由于含硫特殊钢中硫化物不能用热处理方法使之溶解后再重新析出来加以控制,含硫钢连铸过程、轧钢之前的热履历控制非常重要,成为硫化物形态再调控的唯一工艺机会。本文依托于国家自然科学基金面上项目（MnS凝固析出之后生长行为的实验研究及数值解析,No.51874195）,针对影响含硫特殊钢性能至关重要的成分--硫化锰夹杂物在凝固过程中的析出和长大行为展开研究,旨在探究硫化锰凝固析出及生长行为的特征及规律,进而为含硫特殊钢生产及品质提升提供理论指导。本研究计算了含硫特殊钢凝固过程中MnS的析出行为,并利用激光共聚焦显微镜进行了高温原位验证;使用连铸坯枝晶生长模拟机热态模拟了含硫钢中MnS在定向凝固过程的变化过程,提出了MnS基于枝晶间凝固析出单元空间（Precipitation-Unit-Space,PUS）模型,用于诠释凝固过程中MnS析出生长行为与组织伴生的关联性;开发了枝晶间溶质元素偏析富集与MnS长大的耦合模型,将其编制为可视化的计算软件,用于解析凝固过程中溶质元素微观偏析及MnS的生长行为规律。本文主要研究结论如下:（1）基于本课题组前期提出的MnS析出模型,对含硫钢凝固过程MnS的析出现象开展了热力学分析,发现含硫钢中的MnS于凝固阶段中后期析出,钢中S含量越高,MnS的析出时机越早;含硫钢16Mn Cr S5（0.028%S）、49Mn VS（0.047%S）、C70S6（0.068%S）和1215MS（0.30%S）中MnS开始析出的固相率（f_S）分别为0.960、0.883、0.856、0.593,其对应的温度分别为1472.9°C、1419.2°C、1385.8°C、1486.2°C;借助超高温激光共聚焦显微镜,对49Mn VS钢的凝固过程进行原位观察分析,结果显示在冷速为30°C/min条件下钢中MnS的初始析出温度区间为1426.8°C¹419.7°C,开始析出MnS时残余液相中Mn、S的偏析率分别为1.56和6.80。（2）利用枝晶生长热模拟试验机开展了含硫特殊钢定向凝固过程中MnS生长的实验,研究结果显示:一次枝晶间距（λ₁）、二次枝晶间距（λ₂）随定向凝固速度（u）和界面冷却速度（R_C）的变化关系为:λ₁=1318.26u^-0.268、λ₂=602.56u^-0.361、λ₁=304.09R_C^-0.309、λ₂=83.59R_C^-0.416;借助建立的描述MnS析出生长和凝固枝晶关系的PUS结构模型,揭示了钢中MnS生长尺寸(d_MnS)与析出单元空间(V_PUS)的关系为:d_MnS=3.24lg V_PUS-20.00,MnS尺寸与界面冷却速度之间的关系为:d_MnS=-3.35lg R_C+2.10。（3）开发了凝固过程溶质微观偏析与MnS生长耦合数值模型,并将模型编制为有限差分可视化计算软件,对49Mn VS非调质钢计算表明,当冷速分别为1°C/min、5°C/min、15°C/min、30°C/min、60°C/min时,MnS的直径分别为7.83μm、4.42μm、2.99μm、2.34μm、1.83μm;高温冶炼实验钢锭在冷速为0.47°C/min、0.95°C/min、3.96°C/min、6.30°C/min、9.03°C/min时,测得淬火（对应f_S=0.936）后MnS平均等效直径分别为2.24μm、2.02μm、1.82μm、1.64μm、1.48μm,模型计算与小钢锭实验结果具有较高的吻合性。MnS的尺寸与冷却速度的关系在凝固脆性区内和整个凝固过程中分别为d_MnS=2.040u^-0.123、d _MnS=7.830u^-0.355。