近年来,我国汽车行业和机械制造业发展迅速,对结构钢的需求量大幅增加。为响应“中国制造2025”规划中明确要求的材料高强、轻量化的号召,钢铁企业在钢铁冶炼过程中采用向钢中加入微合金元素的方式来增加钢材的强度,然而这同时也大大增加了钢材的机械加工难度,因此为满足钢材的加工性能,钢铁企业向部分钢中加入适量的硫元素以改善钢材切削和加工性能,但在含硫钢铸坯生产时易发生表面裂纹,这不仅严重影响了生产节奏,增加成本,还存在危害钢材质量、增大安全风险等问题。本文针对中碳含硫钢大方坯易发生表面裂纹的问题,结合国内两钢厂生产实际,对裂纹萌生和扩展的条件展开系统研究,阐述了裂纹萌生的几个关键因素,包括保护渣性能、高温热塑性、夹杂物、宏观/微观组织及工艺设备条件等方面,旨在为含硫钢大方坯表面微裂纹控制提供理论和实践指导。通过对中碳含硫钢大方坯表面微裂纹进行二维系统解剖,确定了影响裂纹形成的主要因素有:保护渣润滑不良、结晶器内传热不均、水口浸入深度较浅、夹杂物控制不良、二次冷却偏弱等。在此基础上借助3D激光共聚焦显微镜和工业CT等设备对表面裂纹三维空间分布及走向进行了系统的表征。通过对预制裂纹进行高温氧化实验,系统研究了铸坯表面裂纹的内氧化行为,明确了表面裂纹附近的界面氧化层及氧化圆点层的形成机理,通过分析在不同温度下氧化不同时间的氧化圆点层的厚度,并结合铸坯表面温度模型可定量确定出表面裂纹的形成温度。结合实验室热态试验和热力学计算研究了中碳钢中硫元素对钢种高温热塑性及先共析铁素体组织的影响规律,明确了 MnS夹杂物是影响热塑性和微观组织的关键因素,进而明晰了中碳钢中硫元素对表面裂纹的影响规律,为裂纹的控制提供了理论依据。基于以上分析,本文提出了中碳含硫钢大方坯表面微裂纹的控制思路,即优化结晶器振动、调整保护渣性能、增加水口浸入深度、加强局部二次冷却,最终中碳含硫钢大方坯表面微裂纹得到有效的控制,修磨率大幅降低。