IF钢连铸坯表层洁净度是影响制造成本和产品质量的重要因素。针对IF钢连铸坯表层夹杂物数量及尺寸控制，综合采用了金相实验、热力学分析、数值模拟、物理模拟、真空熔炼等手段，研究了IF钢连铸坯夹杂物的演变行为与分布特征；分析了结晶器内传热与初始凝固过程中钩状坯壳的形成机理；揭示了钩状坯壳对夹杂物的捕集规律；探索了Mg处理对IF钢夹杂物微细化的作用效果。　　利用自动扫描电镜分析了IF钢生产过程中夹杂物的演变行为和在连铸坯表层的分布规律。RH精炼合金化以后，部分Al2O3类夹杂物逐渐转变为Al2O3-TiOx类夹杂物，含Mg夹杂物比例逐渐增加，大尺寸夹杂物以Al2O3类为主。连铸坯表层3mm以内夹杂物数量明显偏大，宽面中心和角部表层夹杂物数量略高于其他位置。　　利用金相显微镜研究了钩状坯壳的形貌以及不同区域的夹杂物分布规律。在复杂环境的作用下钩状坯壳中心线的曲率有所波动，总体走势与Bikerman方程描述的弯月面接近。钩状坯壳深度1.2mm~2.9mm，随着拉速和浇注温度的增加，其深度逐渐减小。钩状坯壳中心线下侧和钢液溢流区内夹杂物尺寸较大、数量较多；钩状坯壳中心线上侧和无凝固钩坯壳的区域，仅有少量尺寸小于100μm的夹杂物。　　基于连铸坯与结晶器的相对运动和传热特征，采用节点温度继承（3D·NTI）和传热反问题（IHCP）方法，建立了三维结晶器稳态传热模型和连铸坯瞬态传热模型，实现了结晶器铜壁和连铸坯的温度场同步分析。以结晶器铜壁温度实测数据为基础，研究了结晶器内坯壳表面的热流分布规律。在弯月面附近，宽面中心热流最高，导致钩状坯壳生长迅速，夹杂物被捕集概率增大。　　根据弯月面凝固-溢流原理，建立了二维纵向切片传热数值模型。以3D·NTI-IHCP模型确定的热流分布为边界条件，系统分析了初始凝固过程中钩状坯壳的形成与演变过程。浇注温度从1550℃升高至1565℃时，拉速从1.1m·min-1提高到1.7m·min-1时，钩状坯壳深度由3.5mm减少为1.8mm和2.2mm，模型分析结果与钩状坯壳深度实测结果最大值基本吻合。提高拉速使钩状坯壳“埋没点”下降、钩状坯壳残存区域扩大；浇注温度上升，“埋没点”位置升高，钩状坯壳残存区域缩小。　　依据钩状坯壳形貌的数值模拟结果，结合PIV激光粒子测速技术，建立了连铸坯表层凝固前沿捕集夹杂物的物理模型。钢液内上浮的夹杂物最容易被初生钩状坯壳下侧捕集。而弯月面附近聚集的夹杂物，容易被溢流的钢液带入钩状坯壳上侧根部，其捕集量为钩状坯壳下侧的70%。拉速从1.1m·min-1提高到1.7m·min-1时，钩状坯壳对夹杂物的捕集量下降了54.7%。　　建立钩状坯壳附近钢液中夹杂物的受力分析模型。在凝固钩中心线下侧和溢流区，尺寸0μm~300μm的夹杂物受到的合力方向指向凝固前沿，合力值随着夹杂物尺寸的增加而增大；在没有凝固钩的坯壳附近，随着夹杂物尺寸的增加，夹杂物倾向于沿凝固前沿平行运动；在凝固钩中心线上侧，尺寸大于30μm的夹杂物受到的合力方向背离凝固前沿，捕集夹杂物的能力最弱。　　开展了Mg处理IF钢的真空熔炼实验，研究Mg对夹杂物尺寸的微细化控制效果。钢中Mg含量增加到8ppm和15ppm，夹杂物尺寸显著降低，特别是大尺寸夹杂物显著减少。Mg处理IF钢中夹杂物数量比未处理的上升了60.8％、84.7％。对Al-Mg-Ti-O系夹杂物的平衡热力学和熔化热力学进行了计算，并与实验结果进行了对比验证。对工业生产IF钢Mg处理时机的合理化进行了探讨。