为满足各种复杂的服役环境，工程机械用钢不断向高强度、高韧性及良好焊接性能的方向发展。目前，国内外多采用Cr，Ni，Mo作为强化元素，结合TMCP工艺技术，实现高强工程机械用钢性能的提高。但这将导致钢材生产成本的增加，且恶化了焊接性能。为此，本文在开发低成本高钛微合金化工程机械用钢的基础上，结合数值模拟、实验室试验及生产试验，成功设计了Ti微合金化高强度工程机械用钢并对其冶炼、精炼和连铸工艺做了系统研究，开发了高钛钢结晶器保护渣，通过高温热塑性的研究提出了铸坯断裂的解决方案，解决了铸坯开裂问题，解决了残余元素对高强工程机械用钢钢卷质量的影响，实现了高强度钢稳定批量生产。主要结论如下所述。　　含Ti高强工程机械钢的成分设计表明，600和700MPa级高钛高强钢LG600和LG700，Ti含量为0.095～0.15％时，组织为铁素体+少量珠光体或贝氏体+铁素体，在基体中析出了大量细小粒子，大部分粒子的直径在5nm左右，对较大粒子的能谱分析可知，粒子主要是(Ti，Nb)C。两个钢种均具有优良的母材、焊材拉伸及工艺性能，具有小的焊接冷裂纹倾向和良好的轴向疲劳性能。　　为精确控制含Ti高强工程机械钢的合金成分，研究了合金加料质量控制系统。以LG700为例，加料精度在士3kg以内比例由控制前的34.52％提高至100％，且精度命中值在士2kg范围内的比例可达87.96％，利于稳定产品质量、降低生产成本、提高生产效率。　　针对含Ti高强工程机械钢，通过RH物理水模型和工厂试验研究优化了210tRH精炼装置的真空精炼工艺参数。精炼初期、中期和后期的提升气量分别应控制在80～90Nm3/h、＞110Nm3/h和110Nm3/h的水平，可防止钢液喷溅，并获得较好的混匀及去夹杂效果。其中，浸渍深度设置为550mm;当精炼渣碱度由之前的7.5降至5、采用复合精炼剂替代部分石灰石和萤石及采用高铝、低硅、无碳的碱性中间包覆盖剂生产时，高强工程机械用钢板材内B类夹杂物等级从1.5级均降至小于等于1.0级的水平，D类和Ds类夹杂物等级的最大值分别由2.5和1.5级降至2.0和1.0级。优化RH工艺后，高强度高钛工程机械用钢RH处理后[N]含量降低到40ppm，[H]降低到1ppm，夹杂物弥散细小，99％以上为(2～20)μm的夹杂物，提高了产品洁净度。　　Ti合金化以后钢中会生成不同形貌的Al2O3-TiOx复合夹杂物，来源分别是一次脱氧产物和二次脱氧产物。最终，中间包钢液中存在的夹杂物是尺寸相对较小的Al2O3-CaO和Al2O3-TiOx复合氧化物;钙处理工艺下工程机械用钢中夹杂物的演变路线是Al2O3→MgO-Al2O3→Al2O3-CaO。无钙处理工艺铸坯和材样的洁净度更好，材样中总氧含量从16ppm降低到11 ppm。铸坯和材样中的主要夹杂物具有核心为铝酸盐外层为TiN的分层结构，钙处理工艺下复合夹杂物的核心是Al2O3-CaO-CaS，无钙处理的夹杂物核心是MgO-Al2O3。取消钙处理的钢液可浇性基本保持不变，结晶器液面波动正常，说明取消高强机械用钢精炼过程中的钙处理是合理可行的。　　连铸坯热塑性分析表明，由于氮含量高引起板坯中的晶界处高熔点、高硬度TiN、TiC析出相的产生，及晶界处网状先共析铁素体的形成是700MPa级高Ti微合金钢连铸坯热塑性低的主要原因;通过控N、降Ti、二冷弱冷、提高板坯过矫直段的温度、板坯加保温罩和缓冷坑降低板坯冷却速度等措施减少了高Ti微合金钢板坯断裂的发生。　　由于原料的原因钢中含有较高含量的残余元素，对钢材质量产生影响。为此研究了残余元素对热轧板卷质量的影响。晶界处铜的富集成为板卷裂纹产生的一个原因，有裂纹缺陷处铜的富集达到1.54～2.00％，Cu、As和Sb也会在钢板表面富集，酸洗后形成表面黑点。为此从铁水开始建立了精料制度，限制[Cu]＜0.080％，[Sn]＜0.020％，[As]＜0.030％，减少了残余元素对高强工程机械用钢表面质量的影响。　　经过电磁搅拌处理的LG700板坯C、Mn、P、S等元素都产生了明显的中心负偏析，四分之一板厚处产生了正偏析，其中C的中心最大负偏析度为-15.29％，1/4正偏析率为18.29％。高强度工程机械用钢后续连铸过程没有投入电磁搅拌装置。本工作开发的钛微合金化高强度工程机械用钢在三一重工、中联重科等公司批量使用，并出口韩国，获得用户认可。