孪晶诱导塑性(Twinning Induced Plasticity)钢兼具高强度、高塑性和高应变硬化性能,被称为新一代理想的汽车用钢。目前,对于这类新钢种人们已经在孪晶机理和机械性能等方面做了大量工作,但是在冶炼和凝固方面鲜有文献报道。而随着汽车工业的发展,TWIP钢作为新一代汽车材料已然处在工业化生产的前夜,针对直接影响汽车TWIP钢生产的冶炼,凝固和夹杂物进行研究具有非常重要的意义。基于此背景,本论文主要研究了四方面：(1) TWIP钢AOD-ESR工业冶炼关键技术；(2)准确测定液相线温度,对涉及新钢种裂纹敏感性的高温凝固模式的研究；(3) TWIP钢中元素的宏观和微观偏析；(4) TWIP钢中夹杂物；通过这以上方面的研究,得到了如下结论。(1)针对钢厂AOD-ESR工艺冶炼低碳TWIP钢,根据钢种特性和实验室理论,结合AOD氧化精炼数学模型,提出了AOD冶炼TWIP钢的关键在于实现低脱碳,同时注意合金化次序和温度控制。ESR精炼的关键在于减少合金元素烧损,采用较低的平均熔化率,注重补缩环节,通过多级补缩,使金属熔池逐步从深变浅,防止出现严重的缩孔和疏松缺陷。(2)针对高锰TWIP钢存在高温实验下锰挥发严重的问题,利用改进型差热分析方法解决了这个问题,并且提出了准确测量液相线的方法。在此基础上,通过对十五种不同成分高锰TWIP钢的DTA实验结果进行分析,提出了高锰TWIP钢的液相线计算公式,公式计算结果与实验结果以及热力学软件计算结果符合良好,误差能在10℃范围。(3)通过差热分析DTA和热力学软件Thermocalc两种手段研究低碳Fe-Mn-Si-Al系TWIP钢的高温凝固模式,同时也研究了Fe-Mn-C-Al系TWIP钢的凝固模式作为对比,发现低碳Fe-Mn-Si-Al系TWIP钢凝固模式是γ→L+γ→L,在这种凝固模式下发生裂纹概率小。而Fe-Mn-C-Al系TWIP钢由于碳含量的关系,凝固区间有可能在CA与CB之间,属于亚包晶钢,在生产这种类型TWIP钢的时候,产生缺陷和裂纹的概率大幅增加。(4)通过对TWIP钢铸锭钻孔取样分析,研究TWIP钢的宏观偏析,发现从铸锭截面的边缘向中心的方向,碳偏析程度最大,但是由于碳含量本身很低危害较小,而含量最高的锰元素偏析程度比其他元素小。采用扫描电镜和能谱仪,电子探针分析仪,以及采用微观偏析模型等手段研究TWIP钢元素微观偏析,发现固相率越大,锰,硅元素偏析系数增大,而铝元素的偏析情况相反,随着固相率增大,偏析系数减小,电子探针在枝晶生长方向上的结果证实这种偏析规律。(5)采用扫描电镜和能谱仪对TWIP钢实验室铸锭和钢厂AOD和ESR流程中的夹杂物进行分析,发现存在八种夹杂物类型,最主要的夹杂物类型是AlN,Al2O3, MnS及其复合夹杂物。热力学分析和动力学模型都表明TWIP钢中A1N能够在液相中析出,这不同于文献报道的普通高铝钢在固相或者凝固前沿析出,采用高温激光共聚焦显微镜对TWIP钢在液相状态下直接观察,清楚的观察到A1N夹杂物在液相中析出、运动聚集、碰撞长大的全过程,证实了AlN夹杂物能够在液相中析出的结论。