精炼过程中快速高效地去除钢中夹杂物一直是研究的热点和重点。不同形态夹杂物的去除效果在学术界一直存有争议,尤其是固态夹杂物更易去除的观点尚未被广泛接受。为此,本文基于物理模拟实验,详细研究了固态夹杂物和液态夹杂物在钢-渣界面处的运动特性,同时,通过建立定量描述固态夹杂物和液态夹杂物穿越钢-渣界面运动过程的数学模型,从理论上研究揭示精炼钢包内固态夹杂物更易去除的机理,从而为洁净钢生产实际提供理论依据和指导。本文开展的主要研究内容和所获得研究结果如下:（1）底吹氩精炼钢包内夹杂物去除行为的物理模拟,研究揭示了气泡尺寸、吹气量和钢液流动对钢包内夹杂物去除率的影响规律。上浮到钢-渣界面的非金属夹杂物主要依靠上升的钢液流携带,而并非小气泡的粘附作用;钢包内夹杂物去除率随吹气量的变化是由钢-渣界面附近流场差异所引起的,并非随气泡尺寸的变化而改变;在软吹气量（小于0.1 Nm3/h）范围内,钢-渣界面附近的钢液流动与界面基本平行,其携带的夹杂物在其自身浮力的作用下上浮到界面处并穿越界面进入渣层,进而被渣层吸收去除。中间气量范围（0.2-0.5 Nm3/h）内,渣层主要通过渣眼附近形成的渣液滴吸收夹杂物。脱氧合金化气量范围（大于0.6 Nm3/h）内,渣层吸收夹杂物的方式与中间气量范围内的方式类似,不同之处在于部分渣液滴中包裹气体形成渣泡。在软吹气量范围内,夹杂物与渣层接触时间长,接触面积大,因此,夹杂物去除效果优于中间气量范围。同时,在脱氧合金化气量范围内,渣泡密度小更易上浮,且渣液滴数量更多,因而去除效果也优于中间气量范围。此外,钢包内夹杂物去除效果不仅与渣层附近的流场有关,还与渣层的性质密切相关。（2）固态夹杂物和液态夹杂物穿越钢-渣界面分离过程的物理模拟,研究揭示了夹杂物尺寸和形状、顶渣性质及各相界面张力对分离过程的影响规律。实验结果表明,固态夹杂物与液态夹杂物在钢-渣界面处运动行为完全不同,其根本原因在于夹杂物与钢-渣界面之间是否形成钢液膜。分离过程中,固态夹杂物与界面之间无液膜形成而直接与渣层接触,然而液态夹杂物在分离过程中与界面之间则形成了液膜,使得液态夹杂物在钢-渣界面处停留,待液膜破裂后才瞬间进入渣层中。由于穿越钢-渣界面运动行为的不同导致了不同形态夹杂物穿越钢-渣界面的影响因素完全不同。顶渣黏度和体系自由能变化是固态夹杂物穿越钢-渣界面的主要影响因素,而钢-渣界面张力则是液态夹杂物在界面处停留时间的重要影响因素。（3）固态夹杂物穿越钢-渣界面分离过程的数学模拟,定量描述了八面体状和板状夹杂物穿越钢-渣界面的运动行为。模型考虑了固态夹杂物周围钢-渣界面变形对分离过程的影响,研究揭示了顶渣黏度和密度、夹杂物物性参数（尺寸、形状和密度）以及各相界面张力对固态夹杂物在钢-渣界面分离过程的影响规律。研究表明,固态夹杂物在钢-渣界面处的分离时间极短（小于10-3s）,可认为其一接触界面就穿越界面进入渣层。在忽略固态夹杂物溶解的影响下,存有固态夹杂物在钢-渣界面处停留的现象,以及钢液、渣层和固态夹杂物三相体系释放的界面自由能是其在钢-渣界面分离过程的主要动能。然而,体系释放界面自由能足够保证多数固态夹杂物穿越钢-渣界面进入渣层,同时,固态夹杂物在界面处的溶解反应所释放的吉布斯自由能远大于体系释放的界面自由能。因此,实际精炼过程中,固态夹杂物一接触到钢-渣界面瞬间就被渣层吸收去除。（4）液态夹杂物在钢-渣界面分离过程的数学模拟,定量描述了液态夹杂物与钢-渣界面之间钢液膜排液的行为,提出了液态夹杂物在钢-渣界面停留时间的计算公式,即t=567.11μM/（RdΔρgσMS1.5）,t为液态夹杂物停留时间（s）,Δρ是钢液与液态夹杂物的密度差（kg/m3）,Rd是液态夹杂物的半径（m）,μM是钢液的黏度（Pa·s）,σMS是钢-渣界面张力（N/m）,g是重力加速度（m/s2）。研究结果发现,液态夹杂物在钢-渣界面停留时间远大于固态夹杂物穿越界面的分离时间,这是钢包内固态夹杂物更易去除的根本原因。液态夹杂物尺寸和钢-渣界面张力是液态夹杂物停留时间的主要影响因素,增大液态夹杂物尺寸和钢-渣界面张力,可显著缩短液态夹杂物在钢-渣界面处停留时间。