钢的纯净度对其性能、强度及耐蚀性和抗脆断能力有直接的影响。对高质量不断增长的要求促使炼钢生产者不断提高产品的纯净度。非金属夹杂物控制技术是现代纯净钢生产的重要内容之一。夹杂物的来源与炼钢、二次精炼、连铸及轧钢、热处理等工艺过程密切相关，同时受设备、操作、工艺、管理等因素的影响。 吹氩钢包和RH真空精炼装置是目前应用广泛的两个主要精炼反应器，连铸中间包已成为去除夹杂物的重要场所，但目前对这几个反应器中夹杂物行为的认识还远没有达到期望的程度，因此，开展精炼和连铸反应器内夹杂物行为研究不仅具有重要的科学意义，而且对纯净钢的生产具有重要的现实指导意义。本论文采用物理模拟的研究方法对上述三个反应器内夹杂物的物理行为进行研究。 首先确立了模拟夹杂物选择的理论标准，以保证模型与原型夹杂物的运动相似，即找出模型与原型夹杂物尺寸与模型及原型夹杂物的密度、几何相似比及本体密度的定量关系，R<,inc,m>/R<,inc,p>=λ<0.25>(1-ρ<,inc,p>/ρ<,st>)<0.5>/(1-ρ<,inc,m>/ρ<,w>)<0.5>。在此基础上选择一种可以模拟夹杂物的碰撞与长大这一重要物理行为的模拟夹杂物，从而更真实地再现夹杂物在钢液中的行为。 在吹氩钢包的物理模拟中，研究了喷嘴和透气砖吹气条件下，时间、吹气量对偏心底吹钢包内夹杂物去除行为的影响规律，发现通过喷嘴吹气时，吹气8min可将绝大部分的夹杂物去除；而通过透气砖吹气时，较小气量和较大气量分别在8min和16min内可将绝大部分的模拟夹杂物去除，无论是通过喷嘴还是通过透气砖吹气，所有气量在28min内可将能够去除的模拟夹杂物几乎全部去除。在这两种吹气方式下，大气量(14.26×10<-2>Nm<3>/h和16.63×10<-2>Nm<3>/h)均有较佳的去夹杂效果；在较小气量范围内(1.19×10<-2>～3.56×10<-2>Nm<3>/h)，通过喷嘴吹气时存在一个最佳去夹杂气量，而通过透气砖吹气时各气量均有较好的去夹杂效果且相差不大。在较小气量范围内通过透气砖吹气的去夹杂效果要明显好于通过喷嘴吹气。 究其原因，喷嘴吹气时，被钢液循环流输送到近表面层的夹杂物在较小和较大气量范围内分别主要通过斯托克斯上浮和跟随近表面层流体的湍流脉动(湍流扩散)到达渣-金界面而去除。透气砖吹气时，较小气量范围内，夹杂物主要通过吹气所形成的循环流输送夹杂物到钢包近表面层上浮去除以及与大量弥散的小气泡粘附上浮到渣一金界面去除；较大气量范围内，夹杂物的去除方式与喷孔吹气较大气量范围内的去夹杂方式相同。在RH真空精炼的物理模拟中，通过对处理时间、提升气量、真空室内液面高度对夹杂物去除行为研究发现：RH处理12min能去除绝大部分模拟夹杂物；24min可将能够去除的夹杂物几乎全部去除；较大提升气量的去夹杂效果优于较小提升气量的去夹杂效果，但提升气量存在一个最佳值，对于本实验，20Nl/min为最佳的去夹杂提升气量；真空室内的液面高度也存在一个最佳值，本实验中为46mm，表明真空室有一最优的去夹杂真空度。 通过对吹氩钢包和RH装置内夹杂物去除过程的规律进行理论分析，发现反应器内夹杂物的去除行为均服从指数速率公式，该去除过程可以看作是一级反应动力学过程。实验结果也证实了这一点。 对于应用广泛的多流中间包，建立了其内流动特性的分析模型，提出了多流中间包内的活塞区、混合区、死区体积分数的计算方法，并结合一6流圆坯连铸中间包的物理模拟，对已有的四种不同的分析模型和本文所提出的分析模型进行了对比，表明了本文提出的分析模型的合理性。这为多流中间包有效去除夹杂物的优化设计奠定了理论基础。