随着工业现代化的迅猛发展,对高附加值钢材的需求逐渐增加,尤其是高锰高铝钢,被广泛应用于汽车用钢、海洋军工、无人机等众多领域,从而成为了各国钢铁企业的研发重点。以往,在连铸浇注高锰高铝钢过程中,传统CaO-SiO2基保护渣和[Al]反应,导致传统保护渣物化性能恶化,严重影响铸坯表面质量等问题。本论文摒弃传统CaO-SiO2基保护渣,研究低反应性CaO-Al2O3基无氟保护渣,为高锰高铝钢连铸保护渣稳定生产浇注奠定理论基础。首先,从反应热力学和动力学研究[Al]和保护渣组元的反应性,选取低反应性或非反应性保护渣组元,依据分子离子共存理论建立保护渣的活度计算模型,研究组元活度对低反应性保护渣的影响规律;其次,基于第一性原理建立CaO-Al2O3基保护渣组元的结构计算模型,研究熔渣结构的基础物化性能,同时,应用拉曼光谱解析了保护渣的熔体微观结构特性的影响规律;最后,采用理化实验分析了保护渣的流变行为和结晶性能,研究了熔渣微观结构与宏观物化性能之间的联系。主要研究结果如下所示:（1）通过钢渣反应实验结果表明:[Al]的含量变化平均在2.49wt.%,[Mn]的含量变化平均在22.14wt.%,[Si]的含量变化平均在0.19wt.%,依据高锰高铝钢成分范围要求,实验结果表明没有导致[Al],[Mn],[Si]成分不合格。依据双膜理论研究钢渣反应过程得出,界面发生双膜传质扩散中[Al]是反应限制环节,同时,钢渣反应热力学研究得出:当[Al]=2wt.%时为反应的最低临界值。（2）基于分子离子共存理论建立CaO-Al2O3基保护渣的活度计算模型,采用牛顿下山法得出活度模型方程为xk+1=xk-α[f（xk）]-1f（xk）,计算求解保护渣的活度值,结果表明当SiO2≤6wt.%时,保护渣的活度明显减弱,SiO2=6wt.%可作为判定是否属于低反应性保护渣的临界值。组元Na2O=3-9wt.%时活度逐渐增加,引起复合氧化物n Na2O·m SiO2活度的降低,当Na2O=9-12wt.%时,Na2O和SiO2的活度增加趋势逐渐减弱,同时复合化合物n Na2O·m SiO2的活度降低趋势逐渐减弱。（3）基于第一性原理建立CaO-Al2O3基保护渣的结构计算模型,通过结构模型计算结合能得出:结晶相结构稳定性排序为Ba Al2O4＞Ca3B2O6＞Na Al SiO4＞Ca2Al2SiO7＞Li Al O2。[Al O6]结构比较[Al O5]结构更稳定,四面体[Al O4]结构ΔG驱动力最大,反应生成[Al O5]和[Al O6]结构ΔG驱动力较小,因此更容易形成[Al O4]结构。（4）在保护渣中组元SiO2=6wt.%及CaO/Al2O3=2时,NBOcorr/T达到最大值为3.7而Qcorr达到最小值为0.3,因此熔渣聚合度最低,岛状结构Q0和链状结构Q1逐渐增加,层状结构Q2逐渐减少,拉曼解谱后最强峰值向低峰波数区域移动。（5）当CaO/Al2O3比率从0.88增加到2时黏度逐渐降低,主要原因在于Al2O3含量降低,熔渣中[Al O4]四面体结构减少,因此,熔渣结构聚合度和剪切力降低。熔渣中析出低熔点结晶相12CaO·7Al2O3,连铸浇注高锰高铝钢温度高于结晶相12CaO·7Al2O3的熔点温度,所以结晶相12CaO·7Al2O3有利于保护渣传热和润滑性能。本论文的研究工作是基于高锰高铝钢低反应性CaO-Al2O3基保护渣进行物化特性基础研究,对于高锰高铝钢连铸保护渣生产实践具有基础理论指导意义。