中國冶金報社
記者 王志 報道
特約通訊員 藍義高 攝影
“我國已是全球公認的鋼鐵強國，普鋼年產量超9億噸、優特鋼達9000萬噸，規模穩居世界第一。”11月13日，東北大學特殊鋼冶金研究所所長姜周華教授在2025中國特殊鋼產業發展論壇上以“高端特鋼和特種合金的研究進展與展望”為題作專題報告。他既客觀剖析我國特鋼產業“大而不強”的短板，又系統呈現團隊在工藝突破、材料創新、智能升級等領域的關鍵成果，為我國鋼鐵產業從規模領先向質量引領跨越提供了重要指引。
圖為姜周華
高端特鋼成突破關鍵
“我國在高端特鋼和特種合金領域，與國際水平仍有差距。”姜周華在報告中客觀分析產業現狀。據介紹，我國特種冶金方法生產的高端特鋼和特種合金年產量僅500萬噸，雖規模不大，卻集中應用于航空航天、核能電力、國防軍工、集成電路等“卡脖子”領域，部分高端產品仍依賴進口。
現有制備工藝也面臨多重挑戰：真空感應爐熔煉時間波動大、返回料利用率低，推高生產成本；電渣重熔過程中鋁、鈦、硼等活性元素分布不均，影響產品穩定性；真空自耗爐工藝窗口窄，易出現黑斑白斑缺陷，難以滿足高端合金量產需求。“這些問題導致我國部分高端合金質量穩定性差，成本高于國際水平，制約了尖端領域發展。”姜周華坦言。
針對產業痛點，姜周華團隊構建“產品—工藝—裝備—服務四位一體”研發體系，以“潔凈化、均質化、細晶化、智能化”為核心，實現全鏈條技術突破。
在工藝優化上，團隊攻克真空感應熔煉關鍵技術，通過物理與數值模擬優化12噸真空感應爐（VIM）溜槽結構，開發“低過熱度控制+鑄模預熱+保溫冒口”多種措施為一體的鑄錠質量控制關鍵技術，解決鑄錠縮孔、疏松問題；創新“碳+鋁/硅/錳+稀土鎂”階梯式脫氧工藝，加快脫氧速度并實現低氧控制。
材料研發方面，多項成果填補國內空白：核級316H不銹鋼通過渣系優化與漸進式固溶處理，助力鞍鋼實現大型電渣扁錠量產，成為世界首例第四代核電用鋼供貨方案；開發基于智能模型、殘余元素和夾雜物控制技術的VIM+VAR的雙真空超純冶煉工藝，制備出“雜質元素極低、夾雜物細小彌散”的高性能超純奧氏體不銹鋼，滿足半導體設備用材國產化急需；自主開發的一體化壓鑄為代表的大型模具鋼材料具有高熱導率、高淬透性、免真空淬火等特點，應用前景廣闊。
智能賦能特鋼產業升級
“人工智能在特鋼領域的應用，絕非單純機器學習，必須是機理、數據與知識的融合。”姜周華強調。團隊構建“機理模型+數據驅動模型+專家知識”融合體系，在多裝備實現智能控制：真空感應爐基于基礎數據與融合模型，實現溫度預測與氧氮含量預測；電渣重熔爐基于機理+數據驅動融合智能模型，可以對氧含量和鈦含量進行預測；真空自耗爐通過電弧穩定性控制，緩解黑斑白斑問題，錳含量預測精度顯著提升。
目前，該智能系統已在撫順特鋼等企業應用，實現爐內氧、氮含量與熔體溫度實時監測，為工藝優化提供精準指導，推動葉片鋼潔凈度與帶狀偏析改善，產品性能對標國際先進水平。
截至目前，團隊技術成果已推廣至全國20余家特鋼企業，在關鍵領域實現產業化突破：撫順特鋼依托合作技術，實現汽輪機葉片鋼系列產業化，屈服強度優于部分進口材料；上海一郎合金生產的GH4169大型環件、GH3030高溫管件，應用于航空航天設備；南京達邁科技基于團隊靶材技術，鎳基靶材全國市場占有率第一；江蘇申源的內燃機氣閥鋼國內市場占有率60%，成為大眾、豐田等車企全球供應商。
“未來將聚焦航空超高強度鋼、航空發動機高溫合金、特種不銹鋼、高端軸承鋼、高端模具鋼等‘卡脖子’材料，推動氫冶金短流程、特殊鋼和特種合金生產全流程的數字化和智能化等顛覆性技術落地。”姜周華表示，將以原創性、顛覆性、引領性技術培育特鋼新質生產力，助力我國特殊鋼產業和合金材料實現高端化、綠色化、智能化轉型，為制造強國建設筑牢材料根基。
