钢铁工业对我国国民经济的发展和国家建设有着举足轻重的地位。高品质钢具有洁净化、均质化和细晶化的要求，其中洁净化指的是钢中非金属夹杂物。所有钢都有夹杂物的问题，解决了夹杂物的问题就解决了所有钢种的三分之一以上的问题。合金结构钢中的脆性夹杂物会导致产品的开裂失效，非调质钢和易切削钢中硫化物沿晶界析出会导致产品的疲劳伤损，大型铸锻件模铸过程聚合形成的大型夹杂物会导致产品的探伤不合。因此，钢中非金属夹杂物的特征直接影响钢产品的质量和性能，同时高熔点夹杂物会引起钢连铸过程浸入式水口结瘤。钙处理技术是改性钢中非金属夹杂物的最常用、最直接、最有效的方法，在过去的几十年里，钙处理在减少水口结瘤和夹杂物控制等方面一直扮演着无可替代的角色。 然而，由于钙金属本身化学性质活泼以及沸点低等特性，导致工业生产钙处理过程存在着喂钙量经验化、钙合金收得率波动大、改性夹杂物效果不稳定的行业瓶颈难题。因此，有必要针对高品质钢钙处理改性夹杂物的精准性和稳定性开展深入和系统的研究，使钙处理技术始终处于最优效果，准确有效地实现钢中夹杂物数量、成分和形态的稳定控制，为我国高端特殊钢产品质量的稳定提升和自主生产制备提供技术支撑。

中厚板产品广泛应用于油气输送、船舶海工、桥梁建设，压力容器、高强工程机械、建筑结构等行业领域，中厚板产品是国家工业建设、城市建设、经济发展和国防军工的重要支撑材料。而高品质厚板作为中厚板产品中的明珠，主要应用于国家重大工程和重大装备的承压、承重等关键承力部件，如盾构机的刀盘、风电塔筒及门框、风电安装船的桩腿、高层建筑的箱柱底座等，高品质厚板产品质量直接影响国家工程的建设，但长期以来，高品质厚板长期依赖进口，立项之初，其制造技术一直存在三个方面的技术瓶颈，具体如下： 1、连铸坯生产保探伤特厚钢板技术。因铸坯内部缺陷和特厚钢板的压缩比受限等原因，保证特厚钢板的探伤性能要求一直是行业难点，同时此类特厚钢板往往应用于关键的承力部件，如重型装备的盾构机采用180mm以上的特厚板，对其探伤性能要求满足国标Ⅰ级要求。传统采用模铸工艺生产特厚钢板，因其能耗高、效率低，已无法满足绿色高效的制造要求。因此，迫切需要开发低压缩比连铸坯生产保探伤特厚板技术，实现连铸坯生产180mm以上保探伤特厚板。 2、高强韧易焊接厚板制造技术。高强韧易焊接特厚板是决定焊接钢结构服役安全性的关键，如建筑用承力柱、桁架等部位要求100mm以上460MPa级厚板，为了保证钢板的强韧性匹配，传统采用正火工艺生产，因碳当量高，焊接过程中易产生裂纹，对建筑结构的安全性产生较大的隐患。而采用TMCP工艺生产大厚度高强度钢板时，虽然采用低碳当量可改进焊接性，但TMCP工艺生产大厚度钢板组织控制难度大，低温韧性稳定控制的技术瓶颈尚未突破。 3、在线淬火生产高强韧厚板制造技术。在碳达峰、碳中和背景下，为了降低能源消耗并减少碳排放，同时提高产品竞争力，行业内普遍采用在线淬火工艺生产厚度≤50mm以下550MPa钢板，但海洋工程领域的风电安装船的桩腿等行业设计需求厚度≥60mm、强度≥690MPa高强韧厚板，随着世界能源结构调整和我国风电行业的快速发展，对此类产品的需求将更加迫切，但在线淬火工艺生产难以获得全厚度截面的马氏体组织，导致钢板韧性差一直是行业难题。 综上所述，为了满足重大工程对高品质厚板需求，迫切需要突破高品质特厚板生产的关键技术瓶颈！

高端特殊钢具有洁净化、均质化和细晶化的要求，其中洁净化指是钢中非金属夹杂物。所有的钢都有夹杂物的问题，解决了夹杂物的问题就解决了所有钢种的三分之一以上的问题。夹杂物的控制是生产高端特殊钢洁净化控制的重中之重。合金结构钢中的脆性夹杂物会导致产品的开裂失效，非调质钢和易切削钢中硫化物沿晶界析出会导致产品的疲劳伤损，大型铸锻件模铸过程聚合形成的大型夹杂物会到导致产品的探伤不合。因此，钢中非金属夹杂物的特征直接影响钢产品的质量和性能，同时高熔点夹杂物会引起钢连铸过程的浸入式水口结瘤。钙处理技术是改性钢中非金属夹杂物的最常用、最直接、最有效的方法，在过去的几十年里，钙处理在减少水口结瘤和夹杂物控制等方面一直扮演着无可替代的角色。 然而，由于钙金属本身化学性质活泼以及沸点低等特性，导致工业生产钙处理过程存在 着喂钙量经验化、钙合金收得率波动大、改性夹杂物效果不稳定的行业瓶颈难题。因此，有 必要针对高端特殊钢钙处理改性夹杂物的精准性和稳定性开展深入和系统的研究，使钙处理 技术始终处于最优效果，准确有效地实现钢中夹杂物数量、成分和形态的稳定控制，为我国 高端特殊钢产品质量的稳定提升和自主生产制备提供技术支撑。

众所周知，轴承材料中滚动体的技术难度大于套圈，钢球的难度又大于滚子和滚针，而大载荷轴承钢球与其它用途轴承钢球相比具有以下技术难点：①更大载荷：压碎负荷2500kN以上，工作应力1250kN以上，因此对于疲劳失效更加敏感；②更大规格：大载荷钢球规格高达Φ89mm(对应棒材规格为Φ60mm)，钢材组织均匀性控制难度大；③更恶劣服役环境：风电轴承全寿命周期免维护，服役于低温、腐蚀等恶劣环境，要求钢材P含量≤0.010%。 基于以上特点，大载荷轴承钢球要求钢中夹杂物数量少且尺寸小、碳化物细小均匀、P等有害元含量低，目前国内外只能采用模铸工艺生产，但这一工艺存在能耗排放高、生产效率低、制造成本高等问题。因此，开发绿色高效化炼钢-连铸工艺生产大载荷轴承钢球用钢成为行业的追求目标，如能成功攻克可填补国际国内空白，仅金属收得率从模铸的约83%提升至连铸的96%以上。 尽管随着冶金行业的技术不断进步，轴承钢的磷含量、钢水纯净度已不再成为轴承钢质量提升的限制性环节，部分特钢企业也能够采用连铸工艺生产小规格(Φ30mm以下)轴承钢球用钢，但是，如何在高效化转炉(供氧强度达到5.0Nm3/min/t)、快节奏精炼模式下快速将钢水P含量控制到0.010%以内、钢材总氧控制到5ppm以内，同时采用连铸工艺即可稳定生产出大规格长寿命轴承钢球用钢，目前很少有这方面的研究报道。因此，江苏中天钢铁集团特钢公司针对绿色高效化炼钢-连铸工艺生产大载荷轴承钢球用钢，本项目需要解决转炉高效率低磷含量控制、快节奏精炼钢水纯净度控制以及低中心偏析和高组织均匀性控制等科学技术问题及行业共性难题。

搪瓷，广泛应用于轻工、家电、建筑、环保等行业。随着技术进步，一方面，以搪瓷特性的损失为代价，工艺和釉料更简单、绿色、低成本；另一方面，应用的拓展对制品的质量要求却越来越高。国内品种性能单一的搪瓷用钢，极大地制约了行业发展。开展搪瓷用钢的关键技术研究，开发满足要求的多样化产品，对于推动行业技术进步和简单、绿色、低成本、高品质发展，具有重要战略意义。 宝钢研发团队历经二十年研发，开发出多品种搪瓷用钢并量产，完成了从理论到生产，从产品到技术的全面创新，主要成果如下： 构建搪瓷鳞爆风险预测模型，填补理论空白。首次提出判定制品是否有鳞爆风险的理论依据，给出定量评价风险大小的参数、计算及整套实验方法，填补了国际国内理论空白。 创新搪瓷用钢涂搪特性评价方法，弥补评价体系缺失。首次实现欧标氢穿透实验方法的无毒化，解决了欧标实验在国内无法实施的问题；首创钢板表面特性快速评价方法并提出关键指标，填补了钢板特性评价方法缺失。 创新并应用多项关键生产技术，确保搪瓷用钢连续稳定和精细化生产。首次成功实现连铸技术在高氧钢上的突破，改变只能采用模铸生产该类非镇静钢的现状；首发RH大环流增氮技术，实现氮含量的高效清洁控制；开发搪瓷用钢高表面特征要求和高清洁度控制技术，借助传统的连退工艺经济高效获得搪瓷用钢高表面特性，通过系列技术首次精确控制成品碳含量2ppm。 开发多品种搪瓷用钢，最大程度对接用户需求。完成4个系列13个搪瓷用钢牌号的开发，做到种类最全；多个代表性钢种的关键涂搪特性、强度及深冲特性等显著优于国际先进产品，实现性能最优。 项目形成发明专利29项，获授权17项；国际发明专利4项，授权2项；发表科研论文25篇，学位论文7篇，形成技术秘密31项，形成上海高新技术成果转化项目5项，获宝武技术创新重大成果奖一等奖。 项目通过技术创新，取得多项重大技术突破，实现了搪瓷用钢的品种多样化、品质优良化；其中BTC4D-HD的成功研制及批量稳定供货，实现了对免预处理直接一次搪瓷极简工艺的完美匹配，标志着我们掌握了最高端搪瓷用钢的研发及技术，确保了在搪瓷用钢领域的全面持续国际领先。 项目近三年累计新增产值25.7亿元，新增利润4亿元，新增税收4.37亿元，创汇2102.0万美元。20年累计产品销售近200万吨，显著提升了产品质量，为我国搪瓷行业简单、绿色、低成本、高品质发展提供了坚实的材料基础。

连铸坯凝固末端大压下技术是基于连铸坯轻压下技术发展而来，适用于大断面连铸坯的新技术。其利用连铸坯芯部温度高和表面温度低的逆向温度场，通过在连铸坯凝固末端施加大压下量/率，消除/减轻连铸坯的中心疏松和缩孔，全面提高铸坯致密度，从而可突破轧制压缩比的严格限定，替代超厚板坯连铸（600mm 厚）、真空复合焊接轧制、模铸等工艺流程，实现低轧制压缩比条件下厚板与大规格型材的稳定生产。 一套铸轧式连铸机凝固末端大压下装置，是由大压下铸轧机（包括大压下辊和辅助夹持辊）、传动系统、液压润滑系统、气水冷却系统、维修更换系统和电气自动化系统组成。其结合了轧机压下形式和扇形段压下形式的优点，在连铸机扇形段区域有限的空间内，主压下采用轧机结构，辅助压下采用扇形段结构，将二者有机地结合为一个易于更换的整体，外形尺寸与其他扇形段一致；可跟踪铸坯的凝固末端位置灵活选择压下位置，并实现了单道次大于20mm的大压下量，铸坯中心应变速率大于0.04s-1，可有效地消除厚连铸坯的中心疏松和缩孔。

金属凝固过程热模拟技术属于物理模拟方法范畴，它以能够反映连铸坯、铸锭或铸件凝固过程与组织的最小单元（即“特征单元”）作为实验热模拟的关键要素，离线再现特征单元在实际生产条件下凝固的基本条件，形成了基于特征单元的以点见面的金属凝固过程热模拟原创技术。该技术成功地将生产条件下数吨重铸件、数十吨连铸坯以及数百吨铸锭的凝固过程“浓缩”到实验室，用数百克（铸件和连铸坯）和数十千克（大型铸锭）金属进行研究。基于特征单元热相似原理，开发出连铸坯、大铸锭、双辊薄带和热裂纹等一系列生产条件下金属凝固过程热模拟实验装置，为认识生产条件下金属凝固过程的基础科学问题提供了原创性实验手段。

齿轮钢材料是重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料，是钢铁材料中的高技术含量产品，本项目提高材料纯净度、晶粒度稳定性和探伤可靠性，通过电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+惰性气体保护浇注生产方式，有效控制钢中氧、磷、硫含量和其他有害元素含量，从源头上确保材料的高纯净度，同时对锻造与热处理工艺进行创新和改进。 1、纯净度控制：通过控制精炼过程渣系组分，控制夹杂物性质，从而控制材料夹杂物的数量、大小。通过对浇注系统的工艺优化，使钢水浇注速度趋向恒定，避免因为浇注速度不稳定而引起的不均匀分布。采用全密闭氩气保护浇注，避免二次氧化形成的夹杂物，进一步降低钢水中夹杂物。通过提升浇注系统材料及结构设计，避免耐火材料掉入而引起的探伤级别增加。 2、晶粒度控制：晶粒度是齿轮钢的关键技术指标，通过对化学成分的优化设计，匹配不同的晶粒细化元素及含量，控制齿轮钢晶粒度；通过对各种锻后热处理工艺，确保晶粒度稳定。 技术指标如下：氧含量≤10ppm、探伤水平φ0.8mm、EVA≤200、晶粒度950度保温80h级别8-9级。夹杂物水平A类粗≤0.5、细≤0.5；B类粗≤0.5、细≤1.0；C类粗=0、细=0；D类粗≤0.5、细≤1.0；DS≤1.5。

铸铁冷却壁作为重要的高炉冷却设备得到广泛使用。铸铁冷却壁的生产方法分为砂型铸造和消失模铸造两种方式。传统的铸铁冷却壁生产方法——砂型铸造存在铸造缺陷较多，工人劳动强度大，工作环境差等缺点。为了适应高炉冷却设备的发展需要，河北天宇高科冶金铸造有限公司与北京科技大学联合研制开发消失模工艺生产铸铁冷却壁项目。河北天宇高科冶金铸造有限公司为冶金冷却设备专业生产厂家，有雄厚的技术研发力量和很强的冶金冷却设备制造能力，北京科技大学科研实力雄厚，注重理论与实践的结合，在钢铁冶金等方面已经走在了国际前沿。根据行业发展要求及冶金冷却设备工作可靠、长寿、环保的要求，上述两个单位合作研发了采用消失模工艺生产铸铁冷却壁的相关设备和工艺。