综述了Mg对钢中第二相粒子、HAZ组织及韧性的影响，同时讨论了w(Ti)/w(N)及Al、Nb和B等合金元素对Mg处理钢板组织和性能的影响。当w(Mg)=27×10^-6时，HAZ中IAF体积分数最高，为55.4 %，能够促进IAF生长有效夹杂物尺寸集中在2 μm左右。随着Mg含量增加，钢中纳米TiN粒子增量细化析出，HAZ的低温冲击功值随着纳米TiN粒子的体积密度增加呈直线关系上升。对于铁素体船板钢，Mg处理后促进了晶内针状铁素体的生长，添加49×10^-6的w(Mg)后，-40 ℃焊接热影响区的冲击韧性从20 J增加到167 J。对于贝氏体海工钢，添加42×10^-6的w(Mg)后，第二相粒子的高温下溶解量大，钉扎力下降，晶粒粗大，-40 ℃ HAZ韧性从加w(Mg)=2×10^-6的201 J降低到加w(Mg)=42×10^-6的58 J。w(Ti)/w(N)保持在3.42左右较为合适，此时第二相析出粒子数量较多，尺寸较小，增强了对晶界的钉扎作用。Al的添加会降低钢的HAZ韧性，当w(Al)=200×10^-6时，-20 ℃的冲击功从201 J降低到75 J。Nb添加后晶粒粗大，增加了钢中的脆性组织，Mg处理钢中加入160×10^-6的w(Nb)后，-40 ℃ HAZ冲击韧性从127 J降低到58 J。B会提高钢的淬透性，在晶界处的偏聚抑制了晶界铁素体的形成，Mg处理钢中加入22×10^-6的w(B)，-40 ℃冲击韧性从40 J提高到141 J。

为研究中等碱度精炼渣中Al₂O₃含量对钢洁净度和夹杂物的影响，在1 873 K温度下用MgO坩埚开展了初始碱度为4、不同Al₂O₃含量的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO顶渣与铝脱氧钢的平衡试验。结果表明，渣钢反应后，夹杂物类型由反应前的MgO-Al₂O₃-MnS复合类转变为中心为MgO-Al₂O₃，边部为MgO-Al2O3-SiO2-CaO(-MnO)系的包裹体复合类；形貌由边界多棱角的块状和簇群状转变为边界圆滑的类球状。随着渣中Al₂O₃含量的增加，夹杂物中Al₂O₃含量显著增加，MgO含量减少，其他组分含量变化不大；夹杂物尺寸呈现增大的趋势；夹杂物数量密度增大，钢的洁净度降低。该试验条件下，当w(Al₂O₃)≈20 %时，夹杂物数量密度最小，钢液的洁净度最高。基于试验结果，对渣、钢的成分变化和夹杂物转变做了热力学讨论。

以IF钢为研究对象，结合首钢京唐钢铁联合有限责任公司300 t RH生产实际，采用生产密集取样、数据统计、夹杂物扫描电镜等分析手段，对IF钢精炼过程中RH脱碳结束氧含量与脱氧后的夹杂物尺寸、数量等进行了研究。研究发现，RH脱碳结束氧质量分数控制在(290～310)×10^-6时，钢液中产生的Al₂O₃夹杂物最少。基于此，对RH脱碳结束氧含量的控制方法进行研究，发现强制脱碳模式下脱碳结束氧含量命中率高、可控性强，且强制脱碳模式下顶渣氧化性弱于自然脱碳模式，可减少二次氧化导致的Al₂O₃夹杂物的生成。研究并建立吹氧计算模型以保证达到精确控制脱碳结束氧含量，可达到提高钢液洁净度的目的。

为提高Q345D风电钢VD精炼过程大尺寸夹杂物的去除效率，展开了VD底吹工艺优化试验研究。在VD真空处理前，方案1即VD精炼高真空的前10 min底吹单孔流量400 L/min、后5 min单孔流量250 L/min条件下，钢中夹杂物主要为高Al₂O₃含量的钙铝酸盐，而优化方案2～3即VD精炼高真空的前10 min底吹单孔流量500 L/min、后5 min单孔流量150～100 L/min条件下钢中夹杂物平均成分为更低熔点钙铝酸盐；VD处理后钢中夹杂物均为低熔点夹杂物。方案1中VD精炼过程大于10 μm和大于15 μm的夹杂物平均尺寸分别增加66.24 %和62.32 %；方案2中大于10 μm和大于15 μm的夹杂物的平均尺寸分别增加23.40 %和33.39 %，尤其夹杂物数密度仅分别增加16.33 %和28.57 %。这充分说明了VD精炼过程高真空的前10 min强搅拌、后5 min中强搅拌的工艺有利于对大颗粒夹杂物的去除，同时减小卷渣概率。

通过工业试验和热力学计算研究了超低碳钢连铸过程中间包覆盖剂成分变化、物相组成以及发生结壳机理。结果表明，RH精炼出站时，钢包顶渣氧化性较高且渣中w(CaO)/w(Al₂O₃)偏低，顶渣成分需要进行改质处理；浇铸过程中由于大包下渣、引流砂的混入以及覆盖剂间相互混合，使得连铸过程中覆盖剂成分发生明显变化；高温下液相中镁铝尖晶石优先生成，促进了钙铝黄长石相和CaO·TiO₂相的形核和长大，进而引起中间包覆盖剂发生结壳。为此，需要严格控制浇铸末期大包下渣，将原始覆盖剂中SiO₂、MgO质量分数分别调整为（10±2.5）%、5.0 %～7.5 %，以抑制钙铝黄长石和镁铝尖晶石相的析出。

依据河钢集团唐钢新区72 t中间包建立三维数值模型，讨论对比了不同中间包结构包括湍流抑制器、挡墙和挡坝对钢液液位波动、速度分布、停留时间以及夹杂物上浮去除的影响。钢液湍流运动通过求解Realizable k-ε模型实现，钢液停留时间通过求解浓度标量方程（User-Defined Scalar, UDS）实现，夹杂物上浮去除则通过求解离散相模型（Discrete Phase Model，DPM）得到。结果表明，带檐湍流抑制器和开口湍流抑制器下中间包上水口附近的液面波动较大，是不设置湍流抑制器的情况的3～4倍；而带挡板湍流抑制器下钢液在挡板之间形成循环流动，液位波动较小，甚至小于无湍流抑制器的情况；中间包内挡墙和挡坝同时存在时增加了钢液在中间包的移动距离，有利于夹杂物的上浮去除；在目前条件下，挡墙和挡坝分别距离中间包宽度中心1 060 mm和2 000 mm时钢液平均停留时间较长以及夹杂物上浮去除率较高。

通过对“结晶器结鱼”物和中间包夹杂物检测，系统分析了高硅含钛奥氏体不锈钢“结晶器结鱼”现象发生的根本原因。结果表明：“结晶器结鱼”物和中间包中夹杂物类型主要为纯的TiN和以镁铝尖晶石为核心的TiN。TiN夹杂物是导致“结晶器结鱼”产生的根本原因。结合热力学计算和试验结果，TiN夹杂物在1 455 ℃的液相线温度下就会析出。通过控制钢水w(N)<0.01 %，中间包钢水温度大于1 500 ℃，可以避免“结晶器结鱼”的发生。

以工业生产的含碲46 MnVS非调质钢铸坯中的硫化物为研究对象，结合夹杂物三维腐刻和扫描电镜，观察并分析了铸坯中硫化物等效直径、数量密度和三维形貌的变化规律，总结了碲对硫偏析及硫化物分布的影响规律。研究发现碲改质后的铸坯激冷层到混晶区硫化物等效直径由2.6 μm逐渐增大至5.8 μm，中心等轴晶区硫化物等效直径先减小再增大，椭球型和八面体型硫化物从边部到中心占比由84.2 %逐渐降低至25.7 %。相对于未改质铸坯，碲改质后硫偏析指数减小，最大硫偏析指数由1.13降低到1.06；硫化物的等效直径有所降低，铸坯中椭球型和八面体型硫化物占比增加，激冷层中占比提升最大。

针对50钢200 mm厚连铸坯轧制钢板的严重表面龟裂（发生率7.92 %）问题，采用扫描电镜、光谱分析等方法，研究了表面龟裂的形貌、分布、成分等特征。结果表明，表面龟裂随机出现在钢板上，宽度方向上表面龟裂没有固定位置，裂纹深度较浅，两边呈现高亮度组织和氧化原点特征，光谱分析显示裂纹处碳含量比基体高，增碳质量分数0.2 %～0.3 %。分析认为，连铸过程中铸坯局部增碳，在加热、粗轧过程中热塑性不均匀而导致裂纹及明显的高温氧化特征。根据连铸保护渣增碳机理，优化了结晶器渣线调整模式、铸坯拉速、水口形状、结晶器保护渣成分等连铸工艺参数，有效降低了连铸坯表面局部增碳及钢板龟裂的发生率。

铸坯表面裂纹发生的原因之一是铸坯表层组织晶粒粗大和晶界析出导致的高温塑性较低。为了提高铸坯塑性，利用高温共聚焦技术研究和开发铸坯表层组织双相变控冷技术，研究钢种在双相变控冷工艺下的晶粒尺寸变化和晶界析出状态，并通过模拟计算获得铸坯表层双相变控冷工艺的关键技术参数。针对铸坯角部裂纹，通过冷却设备改造满足铸坯角部双相变控冷技术需求。在现场以包晶钢为对象钢种进行铸坯表层组织双相变控冷工艺的工业试验。通过分析铸坯相组织发现双相变控冷技术消除了铸坯表层晶界铁素体膜，并细化了表层晶粒尺寸。铸坯角部清理检查结果也证实了该技术对包晶钢角部裂纹的改善作用。

采用座滴法研究了MgO、MgAl₂O₄和MgO-CaO三种镁质耐火材料与重轨钢钢液在1 550 ℃下的润湿行为，结合电子显微镜分析了润湿过程中钢液对不同耐火材料的渗透程度和不同耐火材料对钢液洁净度的影响。结果表明，1 550 ℃下，重轨钢与MgO、MgAl₂O₄和MgO-CaO耐火材料的起始接触角分别为116.8°、133.5°和147.1°，其平衡接触角分别为97.6°、91.0°和109.4°。MgAl₂O₄耐火材料会大量溶解于重轨钢钢液中，导致钢珠表面形成大量的MgAl₂O₄夹杂物，同时容易被钢液侵蚀渗透，平均渗透深度为163.4 μm；MgO-CaO耐火材料与重轨钢钢液在界面处会生成致密Ca-Si-O反应层，阻碍了钢液向耐火材料的渗透，但反应物会进入钢液并弥散在其表层；MgO耐火材料与钢液的相互作用最小，最不易对钢液的洁净度产生影响，被钢液侵蚀的程度也较小。

针对重轨钢“BOF→LF→VD→CC”生产工艺中不同时机添加稀土的效果进行工业试验研究，通过对不同工序加入稀土的重轨钢铸坯进行取样，对样品的稀土含量及夹杂物尺寸、数密度、形貌等进行分析。结果表明：VD后加稀土生产的铸坯中稀土收得率为11.73 %，高于LF后加稀土生产的铸坯中稀土收得率2.83 %。结合全流程氧含量分析结果，表明稀土加入钢中后就参与脱氧反应，反应产物上浮去除；稀土的加入可有效降低钢中夹杂物尺寸，相较于不加稀土的重轨钢，LF后加稀土和VD后加稀土生产的稀土重轨钢铸坯样品中，夹杂物长度平均值分别由9.28 μm降低至7.91、1.42 μm，平均宽度由5.71 μm降低至4.81、2.27 μm；稀土的加入可降低夹杂物评级，对A类、B类、D类夹杂物评级降低效果明显，其中VD后加稀土生产的重轨钢铸坯样品夹杂物评级更优。通过不同工序加入稀土试验对比发现，VD后加稀土的工艺更能提高重轨钢夹杂物变质的能力。SEM及EDS分析结果表明，稀土主要存在于硅钙镁铝系夹杂物中，并使硅钙镁铝系夹杂物由水滴形变为球形，表面发生硫的富集；对硫化锰夹杂分析结果表明，VD后加稀土工艺可使钢中硫化锰与硅钙镁铝系夹杂共生，降低硫化锰对钢带来的危害。