综述了钙处理提高钢的洁净度及夹杂物改性的理论基础，结合钙的物理特性，回顾了钢中加钙方式的演变，重点分析了喂线工艺的优点及钙包芯线的结构与芯粉组成的优化历程，并综述了喂线工艺重点参数的优化研究，提出了钙处理工艺依然存在的问题及稳定钙的收得率、实现精准喂钙的研究方向。

通过工业试验系统地研究了新型精炼剂在钢液LF精炼过程中的应用效果。研究结果表明，采用开发的新型钢液精炼剂不仅有利于改善炼钢现场的作业环境，降低粉尘污染，同时，由于新型钢液精炼剂气孔率高，LF精炼成渣速度快、发泡性好，有利于实现埋弧操作，提高送电效率和钢水保温。采用新型钢液精炼剂，精炼终渣平均w(T.Fe)可以控制在1.0 %以下，渣碱度平均可以控制在4.5以上，从而有利于夹杂物的上浮和去除，提高钢液的洁净度。这进一步证明了该新型钢液精炼剂在精炼过程中应用的可行性与合理性。

通过连铸长水口吹氩冷态试验，研究了不同吹氩条件下获得的小气泡的尺寸、分布以及气泡在中间包的流动行为。试验结果表明，低水流量（≤2.4 m3/h）时，孔径0.11 mm气嘴产生微小气泡（0.1～0.5 mm）比例最大达到60 %以上，孔径0.25 mm气嘴微小气泡比例达到45 %，孔径0.58 mm气嘴在35 %左右。孔径0.11 mm气嘴气泡直径主要在0.1～1.0 mm，孔径0.25 mm和孔径0.58 mm气嘴的气泡直径主要在0.1～1.5 mm，而0.58 mm气嘴产生较大气泡（>1.0 mm）比例较多。直径0.25 mm单孔气嘴和双孔气嘴在水量为3.0 m3/h时，形成的微小气泡（0.1～0.5 mm）比例均达到80 %以上。在较低水量（≤2.4 m3/h）下, 这两种气嘴形成的微小气泡比例相近，但直径0.25 mm双孔气嘴比直径0.25 mm单孔气嘴产生的较大气泡（>1.0 mm）比例要小且气泡数量多。在无湍控器的中间包中气泡的作用区域比有湍控器的大。

对含硫含铝齿轮钢连铸结瘤原因进行了分析，并通过工艺优化改善了钢水可浇性，得出如下结论：1)含硫含铝齿轮钢中CaS与高熔点的Ca-Al-Mg-O复合夹杂物是引起浇铸结瘤的主要原因；2）变性处理及喂入硫线后，夹杂物化学成分及液化程度主要受钢中氧硫比决定，提高钢中氧含量有利于提高夹杂物中CaO比例，改善钢水可浇性；3）采用弱脱氧工艺，夹杂物中CaO比例明显提高、CaS比例大幅降低，可显著改善含硫含铝齿轮钢钢水可浇性，连浇炉数由2～4炉提升至7炉以上。

轻压下是改进高碳钢小方坯碳偏析的有效方法。利用小方坯铸机现有拉矫辊进行轻压下工艺研究，通过力学计算对拉矫机压下力进行分析，并建立小方坯连铸凝固传热模型研究不同工艺条件下的铸坯固相率分布，研究小方坯连铸轻压下的可行性。为了达到良好的轻压下效果，并将现有铸机的拉矫辊由凹面改为平面。通过凝固计算和压下试验研究，开发出适用于当前小方坯高碳钢连铸的最佳轻压下工艺参数，结果表明小方坯高碳钢采用轻压下工艺后内部质量得到提升，碳偏析指数可降低到1.1以下。

以控制铌、钛微合金化钢板坯角部横裂纹为目标，在马鞍山钢铁股份有限公司板坯连铸机上开发并应用倒角结晶器技术。建立三维稳态传热模型，采用数值模拟的方法研究了倒角结构对连铸坯角部温度的影响，通过工业试验对比分析了不同角部形状板坯角部横裂纹的控制效果。数值模拟结果表明：铸坯角部由直角变为钝角后，角部温度明显提高；距弯月面900 mm处，角部温度由788 ℃提高到1 091 ℃以上，铸坯宽面角部的角度分别为120°，125°，127°时，其角部温度依次为1 091，1 128 ，1 110 ℃，相应地铸坯窄面角部的温度依次为1 254，1 240，1 209 ℃。工业试验结果表明：采用倒角结晶器和二冷弱冷工艺后，角部横裂纹得到了有效控制，铸坯宽面角部的角度为125°时，角部横裂纹发生比例最低，铸坯质量满足热送直轧要求。

为改善国内某钢厂生产的小方坯低倍组织及中心偏析，建立了断面为200 mm×200 mm的凝固传热数学模型，在综合考虑钢种、拉速等参数的影响前提下，对最优的末端电磁搅拌（F-EMS）位置进行了分析，最终将F-EMS调整至距结晶器液面9.85 m的位置处。开展了连铸工艺优化、恒拉速浇铸攻关，最终显著改善了白亮带、中心缩孔等低倍缺陷，并将中低碳钢中心偏析度控制在1.05左右，将高碳钢中心偏析度控制在1.10左右。此外，优化试验结果表明，将结晶器冷却水量由130 m3/h降低至110 m3/h，有利于抑制柱状晶生长、扩大等轴晶区比例。

连铸板坯液相分数及凝固末端的准确检测对于减少铸坯偏析、缩松等内部缺陷，提高铸坯质量和生产效率具有重要意义。提出了一种连铸板坯液芯在线检测新方法，通过控制扇形段内弧低幅低频振动，同时提取相应振动频率下结晶器液面波动幅值检测铸坯液芯厚度及凝固末端。根据压下效率与液芯厚度的耦合关系，以及扇形段内弧周期性振动条件下铸坯固液共存区的流变行为，对铸坯液芯厚度与结晶器液位波动的数学关系式进行了理论推导。以某钢厂为例，对不同振幅与不同拉速下的铸坯液芯厚度和凝固末端进行了试验，并与理论值进行了对比，验证了该方法的可行性。研究结果可为连铸板坯凝固过程中液芯厚度及凝固末端的在线检测提供指导和参考。

连铸-轧钢区段作为界面模式的组成部分之一，对钢铁生产流程有重要的影响。随着热送热装技术的深入应用，工序装置之间的衔接、匹配由数量、生产能力等的匹配发展为生产节奏的匹配。其中加热炉的出坯节奏决定了轧钢的轧制节奏，从而对整个区段的节奏产生影响。本文对沙钢永新钢轧厂连铸-轧钢区段铸坯进加热炉前等待的时间间隔进行统计分析，并以排队理论为指导，对铸坯进入加热炉前的时间间隔进行优化，提出了合理的时间值，为企业的生产管理提供理论依据。

为提高模铸42CrMoA曲轴钢对洁净度的水平，减小其与国外同规格产品的差距，分析了曲轴钢铸锭中不同部位的夹杂物类型、成分、尺寸、数量以及分布状况，以及精炼、浇铸过程钢中夹杂物的演变规律，确定了曲轴钢铸锭中夹杂物的数量分布规律。结果表明：精炼过程夹杂物主要成分为CaO、Al2O3,含一定量的MgO，铸锭中夹杂物成分主要为CaS、CaO、Al2O3、MgO，多为脆性夹杂，形貌多为球状和块状，夹杂物数量分布规律外少内多，自头部到尾部逐渐减少。

针对梅钢含硼低碳钢板坯出现鼓包缺陷的问题，采用气相色谱仪、Heraeus测氢仪、扫描电镜(SEM)和电化学方法研究了鼓包缺陷产生原因及影响因素，利用Gleeble-3500热模拟试验机对比了未经镁处理及经镁处理板坯的高温塑性。结果表明：鼓包缺陷处存在大尺寸的Al2O3夹杂；鼓包缺陷内CH4和H2质量分数分别为45.86 %和51.79 %；板坯中心硼元素的正偏析是导致鼓包缺陷发生的重要原因。采用钢水镁处理工艺改善了板坯质量，中心偏析降低至1.8，大于50μm的夹杂物数量比例降低到0.63 %。优化了梅钢转炉冷却料与钢包渣改质剂的加入制度，晴天时冷却料全部为矿石，雨天时优先加入球团矿，但不多于31 kg/t，不足由矿石替代；钢包渣改质剂加入量小于1.5 kg/t，不足由生石灰代替。工艺优化后，梅钢板坯鼓包缺陷月平均发生率由5次/月降低至0.78次/月。

采用扫描电镜检测、物理模拟研究以及数值模拟分析等手段，研究了汽车面板钢（IF钢）连铸坯凝固钩（hook）对表层洁净度的影响机理。结果表明，在IF钢连铸坯皮下1～3 mm内夹杂物数量明显高于其它区域。凝固钩捕集夹杂物的主要形式有3种，包括弯月面附近捕集、液面以下捕集以及部分捕集的夹杂物逃逸。随着拉速和过热度的提高，凝固钩长度变短，夹杂物被凝固钩捕捉的几率下降。

对帘线钢热轧过程夹杂物变形能力及其影响因素进行了分析，并对帘线钢冷拉拔过程中夹杂物变形能力的影响因素进行了探讨。研究发现帘线钢热轧过程夹杂物的变形能力随夹杂物中Al2O3和(MgO+Al2O3)含量的增加呈现出先增加后降低的变化趋势。整体上看夹杂物热轧变形指数与夹杂物的固相线温度成反比，即随着夹杂物熔点的降低，夹杂物热轧过程中的变形能力增强。同时采用杨氏模量来评估帘线钢冷拉拔过程中夹杂物的变形能力。研究认为冷拔过程夹杂物变形能力与杨氏模量成反比，为了降低夹杂物引起的断丝率，应将帘线钢夹杂物控制到低杨氏模量区域，即SiO2含量高且Al2O3含量极低的区域。