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S50C钢由于碳含量较高,易发生偏析。CSP（Compact Strip Production）工艺热履历独特,具有拉速高,冷却强度大,精轧前奥氏体晶粒粗大,热轧单道次变形量大,应变速率高的特点。本文基于酒钢CSP工艺,对S50C钢的元素偏析与组织演变进行了研究。酒钢CSP工艺下连铸过程未配备电磁搅拌设备,热轧前未配备粗轧机,板坯出均热炉后直接进入6架次精轧机组。研究发现,在钢种相同时,CSP工艺下生产的板坯凝固组织细密,元素分布均匀,具有较高的内部质量;与传统工艺相比,CSP工艺下的成品热轧板具有强度高,延伸率偏低的特点。酒钢利用CSP工艺生产的S50C钢成品热轧板作为冷轧基料时,出现了冷轧断带的现象。为了改善产品性能,本文对S50C钢在CSP工艺下的组织演变进行了研究,探索了 CSP工艺下S50C钢的元素偏析和组织演变的机理,在此基础上总结了 CSP工艺下S50C钢微观组织演变的规律,并对工艺进行了优化,最终解决了冷轧断带的问题。本文的主要研究内容和结果如下:首先,对酒钢CSP工艺下不同过热度和液芯压下量生产的S50C板坯进行了试验研究。低倍酸洗试验和金属原位分析仪（OPA-100）测试结果表明,酒钢CSP工艺下连铸过程取过热度为43℃,液芯压下量为20 mm时,板坯内部质量最高。根据S50C钢凝固特点,冶炼时C元素取上限,Mn元素取上限,Si元素取下限,S元素取下限,可以缩小包晶反应区,减少凝固收缩从而提高板坯内部质量。对S50C成品热轧板力学性能测试表明,4.0 mm、3.5 mm、3.0 mm厚度下的热轧板屈服强度在480～500 MPa,抗拉强度在720～800 MPa,均高于传统工艺下生产的成分相近的钢种,但是其延伸率仅有约20%。然后,对CSP工艺下S50C板坯的凝固组织和元素偏析规律进行了研究。CSP工艺下S50C钢板坯的凝固组织细密,一次枝晶间距（λp）和二次枝晶间距（λs）的范围分别为:80～240μm和30～110μm。由于CSP工艺下凝固组织细化,渗透率（Kp）降低,仅为0.1～2.3 μm2。将传热模型与凝固生长模型结合,建立了 CSP工艺下S50C钢种λp和λs的预测模型,并利用实测数据验证了模型的准确性,实现了微观组织演变与工艺参数的结合。在建立λs预测模型的基础上,推导了糊状区参数（Amush）的表达式。在此基础上,通过建立CSP工艺下S50C钢种在漏斗型结晶器内流动、传热、凝固物理数学模型,利用Fluent软件数值模拟了 CSP工艺下漏斗型结晶器内钢液的流动、传热与凝固现象。通过数值模拟,一方面对所建立的λs和Amush模型进行了验证,另一方面优化了模拟漏斗型结晶器内流动、传热与凝固现象的参数。确定Amush取值在108～109 kg·m-3·s-1之间时,能更准确的揭示漏斗型结晶器内的流动与凝固现象。利用优化后的Amush对结晶器出口处的坯壳厚度进行了预测,并与经验公式的计算值进行了对比,二者最大差值不超过1 mm,由此进一步验证了模型的准确性。元素偏析的研究发现,CSP工艺下元素偏析指数变化范围比较小。C元素中心偏析的形成主要是由于凝固收缩和鼓肚形成的负压,驱动枝晶间富集溶质的钢液流动造成的。对成分和鼓肚进行控制后,S50C板坯中C元素的偏析指数仅在1.0～1.1之间波动。利用超高温共聚焦显微镜（Ultra-High-Temperature Confocal Scanning Laser Microscope）对高温下S50C钢凝固组织的演变过程进行了原位观察,结合扫描电镜和Matlab图像处理揭示了高温下凝固组织的演变规律。研究发现,高温下S50C钢凝固组织的演变可以由枝晶间C元素的扩散来进行表征,其扩散过程可以通过Fick第二定律描述,由此建立了 C元素在枝晶间扩散的反问题数学模型。利用数值方法计算得到CSP工艺下S50C钢在1300℃下,C元素的综合扩散系数为:D=15 μm2/s。最后,为了解决CSP工艺下S50C成品热轧板作为冷轧基料时,出现的冷轧断带问题,对CSP工艺下,热轧S50C钢的过程中微观组织演变进行了研究。试验研究发现,酒钢CSP工艺下,S50C钢板坯热轧前的原始奥氏体尺寸在50～475 μm之间。EBSD的结果显示,成品热轧板的晶粒尺寸在3.6～4.8 μm之间,并且晶粒中有大量的小角度晶界,表明热轧过程中再结晶不充分,存在大量的亚结构。S50C热轧板（R1:优化前热轧板编号）力学性能检测表明,其抗拉强度为850 MPa,屈服强度为595 MPa,而延伸率仅为19.5%,在作为冷轧基料时,出现了断带现象。利用Gleeble-3500热模拟机,对不同变形条件下的组织演变进行了模拟试验。为了模拟CSP工艺下粗大奥氏体轧制的特点,利用超高温共聚焦显微镜对不同温度下奥氏体的演变进行了观察。结果表明,板坯的奥氏体化温度为1300℃,保温3 min时,基本达到了模拟CSP工艺粗大奥氏体轧制特点的要求。对热模拟试验下试样组织的分析表明,CSP工艺下S50C钢组织细化主要包括两个方面:一方面是在高温低应变速率下发生再结晶造成的。另一方面,由于CSP工艺热轧过程中,单道次的变形量大,应变速率高,在低温变形时,晶粒内部会储存较高的畸变能,使动态再结晶驱动力增加,晶粒发生动态再结晶,但是由于温度低,晶粒长大困难,变形明显,尺寸不均匀;因此,在进入层流冷却前,变形奥氏体晶粒内部存在大量的亚结构和缺陷,为后续的冷却相变提供了更多的形核点,使形核率大大提高,相变过程得到强化,从而使组织细化。基于以上结果,提出将卷曲温度提高至730℃的方法,来提高成品热轧板中铁素体含量和珠光体片层间距,从而改善其力学性能。参数优化后的热轧板（R2）组织中,铁素体含量提高至约25%,珠光片层间距增加至0.84μm;力学性能测试表明,R2抗拉强度降低至约700 MPa,屈服强度降低至约400 MPa,而延伸率升高,达到了约30%,热轧板的力学性能得到了优化,从而解决了冷轧断带的问题,实现了酒钢CSP工艺下S50C钢的稳定生产。