焊丝钢断丝炉次与正常炉次工艺参数发现断丝炉次液面波动小于±3 mm的比例为73 %～87 %，明显低于正常炉次。焊丝钢拉拔断丝机理为：由于吹氩量过大和水口结构不合理导致液面波动过大，引起结晶器保护渣卷入被凝固坯壳捕获，残留在铸坯并延续到冷轧卷。拉拔过程中钢材发生畸变分层，当拉拔力超过其能承受最大拉应力时发生断裂。从防止卷渣角度提出了控制连铸吹氩量、改变浸入式水口底部结构等措施，实施改进措施后拉拔断丝率从8.7 %降至0.5 %。

针对CSP工艺中高碳钢生产中存在的水口结瘤及表面质量问题，通过工业试验对“BOF→LF→薄板坯连铸”工艺流程51CrV4弹簧钢冶炼过程钢水洁净度及夹杂物形貌、尺寸、组成变化进行了研究分析。试验结果表明，通过造高碱度精炼渣和吹氩工艺，中包钢水w(T.O)可控制在20×10-6左右，w(N)可控制在45×10-6左右；钢中夹杂数量16.62个/mm2，不大于10 μm夹杂比例超过97 %；钙处理后，钢中夹杂由固态Al2O3-MgO、SiO2-CaO-Al2O3夹杂转变为液态CaO-SiO2/MgO-Al2O3、CaO-MgO/SiO2-Al2O3-CaS复合夹杂。从理论上分析了钙处理对夹杂物变性的条件，钢中w(Als)=0.025%时，控制w(Ca)=0.001 %，w(S)≤0.001 %即可使Al2O3转变为液态夹杂。