高品质钢的冶炼典型流程为“转炉→精炼→中间包→结晶器”，冶金反应器内存在着合金-钢、钢-渣、钢-夹杂物、钢-耐材、渣-耐材、钢-空气、钢液凝固和元素偏析等反应和过程，各个化学反应“耦合”发生、互相影响。因此，有必要建立智能模型有效地预测不同反应器内夹杂物成分的变化，准确地在线了解精炼和连铸过程的工作状况，使生产全流程始终处于最佳工作状态，从而确保夹杂物的精准控制，最终提高钢产品质量的稳定性和可靠性。同时，通过模型的优化计算，可以根据不同钢种的性能需求，对钢种的生产工艺进行定制化设计。（1）高品质钢炉精炼过程夹杂物预测研究：− 精炼过程宏观流动数学模拟：计算精炼过程钢液和精炼渣的流场和温度场、夹杂物的运动，同时计算吹氩强度、钢包尺寸等因素对钢包流场、夹杂物运动和去除的影响。− 精炼过程夹杂物成分动力学：研究吹氩强度、钢包尺寸等因素对多元反应速率的影响；耦合计算 LF 炉内“渣-钢-夹杂物-合金-耐材-空气”多元反应过程夹杂物成分变化。− LF 炉内夹杂物尺寸动力学：建立夹杂物生成、长大和去除的尺寸变化多尺度模型，确定不同条件下夹杂物的尺寸变化行为，预测钢中夹杂物的数量变化和尺寸分布规律。− LF 炉内夹杂物预测模型：将夹杂物成分和尺寸动力学计算和宏观流动模拟相耦合，建立 LF 炉精炼过程夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。（2）高品质钢中间包连铸过程夹杂物预测研究− 中间包内宏观流动数学模拟研究：计算中间包内钢液和覆盖剂渣相的流场和温度场、夹杂物运动和去除。计算开浇和换包的非稳态浇注、中间包结构对中间包浇铸过程的影响。− 中间包内夹杂物动力学研究：耦合计算中间包中“渣-钢-夹杂物-耐材-空气”多元反应中夹杂物成分变化，确定中间包内各位置的反应速率。− 中间包内夹杂物预测模型的建立将渣-钢-夹杂物-耐材-空气反应和宏观流动模拟相耦合，建立中间包过程多元反应夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。（2）高品质钢结晶器凝固过程夹杂物预测研究− 结晶器内钢液凝固冷却过程中夹杂物行为研究：通过实验室实验研究钢液凝固和冷却过程中温度变化对原有夹杂物与钢基体的反应的影响，以及不同成分的钢液在冷却和凝固过程中夹杂物新相析出，确定温度变化对夹杂物影响机理。− 结晶器内宏观凝固和流动数学模拟研究：研究结晶器过程钢液、渣相的运动，使用融化模型研究结晶器过程凝固坯壳的凝固和形成，计算夹杂物在钢-渣界面的去除行为。− 结晶器内钢液凝固过程夹杂物动力学研究：计算铸坯凝固过程钢液成分偏析，与保护渣-钢-夹杂物反应进行耦合计算，预测铸坯中夹杂物的成分。计算夹杂物被凝固前沿捕捉行为，预测铸坯中夹杂物的数量和尺寸分布。− 结晶器内钢液凝固夹杂物预测模型的建立：通过将元素偏析、保护渣-钢-夹杂物反应和宏观流动数学模拟相耦合，建立结晶器凝固过程多元反应预测模型，实现铸坯中夹杂物成分、数量和尺寸空间分布的精准预测。（4）高品质钢制造过程夹杂物智能预测模型在工业生产中的应用− 模型的验证和优化：高品质钢制造进行全流程取样调研，对建立 LF 炉、中间包和结晶器内夹杂物反应模型进行验证和优化。− 模型应用：将建立的高品质 LF 炉、中间包

成果简介轴承钢中夹杂物是降低轴承钢疲劳寿命的主要因素之一， 而钢中全氧含量是衡量轴承钢中夹杂物数量的重要指标。 本成果通过优化初炼炉（电弧炉、 转炉）、精炼炉（LF、 RH）、 连铸工艺参数， 开发出氧含量 5-8ppm 的轴承钢， 具体技术包括： 初炼炉终点控制、 脱氧方式控制、 精炼渣控制、 真空处理控制、 连铸技术参数控制等。成熟程度和所需建设条件本项目需要如下工艺流程生产： EAF(LD)→LF→RH(VD) →CC， 生产企业需具备以上生产条件。

在钢铁冶金行业中，超纯净钢生产多通过转炉联合各种精炼炉实现，通过调控转炉渣和精炼渣组分，经由渣金界面反应完成有害杂质（如硫磷）的去除，但该工艺对铁水要求高，周转和冶炼周期长，而且钢液多次转换冶金容器，增加了污染机会；相比而言，感应炉炼钢具有原料适应性强、冶炼成本低、周期短的特点，开发感应炉冶炼超纯净钢技术可以拓宽纯净钢生产途径，可以实现节能降耗，提高钢材产品的市场竞争力。本项目主要提供感应炉炼钢中脱硫和脱磷及同时脱硫脱磷的新技术，通过调控冶炼参数，如冶炼温度、炉渣组分和配比、冶炼流程、

高锰钢和超高锰钢具有超高强度、超高韧性、塑性、耐磨性等的良好结合，一直是新型钢铁材料研发的热点，大量应用于耐磨钢、无磁钢和高强塑性汽车用钢。开发了高锰钢 AOD 冶炼、电渣精炼、二氧化碳与氧气混合吹炼工艺技术，研究了高锰钢低成本生产技术，解析了高锰钢凝固特性，开发了高锰钢凝固组织、偏析、析出物及高温力学性能调控技术，成功生产了 3000mm1000mm340mm25Mn3Si3Al 坯锭。

项目涉及的产品是钛基合金，具体包括钛铁合金、钛铝合金以及钛铝钒合金等，其广泛用于冶金、国防、军工、航空、航天以及生物医学等领域。目前，现有的钛及钛合金等钛材的利用流程仍全是高钛渣/金红石-高温氯化-真空还原-精制-海绵钛-破碎-真空熔炼-钛材这一高能耗、高污染的高成本生产工艺。东北大学在国家973、国家自然科学基金以及企业重大科技攻关等项目的联合资助下，针对现有金属热还原法直接制备钛基合金存在的钛氧化物还原不彻底等技术难题，发明了基于喷吹金属蒸气深度多级还原直接冶炼钛基合金的新技术，并突破了其喷吹金属蒸气深度还原装备的技术难题，建成了吨级规模的基于喷吹深度多级还原装备。成功制备出氧含量低于0.6%的低氧高钛铁；氧含量低于0.1%，氮含量低于200ppm的钛铝合金及钛铝钒合金，目前已完成20kg规模的放大试验，建成了吨级规模的基于喷吹深度多级还原核心装备，进入产业化和推广应用阶段。核心成果已获得国家发明专利６项，整体技术及装备水平世界领先。 项目研究形成了从方法-产品-装备的原始创新，突破直接热还原法制备钛基合金的技术难题，实现了钛合金的短流程清洁制备，为国家安全建设和社会经济建设提供了战略物质保障社会经济效益显著。未来5年，我国特种钢精炼用高钛铁合金用量可达30万吨，若投资建立一条深度多级还原直接冶炼低氧高钛铁的生产线，可实现年产量5000吨的规模，其总产值可达2.5亿元以上，年均创造效益约5000万元。建设一条1000吨规模的钛铝基钛合金生产，其总产值可达2亿元以上，年均创造效益约5000~8000万元。因此项目建设将极大地拉动地方经济。

目前国内由于电费、废钢昂贵，电炉一般需要添加铁水才能保证其经济性，添加铁水量受到铁水供应的影响，较难保证铁水兑入比例的稳定性。采用全废钢冶炼时，各个钢厂都有固定的供氧、供电、造渣制度，冶炼节奏稳定。但添加铁水，尤其是铁水兑入比例不稳定，导致冶炼工艺不容易掌握，电炉炉长对工艺的理解不够，全凭经验操作，冶炼指标受到极大影响。主要体现在：冶炼周期长、电耗高，石灰、氧气、天然气等辅料消耗高。以某厂 110t 超高功率电炉为例：在工艺优化前，电炉兑入铁水比例在 40%

　　全钢型智能试剂柜优势一智能、安全　　全钢试剂柜的特点1、嵌入式系统　　嵌入式系统“试剂柜管理系统V2.0”，液晶显示，触摸屏操作，可监测柜内温湿度，空气质量等信息。　　全钢试剂柜的特点2、外接控制软件　　双模式-可外接控制软件“试剂柜控制软件V2.0”，实现多柜连接管控，试剂出入库管理，查询试剂信息。　　全钢试剂柜的特点3、智能定位层板　　产品需连接外接软件，通过射频技术精准定位到每层、每个孔位，主动识别试剂信息，无需扫码操作，多种孔位可选。　　全钢试剂柜的特点4、多柜并联、系统交互　　嵌入式系统和控制软件可以通过WIFI功能进行远程交互、多柜并联，存储空间无限扩大，试剂信息统计更为便利、准确，导出、打印各式样报表，数据海量存储，长久保存。　　全钢试剂柜的特点5、空气过滤系统　　内置活性炭空气过滤系统，有效解决化学品气味影响实验员身体健康的问题。可更换的过滤材料，大风量风扇、保证内部空气每分钟循环三次。　　全钢试剂柜的特点6、双人双锁　　有效解决试剂的安全管理，符合管理要求。对于常规试剂也可方便的实现单人单锁控制。　　全钢型智能试剂柜优势二经济、方便　　1、超大的存储容量　　JPG-2000试剂柜的单柜存储容量达到了920L，并可多柜并联。　　全钢试剂柜的特点2、可调节层板　　灵活存储，层高调节极为方便，每层可根据需求放置不同规格的试剂瓶。　　全钢试剂柜的特点3、RFID刷卡模块　　通过刷卡及输入密码可方便的开关柜门，IC卡片具有多种样式供用户选择，在断电的情况下具有柜门自动锁止功能，可通过钥匙手动开关柜门。　　4、全模具化设计　　模具化设计降低了客户采购成本，并提高了产品一致性及制造精度，使工件的质量有所改善和提高，加强了标准结构互换性，现场组装方便快捷。　　全钢型智能试剂柜优势三灵活、扩展　　1、智能摄像系统　　无人值守，可实现24小时全天候视频监控，360°无死角，硬盘存储可达30天，并可无限扩充。　　2、UPS电源　　具有断电续航能力，并可根据用户需求定制。　　全钢型智能试剂柜产品展示

成果简介高品质轴承钢的关键之一就是控制其中的全氧含量， 本项目组通过设计合理的脱氧方式、 合适的精炼渣系及相应的工艺调整， 大大提高了轴承钢的纯净度。弹簧钢、 钢帘线钢冶炼难点之一是保证钢中夹杂物充分塑性化。 项目组通过调整精炼渣系、 控制脱氧方式， 成功的实现了夹杂物的塑性化。成熟程度和所需建设条件项目成熟， 主要工艺路线为 EAF(BOF)-LF-VD(RH)-CC（带电磁搅拌或末端轻压下）。技术指标轴承钢 T[O]<6