帘线钢要求良好的拉拔性能，而影响其拉拔性能的主要因素之一是钢中非金属夹杂物。钢中非金属夹杂物的主要来源为钢液的脱氧反应，为了更好地控制帘线钢中非金属夹杂物，必须对其脱氧热力学有深刻认识。然而，目前教科书中纯铁液脱氧热力学不能指导工业生产实践，且当前实际钢液的脱氧热力学没有系统化，需要进行深入研究。对帘线钢成分条件下的脱氧热力学进行了计算，并与纯铁液条件下的脱氧平衡曲线进行了对比分析，发现帘线钢成分条件和纯铁液条件下的脱氧平衡曲线差异明显。由于帘线钢实际生产过程中不可避免地存在多种合金元素，相比于纯铁液条件，帘线钢成分条件下的脱氧平衡曲线能够更加准确地指导帘线钢实际生产过程中的脱氧和非金属夹杂物的控制。

为了对重轨钢脱氧及夹杂物控制进行热力学研究，结合实际生产以及FactSage热力学软件，分析了U75V重轨钢复合脱氧及相应工艺条件下夹杂物的生成情况。研究结果表明，重轨钢生产过程中，随着脱氧反应的进行以及脱氧平衡的移动，钢中溶解氧含量不断降低，夹杂物成分由SiO₂-MnO向SiO₂-MnO-Al₂O₃及CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO不断转变，最终夹杂物组成为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO；纯铁液的脱氧热力学和实际钢液存在较大差距。因此，不能采用纯铁液的脱氧热力学指导实际生产，且目前实际钢液的脱氧热力学没有系统化，需要进行深入研究；此外，考虑重轨钢脱氧的同时，必须结合夹杂物控制，须在保证脱氧效果的同时，不影响夹杂物的去除效率且防止生成大尺寸夹杂物。

通过FactSage热力学软件计算，探究了1 600 ℃下CaO-SiO₂-Al₂O₃-TiO₂渣系熔渣成分对熔渣脱氮能力的影响规律。结果表明，各个成分的脱氮能力可表示为TiO₂> SiO₂> Al₂O₃>CaO，在相同的氮容量条件下，熔渣需要的碱度随TiO₂含量的增加而增加；分析了w(TiO₂)=0，25 %，50 %时，脱氮能力相对较好的渣系，依据不同钢种对熔渣碱度的要求，可相应地调整CaO-SiO₂- Al₂O₃-TiO₂渣中TiO₂含量，从而优化熔渣脱氮效果。并通过与实际数据对比，证明利用FactSage软件来预测不同成分熔渣的氮容量变化趋势是可靠的。

为了优化低碳铝镇静钢的LF精炼工艺，研究了LF轻处理、LF精炼（不钙处理）和LF精炼+钙处理三种模式对夹杂物、产品性能、综合成本和生产过程的影响。结果表明LF轻处理的材样中典型夹杂物是铝酸盐+MnS复合夹杂，LF造渣精炼时典型夹杂物是铝酸盐+CaS复合夹杂。不同精炼模式下材样中氧含量基本相同，力学性能没有明显差异。虽然LF轻处理模式下产品洁净度好、综合成本低，但是连铸过程中容易造成塞棒上涨与水口结瘤。因此，生产低碳铝镇静钢时应采用LF精炼（不钙处理）的模式，当生产量较少或浇次末期时，可以考虑采用LF轻处理模式。

为了研究钢液凝固和冷却过程中非金属夹杂物的生成热力学，以U75V重轨钢为研究对象，通过Aspex自动扫描电镜对不同钢液成分的中间包钢水样和连铸坯样进行分析，结合热力学计算，得到了重轨钢凝固和冷却过程中夹杂物的转变机理。研究结果表明，重轨钢中间包内主要为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO型夹杂物，且夹杂物成分均匀；凝固冷却过程不仅导致夹杂物成分的变化，也会导致相的不均匀性，连铸坯中的夹杂物为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-CaS型，夹杂物中CaO含量降低，CaS含量升高，凝固冷却后的夹杂物由CaS、MgO·Al₂O₃以及CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO等多相组成，其中MgO·Al₂O₃相位于CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO相内部，最外层包裹CaS。热力学计算结果与试验结果基本吻合，夹杂物成分差异可能由于热力学和动力学条件不足引起。

以国内某厂所设计的初始小型异型原始中间包为研究对象，为改善中间包内流场及温度场特性，采用数值模拟的手段对有无冲击杯和挡墙结构下的中间包内流场和温度场进行模拟研究。研究结果表明：原始中间包内流场和温度场不理想，造成各流温度差异较大，并且速度死区体积达到22.05 %；改进后的中间包对中间包内速度分布有明显改善，同时改变了温度分布，速度死区体积最高降低到7.52 %。并用标准方差对中间包各流的温度进行一致性评价。通过冲击杯和特殊挡墙配合，可较好使中间包内速度及温度分布均匀。

针对某钢厂特定的四流长间距中间包，在设计湍流控制器内腔形状时需要权衡束流效果以及远流钢液更新即中间包流场的影响。以水模试验为主，数模试验为辅，探究了不同内腔形状的湍流控制器对长间距中间包内流场的影响。研究结果表明：在平衡束流效果以及远流钢液更新方面，四边形比圆环形和八边形的湍流控制器更适合某钢厂特定的四流长间距中间包；且发现湍流控制器束流强弱的规律为：圆环形>八边形>四边形；提出了湍流控制器除了原本的束流功能外还具有钢流改向的作用。

为提高某钢厂C72DA钢内部质量，减少铸坯中心偏析，利用ProCAST软件对铸坯凝固组织进行模拟，并将凝固组织的模拟结果与铸坯的偏析情况进行对比。结果表明铸坯表面到中心碳偏析的变化规律与模拟得出的平均晶粒半径、最大晶粒面积变化规律相似。由此得出可以通过细化晶粒的方法来改善C72DA钢碳偏析。

通过连铸机拉钢过程中坯壳发生粘结、纵裂及异物卷入漏钢时坯壳特征、坯壳与钢板间温度及摩擦力特征变化，对热电偶信息源、热通量信息源及结晶器与坯壳间摩擦力、摩擦功信息源的特征变化建立基于热-力信息融合的智能漏钢预报系统。该漏钢预报系统漏钢预报的准确率由原系统的71.43 %提高到90.28 %。

为了评价不同精炼渣对弹簧钢中夹杂物数量、组成、尺寸及形态的影响，在EAF→LF→RH→CC工艺流程下，设计了两种不同渣系，通过全氧分析、渣样分析、夹杂物分析等手段评价了两种精炼渣全氧及夹杂物控制水平。研究表明，相对于低碱度渣（1.0），高碱度渣（1.7）有利用钢水脱氧、脱硫，钢水全氧含量更低；不同碱度情况下，钢中夹杂物类型基本相同，主要由MnS、CaO-SiO₂Al₂O₃、Al2O3-MgO、CaS-MnS、TiS-MnS等夹杂物所组成，低碱度精炼渣钢中MnS与CaO-SiO₂-Al₂O₃夹杂物数量显著多于高碱度精炼渣；高碱度渣的钢中A类、B类和D类夹杂物控制更好；从夹杂物控制水平考虑，采用碱度1.7的精炼渣更为合适。

针对中碳高锰钢大方坯容易出现表面纵裂纹的问题，采用扫描电镜对裂纹形貌进行观察，利用能谱分析仪对裂纹微区成分进行分析。根据钢种成分用热力学理论分别计算AlN和TiN析出温度，采用热力学模拟软件Thermo-Calc，模拟计算冷却过程相变，为分析连铸坯纵裂提供理论依据。制定工艺优化措施，对钢液进行钛合金化处理，LF离站加入0.040 %的w(Ti)；真空处理降低钢水中w(N)至0.005 %～0.008 %；连铸结晶器宽面和窄面的冷却水量分别由850、700 L/min降为750、650 L/min，二冷水量由0.20 L/kg降为0.17 L/kg。通过以上措施，使中碳高锰钢连铸坯纵裂纹得到消除。