随着我国电力工业的不断发展，大型发电机组的制造的水平不断提高，对我国取向硅钢产品的性能提出了更高的要求。相比于一般钢铁产品，取向硅钢的制造工艺和设备复杂，生产过程影响因素众多，对化学元素和析出相的控制提出了极高的要求，因此被称为“钢铁中的艺术品”。目前，我国能够生产取向硅钢的企业只有宝武集团、首钢集团等少数企业。取向硅钢的磁性能受到钢成分和析出相的影响很大。其中由于其钢中非金属夹杂物和析出相控制存在以下两个难题：（1）取向硅钢在冶炼过程中，钢中化学成分要求实现窄成分控制，尤其是在精炼过程中对酸溶铝（[Al] s ）和钛（[Ti]）含量等的控制。其中钢中[Al] s 和[Ti]含量对硅钢铁损和磁感强度的影响很大，目前取向硅钢的[Al] s 很难稳定的达到的要求，钢中[Al] s 的命中率不高，同时[Ti]控制也不稳定。本项目通过洁净钢的冶炼技术，确定当前取向硅钢中影响硅钢磁性的主要元素为酸溶铝和钛含量，其控制目标为[Al] s =0.0265%±0.001%和[Ti]＜25 ppm。（2）取向硅钢精炼渣成分设计技术。本项目首先通过工业实验数据和热力学计算研究了精炼渣对钢中酸溶铝和钛含量的变化的影响。通过动力学计算，重点研究了钢包镇静过程的不同时刻，钢中酸溶铝和钛含量的变化规律，为取向硅钢冶炼过程中酸溶铝和钛含量的变化的精准控制提供理论指导。本项目得出增加精炼渣碱度可以增加取向硅钢中[Al] s 含量。为了降低取向硅钢中[Ti]含量，应当严格控制精炼渣中 TiO 2 含量。，从而更系统准确地确定了有利于控制取向硅钢中[Al] s 和[Ti]含量的最优精炼渣成分。

采用激光切割技术，完成厚度范围为百微米至十余毫米的多种高硬脆非金属材料（金属/ 非金属等硬脆性难加工材料）的直线、曲线、角型等自由路径的切割、打孔等。其技术创新点在于：（1）可实现   多种厚度、多种材料的切割，且材料规格不局限于板材，管材与弧面材料亦可进行加工。（2）可以直接   实现材料自由路径切割，而不局限于直线路经。（3）切割质量高，对于厚度较薄的材料可以保证较高的   切面粗糙度，对于较厚的材料可以保证切割后切割路径边缘无裂纹产生。（4）具有提供特殊硬脆性材料   精细加工研发工艺方案和设备系统开发的能力。

铁路作为一种现代化交通运输工具，在世界范围内具有广阔的发展前景。目前铁路发展的整体趋势是高速和重载化，对重轨钢质量提出了更高的要求，不仅要求高洁净度，高强度、高韧性，而且必须具有良好的抗疲劳性能。重轨钢生产过程及使用过程中，非金属夹杂物是影响其质量最重要的原因之一，常引起探伤不合、易产生疲劳裂纹等，主要是由于其钢中非金属夹杂物控制存在以下三个难题：（1）夹杂物尺寸大且化学成分复杂；（2）冶炼工艺复杂，尤其在于脱氧及精炼等重要环节；（3）尖晶石类夹杂物突出，严重恶化钢轨性能。因此，合理控制重轨钢中的非金属夹杂物，对重轨钢产品质量的提生及铁路事业的进步具有重要意义。 （1）重轨钢冶炼脱氧及原辅料成分设计技术。重轨钢采用无铝脱氧工艺，但是在脱氧剂的使用方式及用量上缺乏理论指导，因此，重轨钢脱氧过程中必须对脱氧剂的使用方式及用量进行合理优化控制，本项目提出仅在转炉出钢时加入少量硅钙钡脱氧剂控氧，同时配合精炼扩散脱氧，能将钢中 T.O. 含量控制在 10 ppm以下，不仅有效节约了生产成本，而且促进了夹杂物的去除、有效降低了夹杂物的尺寸。在重轨钢冶炼原材料的控制方面，国内企业生产时更倾向于买价格低廉的铁合金等原材料，从而降低生产成本，但是对于铁合金及铁合金对重轨冶炼的影响研究几乎为空白。本项目提出了使用低铝铁合金，降低钢中的酸溶铝含量，抑制钢中高 Al 2 O 3 夹杂物的形成，从而提升夹杂物变形能力，有效防止因脆性夹杂物造成的疲劳缺陷。 （2）重轨钢中硫化物夹杂控制技术. 由于 MnS 有良好的变形能力，而且重轨钢轧制过程中变形量大，MnS 夹杂物可能延伸很长，可能成为夹杂物超标和引起超声波探伤不合的重要原因之一。此外，大尺寸长条状 MnS 可能成为裂纹的起点，在应力作用下首先在和钢基体的交界处形成裂纹源。本项目首先通过优化精炼造渣制度进一步去除钢中 S 含量，提出将钢中得 S 降低到 40ppm 以下。其次，通过对重轨钢连铸坯及钢轨硫化物的分布进行研究分析，从而对冷却制度进行优化，提出先若冷后强冷的原则，使激冷层优先析出的大量细小的 MnS，减小其他凝固区的 S 的压力，从而来控制重轨钢中硫化物。此外，还提出了使用 CSC（Comparison-Segmentation-Combination）方法，计算了 MnS 在不同温度下在不同温度范围内的准确的热力学生成曲线，并研究了热处理工艺升温速率、保温温度和保温时间等对 MnS 夹杂物的影响，促进已生成的长条状 MnS 向弥散的纺锤形转变，从而达到控制 MnS 形态的目的。 （3）重轨钢中尖晶石类夹杂控制技术 重轨钢采用无铝脱氧工艺，但是钢中发现MgO-Al 2 O 3 夹杂物，且部分尺寸较大，严重影响产品质量。本项目首先对重轨钢中尖晶石夹杂物的形成机理进行研究，得出重轨钢中危害较大的尖晶石类夹杂物来源于钢中复杂氧化物夹杂在降温冷却过程中的析出，从而提出使用低铝低镁合金，VD 前扒渣降低耐材侵蚀等减少夹杂物中 Al 2 O 3 和 MgO 含量，抑制尖晶石夹杂物的析出。此外，VD 前扒渣也有利于控制复杂氧化物夹杂中 CaO 含量的成分，对控制夹杂物的尺寸及提高产品质量有重要作用。

石油和天然气是重要的能源矿产和战略资源，与国民经济、社会发展和国家安全息息相关。在石油天然气的运输过程中，管道输送具有经济性、安全性和连续性等优点。管线钢主要用于加工制造油气管线，性能上要求高强度、高韧性、良好的焊接性能和良好的抗腐蚀性能。而非金属夹杂物是影响管线钢性能的主要因素之一，主要危害有：（1）会造成水口结瘤，影响生产顺行；（2）能够能够导致管线钢产生疲劳裂纹；（3）会影响管线钢的冲击韧性；（4）会降低管线钢的抗腐蚀性能，尤其是 A 类和 B 类夹杂物，会造成氢致裂纹的产生；（5）会恶化管线钢的焊接性能。因此，开发了管线钢中非金属夹杂物控制关键技术，为我国管线钢产品质量的提升做出了贡献。 （1）管线钢精准钙处理模型以及在线指导软件。钙处理是管线钢夹杂物的最主要方式，通过钙处理能够将 MnS 夹杂物改性为 CaS，将 Al 2 O 3 为主的夹杂物改性为钙铝酸盐，从而降低夹杂物对管线钢性能的危害。然而在大部分企业生产过程中，钙处理过程的钙线喂入量都缺乏一个标准，主要是依靠经验进行操作。由于各炉次的钢渣成分和温度等的差异，导致不同炉次间的钙处理效果波动很大，有些炉次钙处理后产品性能还发生恶化。本项目建立了管线钢精准钙处理模型，通过对管线钢不同钢液成分和温度条件下钙处理窗口进行的计算，确定了管线钢的不同成分条件下最优的喂钙线量。与国外同类型模型相比，考虑的工艺条件更完全，考虑的反应物和产物也更全面，因此也更接近生产实际，准确率更高。同时，以管线钢精准钙处理模型为基础开发出了钙处理在线指导软件，可实现管线钢生产过程中针对每一炉次的工况条件进行精准喂钙量的在线指导，并已实现了在管线钢生产中的在线应用，计算结果更直观。 （2）低钙含量处理控制管线钢 B 类夹杂物技术。传统的管线钢钙处理一般都是采用高钙处理路线来使夹杂物改性为高 CaO 含量的较高熔点钙铝酸盐，如图 2中窗口 B 所示。但是在高钙含量处理时容易在钙处理后生成大尺寸钙铝酸盐夹杂物，而且在钙处理后的过程中由于钢中 Ca 的挥发或者钢液二次氧化的消耗，钢中钙含量会有所降低，导致高熔点钙铝酸盐往液态钙铝酸盐转变，当尺寸较大时会在轧板中形成 B 类夹杂物，危害产品性能。因此，本项目从另一角度考虑，开发了低钙含量处理控制管线钢 B 类夹杂物技术，如图 2 中窗口 C 所示，即高 Al 2 O 3一侧的 50%液相点至 100%液相开始点所对应的 T.Ca 含量范围。在此情况下，夹杂物由部分液相和部分固相组成，这样既不会在浇铸过程发生水口结瘤，又不至于在轧制过程中形成 B 类夹杂，同时由于喂入的钙含量较低，整体上夹杂物尺寸要更小。此技术应用到企业的管线钢生产实践中，能够有效减小夹杂物尺寸和降低 B 类夹杂物评级。 （3）含 Ca 硅铁钙处理技术。在管线钢生产过程中会添加大量的合金，合金的纯净度会对钢液成分甚至钢中夹杂物产生重要影响，一般来说这种影响是有害的或者是无用的。本项目针对硅铁合金中含有一定量的 Ca，通过研究变废为宝，开发了含 Ca 硅铁钙处理技术，并应用于管线钢的生成，实现了用硅铁合金代替钙线来进行管线钢夹杂物的钙处理改性，降低生产成本。首先通过钙处理模型计算得到夹杂物改性所需的钙含量，然后在总的硅铁加入量不变的情况下根据硅铁合金中的 Ca 含量计算得到在出钢工序和钙处理工序的硅铁合金分配量，进而实现夹杂物的精准钙处理改性，如图 3 所示。此技术的优点包括：（1）总的硅铁合金加入量不变，不会增加额外成本；（2）减少甚至取消了钙线的喂入，降低了生产成本；（3）硅铁合金钙处理过程钙的收得率高，而且不会造成钢液的喷溅，因此不会恶化钢液的洁净度。

洗涤剂制造相关专业、领域人才

助剂与试剂制造相关专业、领域人才

随着我国电力电机行业的迅猛发展，对资源和能源的高效利用提出了更高的挑战。无取向硅钢是广泛的用于电机和发电机铁心的软磁材料。铁心材料的优异能够直接影响电机和发电机的效率和能耗。影响无取向电工钢磁性能的主要因素有杂质元素的含量、夹杂物的种类尺寸含量、织构类型、晶粒尺寸、表面状态等因素。由于受限于目前所掌握的炼钢方法的不足，尚不能完全将钢中的 C、O、S、N 等元素去除。这些夹杂物和析出物在脱氧过程、钢液凝固过程以及轧制热处理过程形成和转变。这些残留在钢中的元素最终大部分以碳化物、氧化物、硫化物、氮化物以及他们之间的复合夹杂物形式存在。一方面，这些夹杂物和析出物会在无取向硅钢磁化过程中阻碍磁畴壁的移动，影响磁性能；另一方面，在再结晶退火过程中，这些夹杂物和析出物还会促进不利取向织构形核和阻碍晶粒长大，从而恶化无取向硅钢磁的组织，恶化磁性能。因此如何控制这些夹杂物的种类、分布、尺寸等因素对于减小这些夹杂物和析出物对无取向电工钢的磁性能的影响就显得尤为重要。（1）不同化学成分体系无取向硅钢的关键夹杂物和析出物预测。无取向硅钢作为一种功能材料，其最关键的性能指标是磁性能，包括铁损和磁感应强度。化学成分体系是影响其磁性能的最关键因素。由于不同牌号，不同生产工艺生产出的无取向硅钢，其中的夹杂物和析出物的种类、形态、尺寸和数量相差很大。而不同种类的夹杂物和析出物的控制方法又不相同。本项目中通过大量分析不同性能和不同成分体系的无取向硅钢样品、采用透射电镜、场发射扫描电镜、ASPEX 自动扫描电镜对无取向硅钢成品中的微米、亚微米和纳米级夹杂物和析出物进行定量分析。并通过商业热力学计算软件 FactSage 对不同成分体系下夹杂物和析出物种类进行预测分析。从而能够预测不同成分体系的无取向硅钢中应该控制的关键夹杂物和析出物种类。（2）无取向硅钢中钙处理控制硫化物技术。钙处理是钢铁工业中最常用的改性夹杂物的手段之一。但是通常来说，向钢中加钙是为了将固态的 Al 2 O 3 改性为液态的钙铝酸盐，以避免水口结瘤现象的发生。但是同时钙和硫具有很强的结合能力，可以与硫元素反应生成 CaS，这样可以避免在无取向硅钢中生成细小的(Mn,Cu)S，影响磁性能。由于钙加入钢中首先会和钢中的 Al 2 O 3 反应，过量的钙才会和硫反应。钢中的氧含量的多少影响着向改性硫化物所需要的钙含量。我们通过热力学分析和实验发现，在降温过程，钙铝酸盐还会和钢中的溶解铝和溶解硫反应，生成 Al 2 O 3 +CaS。通过理论分析，确定了能够完全将硫控制的最少加钙量。图 2 所示为不同的 Ca/S 对铁损的影响，通过合适的加钙量，可以有效减少细小(Mn,Cu)S 的数量，从而改善磁性能。但是值得指出的是也要尽可能在钢液下去除生成的钙铝酸盐，因为大尺寸的夹杂物会在再结晶过程诱导{111}织构生成，从而对磁性能不利。（3）无取向硅钢中铈处理控制硫化物技术。稀土元素和氧、硫也具有的很强的结合能力。因此也可以用来改性钢中的非金属夹杂物。但是，稀土也面临着与钙改性夹杂物同样的问题，既可以和钢中的硫反应，还可以和氧元素反应。而目前对于稀土改性夹杂物的研究都停留在定性的解释上。本研究通过实验室实验，详细的研究了不同铈含量和氧含量对铈改性夹杂物和控制无取向硅钢中细小硫化物的影响。最终建立了稀土改性夹杂物成分预测模型，此模型的预测结果与实验结果一致。根据此模型结果，可以得出图 3所示不同 T.Ce/T.S.对固硫率的影响。当 T.Ce/T.S.>2.9 时，可以有效控制细小的硫化物。

钢中非金属夹杂物破坏了钢的连续性，是钢产生裂纹破坏的祸根。一般把粒径大于 50μm夹杂物称为大型夹杂物。这种夹杂物占钢中夹杂总量的 1%，但对钢质量危害最大。如何把大型夹杂物从钢中捕捉并从钢中分离出来，这是首要解决的问题。为此，原冶金部科技司于1982 年下达“钢中大型非金属夹杂物”的研究课题。大样电解是用于分析钢中大于 50μm 非金属氧化物的一种方法。本方法是由电解、淘洗、还原、磁选、分离、照相、分级等部分组成。主要设备包括：钢样电解、碳化物分离、还原设备、显微照相及分级等系统。技术特点：1、电解试样大，捕捉钢中夹杂物效率高；2、采用较低成本的电解液；3、电解槽结构便于处理阳极泥；4、采用物理方法分离碳化物，操作简便，效率稳定，夹杂物回收率高；5、采用还原好磁选方法来分离夹杂物。1985 年通过冶金部鉴定，鉴定认为：本方法在电解液、电解槽结构、淘洗设备等方面均有特色，与国外（日本）同类型分析设备相当，填补了我国的空白，1999 年获国家冶金工业局科技进步三等奖。

钢中非金属夹杂物破坏了钢的连续性，是钢产生裂纹破坏的祸根。一般把粒径大于50μm夹杂物称为大型夹杂物。这种夹杂物占钢中夹杂总量的1%，但对钢质量危害最大。如何把大型夹杂物从钢中捕捉并从钢中分离出来，这是首要解决的问题。为此，原冶金部科技司于1982年下达“钢中大型非金属夹杂物”的研究课题。大样电解是用于分析钢中大于50μm非金属氧化物的一种方法。本方法是由电解、淘洗、还原、磁选、分离、照相、分级等部分组成。主要设备包括：钢样电解、碳化物分离、还原设备、显微照相及分级等系统。技术特点：1、电解试样大，捕捉钢中夹杂物效率高；2、采用较低成本的电解液；3、电解槽结构便于处理阳极泥；4、采用物理方法分离碳化物，操作简便，效率稳定，夹杂物回收率高；5、采用还原好磁选方法来分离夹杂物。 1985年通过冶金部鉴定，鉴定认为：本方法在电解液、电解槽结构、淘洗设备等方面均有特色，与国外（日本）同类型分析设备相当，填补了我国的空白，1999年获国家冶金工业局科技进步三等奖。 应用范围：该设备主要用于分析钢包精炼、连铸中间包、铸坯钢中大型非金属夹杂物，通过分析研究各阶段钢中夹杂物来源，提出有针对性措施，改进工艺，提高产品质量。