含硫易切结构钢具有良好的综合力学性能和切削性能,是机械制造领域中的一类重要钢质材料,被广泛用于制作汽车零部件。由于该钢种同时含铝和硫,冶炼过程中容易形成高熔点夹杂物,导致钢水可浇性较差,连铸生产时容易堵塞水口。同时,作为易切相的MnS夹杂在轧材中呈长带状,降低了钢材横向韧性,阻碍了切削性能的进一步提升。针对含硫易切结构钢存在的上述问题,论文以[S]=0.08⁰.13wt%的中、高硫易切结构钢（MH-S钢）为研究对象,在LF-VD双联的精炼工艺流程下,分析了钢中夹杂物形成、演变规律及其控制方法,并以此为基础,对相关精炼工艺进行了优化。同时,基于钢水可浇性和钢材性能协调控制的考虑,通过热力学计算,确定了Zr为硫化物夹杂的形态控制剂,并建立了钢水凝固过程中的夹杂物耦合析出模型,研究了硫化物夹杂析出与钢水成分之间的热力学关系。此外,通过热态实验和性能检测,研究了锆对钢中夹杂物形态的影响规律,探讨了同时提升钢材力学性能和切削性能的可能性和控制方法。热力学研究和现场调研发现,在MH-S钢中易生成高熔点CaS和MgO?Al₂O₃夹杂而导致水口结瘤。精炼渣脱硫能力过强或软吹控制不当,促进了CaS夹杂的形成。钢中残留的脱氧产物Al₂O₃以及精炼渣、耐材在VD处理过程中向钢水供[Mg],促使了MgO?Al₂O₃夹杂的生成。为强化吸收脱氧产物Al₂O₃和弱化脱硫,研究得出了适宜的目标精炼终渣成分为（FeO+MnO）<1.5wt%、SiO₂=15²0wt%、CaO=45⁵0wt%、Al₂O₃=25³0wt%和MgO=6⁸wt%。同时,通过采取减少CaS夹杂生成和加强MgO?Al₂O₃夹杂排除的工艺控制措施,达到了单中间包6⁸炉的钢水连浇能力。钢水凝固前和凝固过程中的夹杂物析出计算表明,为防止在钢水凝固前析出Zr₃S₄夹杂而影响钢水可浇性,MH-S钢中的[Zr]应低于0.17wt%。另外,为提高凝固过程中的Zr₃S₄夹杂析出比,以增加硫化物变性程度,需降低[Mn]、T.O、[N],并增加[Zr]。因此,应在脱氧和去夹杂等精炼任务完成后进行锆处理,同时,将[Mn]调整至钢种中、下限,并严控钢中[N]。通过对夹杂物形态转变规律的实验研究,发现当钢中[Zr]低于0.05wt%时,加大钢水锆处理强度,夹杂物总量基本不变,而夹杂物由条簇状MnS转变为颗粒状（Mn_x,Zr_y）S,且（Mn_x,Zr_y）S夹杂中的锆含量逐渐增加,夹杂物的热变形能力随之降低。当钢中[Zr]高于0.05wt%后,进一步增加[Zr],（Mn_x,Zr_y）S夹杂中的锆含量将保持不变,此时,钢中富余锆一方面以硬而脆的硫化锆颗粒析出,增加了夹杂总量,另外一方面形成沿晶分布的薄片状Fe-Zr合金相。研究还发现,当Zr₃S₄析出比为15wt%时,硫化物夹杂具有合理的变性程度。基于此,利用夹杂物耦合析出模型,研究了含硫易切结构钢典型钢水成分条件下的合理锆处理强度,发现锆处理更适用于[S]低于0.15wt%的钢水,并且合理[Zr]含量应为[wt%Zr]_rea=0.28[wt%S]+0.017[wt%Mn]。力学性能和切削性能的实验研究发现,随钢中[Zr]增加,钢材的塑性和冲击韧性先增加后降低,而冲击韧性的方向性先降低后增加。在[Zr]=0.039wt%时,钢材的塑、韧性达到峰值,且冲击性能方向性显著降低。另外,当钢中[Zr]不高于0.14wt%时,钢材的屈服强度和抗拉强度基本不变,而当钢中[Zr]=0.25wt%时,屈服强度和抗拉强度明显升高。聚集型MnS夹杂降低了切削抗力,并可在低速切削时附着于硬质合金刀具表面而形成覆盖膜,降低了刀具磨损,提高了刀具寿命。但在高速切削时,MnS无法形成刀具覆盖膜,从而降低了刀具寿命。（Mn_x,Zr_y）S夹杂在低、高速切削条件下均可形成刀具覆盖膜,相较MnS夹杂,可显著延长刀具的高速切削寿命。硫化锆夹杂无法形成刀具覆盖膜,且其质硬,从而加剧了刀具磨损。因此,将夹杂物变性为非聚集型的、纺锤状的（Mn_x,Zr_y）S夹杂,对协调改善力学性能和切削性能具有重要的意义,但需加强切屑形态的控制。