针对长期困扰微合金钢连铸生产过程频发的铸坯角部裂纹、包晶钢铸坯表面纵裂纹、厚板坯窄面鼓肚与“S弯”及偏离角凹陷裂纹等表面缺陷控制技术难题，开发形成了基于内凸型曲面结晶器和铸坯角部晶粒超细化与组织结构高塑化二冷控温的微合金钢连铸坯角部裂纹控制新技术。

通过对冶金粉尘的矿相结构、碳热还原规律，水浸制卤-钾钠分步结晶分离工艺等的研究，提出了冶金粉尘钾钠锌铅碳热还原与铁分离、富钾粉尘浸取制卤生产氯化钾的资源高效综合利用技术路线，发明了冶金粉尘转底炉碳热还原分离钾钠锌铅工艺技术、富钾粉尘生产氯化钾的工艺的技术，完成了产业化应用成套装备及工艺技术开发和示范应用。

基于智能重载六轴工业机器人，配置适用不同作业工序的末端执行器，实现电炉、精炼炉等的测温取样及连铸结晶器智能实时加渣；

本项目属金属材料加工制造科学技术领域。 随着油气资源开采逐步向高寒地区进军，极地等高寒地区对热轧H型钢等的需求日益增加。北极等气候条件恶劣的高寒地区使用的结构钢要求在-60℃以下具有高的强度、良好的韧性和焊接性能，普通结构钢不能满足要求。热轧H型钢由于其复杂的断面结构和厚度规格范围宽而具有更大的技术难度。马钢自2011年起瞄准该领域开展了关键制造技术研究，取得了技术突破并实现了工程应用。 主要技术创新点为： 1）突破国内外Nb-Ni、V-Ni和Ti-N等微合金化设计技术的限制，首次设计了-60℃条件下低温韧性和焊接性能优异的大H型钢V微合金化与中小H型钢Nb-V复合微合金化经济型合金体系，实现了工业化应用。 2）开发了V和Nb-V微合金化异型坯表面裂纹控制技术，解决了含Nb、V、Al的亚包晶钢异型坯表面裂纹问题，实现了铸坯无清理轧制，形成了高效稳定的异型坯连铸技术； 3）通过有限元模拟、实验室和中试试验，研究了加热、变形与冷却等工艺对晶粒长大、变形渗透、再结晶及相变的作用机制，开发了大H型钢的低温轧制+弛豫-析出-控制相变与小H型钢的高温轧制及超厚规格的变形渗透控制技术； 4）研究了焊接材料强韧性匹配、焊接方法、焊接工艺参数等对热轧H型钢焊接接头微观组织和性能的影响，揭示了焊接工艺、组织和性能间的规律，首次开发了满足-60℃低温韧性要求的V与Nb-V微合金化热轧H型钢焊接技术。 项目申报国家发明专利6项，授权4项，形成企业技术秘密9项，发表科技论文7篇，制定企业标准3项，形成了完整的具有自主知识产权的高寒地区热轧H型钢制造与应用技术，总体水平达到国际先进。 应用该技术，马钢在国内率先开发出-60℃条件下低温韧性和焊接性能优异的高强度系列热轧H型钢，其碳当量为0.34~0.38%，-60℃低温V型冲击功达280J。于2014年6月国内率先取得欧盟CE证书，8月国内首家通过法国Technip公司认证并获得法国道达尔公司全球油气项目供应商资格，实现批量供货，填补国内空白。已开发52个规格的H型钢，翼缘厚度覆盖4.5~50mm，实现了国内最厚规格50mm高低温韧性H型钢的突破。为全球最大的油气结构工程Yamal项目供货近5万吨，成为国内海洋工程龙头企业中石油海工、中海油海工等首选供应商。实现新增产值2.9亿元，新增利税1.7亿元。经济效益和社会效益显著。

北京科技大学张立峰教授团队建立开发的数值模拟方法和仿真技术可以准确地计算并预测钢精炼和连铸过程的工作状况，有利于钢洁净度和铸坯质量的精准控制。建立的模型适用于不同钢铁企业、不同钢种、不同生产流程、不同冶金设备。内容包括：钢包吹氩精炼模拟仿真、RH真空精炼模拟仿真、连铸中间包模拟仿真、连铸结晶器模拟仿真、连铸一冷数值计算、连铸二冷数值计算等。自主开发或升级了相关模型，部分模型包括气泡浮选夹杂物模型、夹杂物碰撞聚合模型、夹杂物凝固捕捉模型、结晶器一冷模型等。

　　一、科学目标 　　阐明电磁场影响金属材料凝固温度点变化本质和内在机制及其对金属材料形核影响规律；在深入认识和掌握热电磁力和热电磁对流生成机制及其对凝固组织和偏析影响机理的基础上，建立热、电、磁、力协同作用下凝固组织和偏析演变模型；提出电磁场与温度场等协同控制凝固组织和偏析，以及电磁场控制应力作用下固态相变制备织构材料等技术原理；为提高我国高品质金属材料的生产水平提供理论和技术基础。 　　二、研究内容 　　（一）电磁场下相变形核机理。 　　研究电磁场下合金材料的凝固过冷行为和电磁场对材料过冷度的影响规律；研究电磁场对界面能的影响规律和电磁场下微结构演化规律，建立合金界面能与电磁场强度间的关系；研究电磁场下液-固、固-固、气-固转变形核机制，建立电磁场下凝固结晶分子动力学模型。 　　（二）电磁场下冶金相变动力学。 　　研究电磁场作用下原子扩散规律，并揭示其微观机制和建立基本模型；研究电磁场作用下相变过程位错和晶界生成和运动行为，建立电磁场与位错运动等的关系；研究电磁场下冶金相变速率变化规律、晶体长大行为及形貌演变、溶质分布规律，建立电磁场下晶体生长基本模型。提出电磁场下凝固组织和偏析控制方法和原理。 　　（三）热、电、磁、应力协同作用下相变界面行为与组织形态演变规律。 　　研究热、电、磁协同作用下凝固多尺度流动与溶质传输规律，及其对凝固枝晶形态等的影响规律并建立相应模型；研究热、电、磁协同作用下两相区及凝固组织演化规律；建立凝固两相区、晶粒组织和偏析变化模型；研究电磁场和应力共同作用时固-固转变界面行为及组织演化规律并建立相应模型。提出电磁场控制金属材料组织的新技术原理。 　　三、申请注意事项 　　（一）申请书的附注说明选择“电磁场作用下的冶金相变机理” ，申请代码1选择E0418（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。 　　（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1500万元/项（含1500万元/项）。 　　（三）本项目由工程与材料科学部负责受理。

邯钢在该项目的实施过程中，通过系统的研究和攻关，研发了一批具有自主知识产权的关键技术，探索出了一套符合该生产线实际、能够有效减少漏钢事故的工艺技术。解决了CSP连铸机漏钢率偏高的技术难题。 自主开发了"偏"正弦振动技术，有效减少了粘结漏钢事故的发生；研制开发了"一墙加两坝"中间包控流装置，使钢液中夹杂物充分上浮，钢液成分和温度更加均匀，并缩小了死区的体积；优化了结晶器热流密度及热流比参数，使偏离角裂纹漏钢问题得到了有效解决；研制开发了邯钢CSP连铸机专用结晶器保护渣，在国内率先实现了CSP连铸机保护渣的国产化。 上述多项降低CSP漏钢率的关键技术应用后，邯钢CSP连铸机漏钢率逐年降低，2005～2008年漏钢率分别为0.26％、0.20％、0.18％、0.11％，连续4年达到了国际领先水平。该项目的成功实施在国内已经引起了广泛关注，为我国相同或相近机型薄板坯连铸工艺技术创新提供了宝贵的、可供借鉴的成功经验。

该项目是钢铁冶金领域重大装备和核心技术自主集成创新的一次突破性跨越，其成功实践在行业内起到了良好的示范效应，带动了异形坯生产技术在世界的发展。用近终型异形坯直接轧制大规格H型钢具有质优、节能、环保的优势，成为国际冶金技术的发展趋势，但存在以下技术难点： (1)"H"型异形坯因其断面复杂，容易出现各种质量缺陷，大规格、超薄异形坯质量更难以控制； (2)异形坯结晶器内流场复杂，对钢水洁净度要求更高； (3)异形坯冷却不均匀，以腹板裂纹为代表的铸坯质量控制等关键技术未取得突破，成为世界性难题。基于以上难点，国内外没有厂家建造大规格（高度>750mm）且超薄（<100mm）的近终型异形坯连铸机，其相关技术属于国际空白。

连铸结晶器液面波动与钢水洁净度有关系吗？

目标及任务： 针对矿热炉烟尘活性硅组分的资源化利用、工业废气CO2低成本捕集，大规模产品转化等问题，研究矿热炉粉尘热碱溶解制备CO2捕集剂（水玻璃）的过程强化技术，实现矿热炉烟尘废弃物的资源化利用；通过高温高粘性流体陶瓷微滤技术的开发，实现CO2捕集剂（水玻璃）制备的高效分离与净化；通过CO2高效吸收与白炭黑结晶耦合控制技术的开发，实现CO2的低成本捕集、大规模固化封存和产品转化；通过陶瓷微滤设备、导流管环流式（DTB）反应结晶设备的过程放大和系统集成，形成CO2低成本捕集与资源化利用冶金矿热炉烟尘联产白炭黑等化学品的集成技术， 建立1万t/aCO2捕集联产白炭黑的示范工程, 为CO2低成本捕集、固化封存与产品化提供技术支撑。 核心科技成果包括： (1) 矿热炉烟尘溶解过程与强化技术 （2） CO2捕集与纳米SiO2结晶耦合控制技术 （3） CO2捕集与结晶耦合反应器的优化 课题开发的“CO2捕集与纳米SiO2结晶耦合控制技术”已在内蒙古东源煤铝技术公司建立了一条3000t/a的中试装置。合成的白炭黑产品附合GB10517~ GB10530-89国家标准，现在装置仍在进行稳产调试与工艺优化，该装置是 “1万t/a高铝粉煤灰制备莫利石材料”工程的配套项目，项目的建立，预计可资源化利用高铝粉煤灰2.5万t/a，利用CO2约0.22万t/a，生产白炭黑3000t/a。 通过“矿热炉粉尘碳化沉淀法制备白炭黑联产碳酸钙工艺技术及装备示范”相关技术开发，不仅可以通过矿热炉粉尘（如铁合金炉产生的微硅粉）的转化、对CO2进行捕集与资源化利用，而且可以拓展至高铝粉煤灰的高值化利用领域。更为重要的是，通过“CO2进行捕集与结晶耦合控制技术”，可以实现CO2的捕集与产品转化。为CO2的大规模捕集与利用提供新的途径。