大型锻件是国家重大技术装备、重大工程建设所必需的重要基础部件。大型锻件的质量,因其关系国计民生重大装备,历来倍受社会关注。其生产制造能力和技术水平是衡量一个国家重大技术装备自给能力的重要标志之一。提供优质的钢水是保证大型锻件质量的前提条件,因此对浇铸大型锻件的钢水洁净度的控制研究有重要意义。本文通过物理模拟实验,对130t、160t钢包按几何相似以1:5和1:5.5建立模型,采用电导仪、浪高仪等实验设备,从混匀时间、液面扰动、夹杂物上浮时间、亮圈直径及卷渣情况五个方面进行研究。优化了满足130t、160t钢包熔池反应动力学、钢渣界面反应及夹杂物上浮要求的LF炉、VD炉、VOD的底吹氩工艺制度。研究得出了130t、160tLF精炼过程中,加热阶段;加热情况下脱硫、脱氧;不加热情况下脱硫、脱氧;合金化过程;软吹阶段使用的氩气流量。130t、160tVOD吹氧脱碳阶段、深真空脱碳阶段、还原阶段,以及VD处理真空脱气、深脱硫、去夹杂底吹氩流量。研究结果用于一重超纯转子生产,钢水洁净度满足质量要求。根据质量平衡原理,结合冶金热力学和动力学理论,建立了VOD冶炼过程脱碳控制数学模型。通过在生产实际中应用表明,研发的脱碳控制数学模型能实现对吹氧脱碳过程的吹氧量、吹氧时间、终点碳的有效预测和控制,碳的命中率>95%,防止了钢水过氧化。配合前述研究的吹氩制度,在保证足够的脱硫钢渣界面反应动力学条件下,实现了采用EAF—VOD—VCD工艺生产超低碳不锈钢的目标要求。