科学技术的进步和市场需求的发展，对钢铁产品质量的要求越来越高。大量事实证明，钢液中溶解氧会严重影响钢材的质量，传统的脱氧方法已经无法满足对钢材质量的需求，亟待寻求一种洁净方法脱除钢中的氧。基于此，周国治等提出渣金间外加直流电场熔渣脱氧法：在钢液与熔渣之间施加稳定的外电场，控制氧离子在熔渣体系中的传导方向，实现钢液的有序脱氧。理论分析和前期研究证明了该方法的可行性。为了进一步对渣金间外加直流电场熔渣脱氧工艺进行系统研究，围绕此主题，通过对CaO-Al₂O₃基预熔渣物性研究，确立组分对熔渣物性的影响，从而获得良好脱氧能力的熔渣；通过对Mo-ZrO₂金属陶瓷的组分和烧结工艺的研究，以获得基本满足脱氧实验要求的电极材料；分别采用碳钢、IF钢和X70管线钢，进行熔渣平衡脱氧和外加电场脱氧对比实验，研究钢液初始氧含量、熔渣成分和外电势等因素对钢液脱氧过程的影响；通过对渣金间氧的传输过程进行分析，建立脱氧过程的动力学模型；探索渣金间外加电场方法应用于熔渣电化学脱氧脱硫的可行性。论文主要内容归纳如下：1、熔渣密度和粘度随温度的升高而降低，电导率随温度的升高而增加；在CaO-Al₂O₃-MgO体系低熔点区中，随着MgO含量的增加，熔点、密度、表面张力和粘度总体趋势为先降低后升高，电导率变化则是先升高后降低；熔渣物性随CaO/Al₂O₃质量比的变化，与熔渣物性随MgO含量的变化基本一致。在CaO-7%MgO-Al₂O₃-SiO₂体系低硅区范围内，熔渣熔点随着熔渣聚合度NBO/T值的升高而降低，电导率随NBO/T值的增大而增加；随着NBO/T值的增加，表面张力先显著下降随后缓慢升高，粘度先略升高然后降低。₂、采用的粉末冶金工艺成功制备出了Mo-ZrO₂金属陶瓷电极。金属陶瓷的电导率随金属含量的增加而增大，随温度升高电导率呈现线性降低；Mo-ZrO₂金属陶瓷电导率与ZrO₂陶瓷相体积分数的关系，可用GEM方程进行描述，其临界体积分数为0.84，临界指数t为2.51。提高烧结温度或延长保温时间，可提高金属陶瓷的电导率。侵蚀结果表明：随着Mo金属相含量的减少，试样耐钢液侵蚀性能增强，耐CaO-Al₂O₃-MgO预熔碱性渣侵蚀性能减弱。钢液主要侵蚀金属陶瓷中的Mo金属相，熔渣主要侵蚀金属陶瓷中的ZrO₂陶瓷相。50%molMo-ZrO₂试样具有较好的综合性能，能够基本满足外加电场脱氧试验的要求。3、CaO-Al₂O₃基预熔渣脱氧实验结果表明：MgO含量在0.0-5.0%；CaO/Al₂O₃为0.9-1.0的熔渣具有良好的脱氧能力；对比碳钢、X70管线钢和IF钢的熔渣平衡脱氧和外加电场熔渣脱氧实验结果表明：外加电场脱氧速率明显高于平衡脱氧速率，且未对渣样及钢样组分造成明显变化；提高外加电势，可提高脱氧速率，并降低了钢液的氧含量；还原性气氛下外加电场能够将X70管线钢的氧含量降低到29ppm的水平，将IF钢的氧含量降低到₂5ppm的水平。4、金属熔渣界面反应过程研究结果表明：循环伏安曲线中，随着扫描次数和扫描速率的增加，渣金反应电流增加；交流阻抗谱中，随着过电位的增加，脱氧反应的电荷传递电阻Rct明显降低，扩散阻抗随着过电位的增加而降低，钢液中氧的扩散增强；计时电流曲线中，脱氧过程中电极上发生的反应为[O]+2e=（O2-）；电流大小I对t-1/2呈线性衰减，不同电势下通过Cottrell方程计算的氧在熔渣中的扩散系数，随着外加电势的增加而急剧增加。5、通过对渣金间氧的传输过程进行分析，利用等效电路描述带电粒子迁移过程，建立了外加电场熔渣脱氧过程的动力学模型，并通过实验数据与模型计算的对比，验证了所建立模型的正确性。6、外加电场熔渣电化学脱硫实验结果表明：所选渣系具有很好的脱硫能力，外加电场的加入明显提高了钢液的脱硫速率和脱硫能力，降低了终渣FeO含量；证明了该方法脱硫的可行性。