为进一步降低和控制某钢厂由BOF→LF→VD→CC工艺流程生产的GCr15轴承钢中的非金属夹杂物，提高产品质量，首先通过全流程系统取样、夹杂物自动分析扫描以及热力学计算等方法对该工艺生产的轴承钢中夹杂物的特性和演变规律进行了研究。结果表明，LF化渣时夹杂物主要为MgO-Al ₂O ₃和Al ₂O ₃，LF出站时演变为CaO-MgO-Al ₂O ₃和CaO-Al ₂O ₃，尺寸主要分布在1~5 μm；VD软吹后夹杂物主要类型不变，但数密度由LF出站时的16.53 个/mm ²降低至14.02 个/mm ²，夹杂物去除率约15.2%；中间包中夹杂物数密度又上升至16.39 个/mm ²，夹杂物类型仍主要为CaO-MgO-Al ₂O ₃和CaO-Al ₂O ₃，其中1~2 μm和＞2~5 μm占比分别为62.8%和35.6%。铸坯中CaS复合型夹杂物明显增多。热力学计算解释了以上夹杂物的产生原因，表明，当 w［Al］ _s为0.02%时，MgO-Al ₂O ₃稳定存在对应的Mg含量变化区间较大，为0.000 3%～0.01%，因而，GCr15轴承钢生产过程中容易生成MgO-Al ₂O ₃或CaO-MgO-Al ₂O ₃类夹杂物。LF出站、VD软吹后、中间包钢水的（T.Ca）/（T.O）分别为0.39、1.0、0.62，位于生成五类钙铝酸盐的理论钙氧比范围（0.13~1.25），因此，检测到大量的钙铝酸盐夹杂物。钢液冷却过程中夹杂物发生了转变，液态钙铝酸盐夹杂消失，而MgO·Al ₂O ₃和CaS夹杂明显增多。

航空航天、能源、石油化工、船舶、轨道交通、新能源汽车、节能环保、电子信息等领域的高端装备产业发展强劲，对特殊钢和特种合金材料的质量和性能提出了更高的要求，需求量激增。因此，最近十几年我国特种冶金行业得到了快速的发展。首先，分析和总结了我国上述高端装备制造用超高强度钢、高温合金、耐蚀合金、耐热钢、特种不锈钢、高性能轴承钢、工模具钢以及精密合金等的新需求。其次，分析了传统特种冶金流程和几种特冶新流程的发展现状与趋势，重点强调了与转炉/电弧炉炼钢流程相结合可以为电渣重熔和真空电弧重熔提供高洁净的自耗电极，也可以为真空感应炉提供纯净原材料，用连铸坯作为自耗电极的抽锭式电渣重熔后接轧制工艺的电渣短流程可以显著提升生产效率和降低生产成本。同时，也简要介绍了高氮不锈钢冶炼的双联工艺和工模具钢的粉末冶金和喷射成形工艺流程。再次，分析和总结了我国特种冶金产业发展现状，以及新技术和新装备的进展情况。最后，对未来十年我国特种冶金的技术发展提出了建议和展望。

作为先进航空发动机不可缺少的核心部件之一，镍基单晶涡轮叶片（简称单晶叶片）的空心结构尺寸精度、合金元素的分布均匀性和表面及内腔冶金质量等要求极为苛刻。研究发现，定向凝固过程中温度梯度的控制直接影响单晶叶片性能和质量，能否持续获得稳定热流成为定向凝固技术的关键。随着计算机技术的不断进步，数值模拟已经成为单晶叶片定向凝固研究的重要手段之一。首先，对单晶叶片制备技术进行了介绍，分析了定向凝固过程中的传热方式。其次，总结了数值模拟界面换热系数边界条件的优化方法，重点介绍了Beck非线性估算法和有限差分法在界面换热系数求解中的应用，证明了两种方法均可以对铸件/型壳间的界面换热系数进行求解，有效提升了温度场模拟的准确性。最后，对定向凝固过程温度场数值模拟的研究进展进行了追踪，总结归纳出了工艺参数对温度场的影响规律。基于对镍基单晶涡轮叶片定向凝固过程温度场数值模拟研究进展的分析，提出了定向凝固工艺优化方向以及相关技术后续的发展趋势，以促进单晶涡轮叶片的高质量研发。

在钢铁行业面临转型升级的新常态形势下，借助智能装备驱动钢铁产业向绿色高端化发展，有望实现钢铁生产组织的最优化。连铸中间包实现恒温、低过热度浇铸可有效改善钢材质量，为此发展中间包加热技术十分必要。针对近年来日益受到重视的中间包等离子体加热技术的相关热点问题，系统阐述了其加热原理和设备特点，介绍了等离子体加热技术国内外设备、冶金功能研发以及应用进展状况，重点分析了等离子体加热技术对中间包内钢液流场、温度场、夹杂物去除、钢液化学成分的影响，以及实际应用冶金效果。基于对等离子体加热技术研究和应用的深入认知，探讨了国内自主研发新型中空石墨电极加热过程发现的新问题，以及进一步提高其冶金效果的途径。分析表明，国内自主研发的中空石墨电极等离子体加热装置，更好的适配了国内钢铁行业变革需求，是解决浇铸钢水过热度不稳定、钢水洁净度水平低和钢水组织成分不均匀问题的有效途径，补齐精准定位“一键加热”中间包的智能化短板。

介绍了某钢厂采用120 t转炉→LF炉→扒渣/捞渣→LF炉→VD炉→板坯连铸工艺生产超低温压力容器用9Ni钢的冶炼实践情况，采用转炉+LF炉脱碳脱磷工艺，控制转炉出钢w［P］≤0.009%、w［C］≤0.05%，炉后平均脱P率74.3%，平均脱碳率51.2%，生产过程中，P的控制难度相比C的控制难度大。采用扒渣工艺下钢水的平均返磷率为16.89%，而捞渣工艺下钢水的平均返磷率为22.61%，扒渣工艺下钢水的返磷率低，但生产节奏长15～20 min，钢水重量损失平均增加3.1 t/炉。镍板由转炉废钢槽加入调整为全部由LF炉加入后，Ni平均收得率提高了3.74%。通过对生产工艺的优化，中间包钢水P、S、N、T.O、C满足内控要求，钢水纯净度高，铸坯低倍中心偏析达到C类1.0～1.5级，表面质量良好，轧制钢板在-196 ℃下性能优良。

采用试验和热力学计算相结合的方法研究了不同合金化工艺对18Cr超纯铁素体不锈钢精炼过程夹杂物的影响。试验结果表明：18Cr超纯铁素体不锈钢钛合金化前的夹杂物类型为CaO-Al ₂O ₃-MgO，钛合金化后夹杂物类型转变为了CaO-Al ₂O ₃-MgO-TiO _X。铌钛双稳定（Ti：0.181%，Nb：0.147%）合金化后的炉次夹杂物数量密度和夹杂物中TiO _X的重量百分比都要低于钛单稳定（Ti：0.324%）的炉次。

Φ1 200 mm S355NL/Q355NE钢(Ceq 0.38～0.41)连铸圆坯的生产流程为100 t KR-BOF-LF-RH-R18 m连铸。采用全保护浇注、精确冷却工艺、三段式电磁搅拌、缓冷工艺等技术措施,过热度控制在15～45℃,拉速为0.14～0.20 m/min,电磁搅拌300 A/2 Hz,二冷比水量0.20 L/kg,圆坯入坑缓冷时间≥72 h,出坑温度≤300℃。检测结果表明,[O]≤0.001 8%、[H]≤0.000 08%;铸坯中心疏松≤1.5级、中心裂纹≤1.5级、缩孔≤0.5级;全截面碳含量极差≤0.07%;圆坯成分、低倍、表面均满足标准要求。圆坯经用户锻造成壁厚450～550 mm的风电法兰后,夹杂物、力学性能、内部探伤等质量指标检测结果,完全符合技术规范及用户使用要求。

对钢厂采用90 t转炉冶炼超低磷钢(%/:<0.03C,<0.010P,<0.015S,<0.06Mn,<0.02Cr,<0.02Ni),转炉终点钢液温度偏低、过氧化严重，需经过LF升温精炼等问题，进行了工艺优化试验研究，结果表明：转炉(0.018%～0.025%P)出钢过程中使用石灰和精炼渣，形成二元碱度为7、<0.5%P2O5炉渣，可使钢包钢水脱磷率达到75%,成品磷含量低于0.010%,冶炼时间缩短3～4 min。同时，转炉吹炼终点钢液温度升高，钢包脱磷率呈降低趋势，转炉最佳终点温度为1630～1655℃。通过采用钢包精炼脱磷技术，超低磷钢冶炼流程缩短为转炉吹炼→RH处理→连铸，减少LF精炼工序。

针对目前在电渣重熔(ESR)GCr15轴承钢D类夹杂物超标问题，设计不同渣系，并分别借助Factsage软件和经验公式计算了渣系的熔化特性、黏度、电导率等物性参数，采用实验室渣金平衡实验及现场2.5 t电渣重熔实验分析得出：最优ESR渣系为55CaF ₂-25Al ₂O ₃-15CaO-5MgO。使用新渣系平均全氧含量较传统渣系降低41.98%,并且能够降低电渣锭不同位置的全氧含量；对于1～5μm夹杂物个数较原始渣系下降了31.25%。通过渣系对夹杂物调控，改善了GCr15轴承钢中D类夹杂物，评级级别可达到0.5级，能够更好地“净化”电渣锭。

介绍了我国压铸模具钢材料研究新进展。通过研究合金元素对压铸模具材料性能影响，开发出低Si、V及含Ni、Co、W等新型压铸模具钢；通过降低钢中S含量、采用Re改变夹杂形态和优化锻造工艺，材料等向性能达到90%以上；比较常规电渣重熔、气保电渣重熔和真空自耗三种工艺生产压铸材料，钢中N含量由150×10 ^-6、90×10 ^-6和40×10 ^-6，O含量由24×10 ^-6、15×10 ^-6和6×10 ^-6；利用ASPEX Explorer型金属质量分析仪对三种工艺夹杂物指数统计分析，采用真空自耗冶炼的非金属夹杂物数量呈指数减少，并且没有＞5 um的非金属夹杂物，材料冲击性能大幅提升，7mm × 10mm无缺口冲击功可达到450 J；制定高端压铸模具材料显微组织、无缺口冲击评价指标和规范；随着新能源汽车一体化压铸技术发展，未来压铸模具材料应用范围和需求量会越来越大，模具材料向着大型化、超纯净、高精度和长寿命方向发展。

通过对成分计算、熔炼工艺和电渣渣系分析、均质化退火工艺试验等方法，对20 t EAF-AOD-LF-VD- Φ430 mm电极Φ 590 mm ESR锭-均质处理 Φ310 mm锻材流程生产的核电用钢超纯316H工艺进行研究。当成分 (/%)满足 0.042 - 0. 047C, ≤0. 55Si, 1.60-1. 80Mn,17.00 -17. 30Cr,12. 20 ~ 12. 40Ni,2. 50 ~ 2. 60Mo, ≤ 5 x 10 ^-6 H,≤ 30 x 10 ^-6 O, 0. 055 - 0. 070N 时，将 Φ430 mm 电极釆用 CaF ₂ ： Al ₂O ₃: CaO = 60% : 30% : 10% 渣系电渣成 Φ590 mm锭，在1 200 ~ 1 250℃ 经过30 h均质化处理后，能够生产出符合标准的产品，实物夹杂物级别为A,C 0 级,B _细 0.5级 B _粗 0级,D _细1.0级,D _粗0~0.5级,Ds (0-0.5)级;铁素体含量≤ 0.5%。

基于国内特殊钢冶炼高强钢技术的发展及现状、对抚顺特钢生产的高强钢、超高强度钢及超高强度不锈钢特殊冶炼技术工艺进行简要分析研究。简要介绍了目前抚顺特钢超高强度钢领域典型新材料特殊熔炼技术和制备工艺流程，分析讨论了高品质特殊钢目前工业化生产技术瓶颈及发展现状。

针对滚动轴承特点、轴承钢类型以及国内外轴承钢差距，本文对国内外高端装备用轴承需求、国内外轴承钢品种、轴承钢生产装备与冶金质量、轴承钢热处理技术以及轴承钢质量性能评价技术等发展现状进行了综述，指出了国内外高端装备用轴承钢在冶炼流程的超纯净控制、新型热处理技术和新型轴承钢研发对提升轴承长寿命的巨大作用，提出了未来基于夹杂物、碳化物和基体组织细质化、均匀化和稳定化的传统轴承钢质量性能提升、髙性能热处理研发、新型轴承钢材料创新以及加强抗疲劳基础理论研究的发展方向和大幅度提升轴承钢接触疲劳寿命的发展目标。

40CrNi2Si2MoV马氏体钢中大尺寸碳化物存在会影响其力学性能，通过成分设计优化和合理的热处理工艺可以有效提高材料的强韧性。研究了M6C碳化物在不同淬火温度（860~1150 ℃）下对超高强度钢力学性能及显微组织的影响，并通过SEM、TEM等表征方法对M ₆C颗粒尺寸、数量及成分的演变进行了研究。结果表明，大尺寸M ₆C颗粒使超高强度钢韧性降低，880 ℃淬火试样中的M ₆C颗粒尺寸较大（~400 nm），容易在大尺寸M ₆C周围造成应力集中，减弱了基体与M ₆C碳化物的结合力，易在M ₆C碳化物周围萌生裂纹，致使材料发生断裂。随着淬火温度升高，试验钢中M ₆C颗粒尺寸减小、数量降低，且提升了M ₆C颗粒中Si的浓度，M（Fe、Mo、Ni、Co） ₆C中原子被Si取代，提升了M ₆C碳化物的稳定性；1050 ℃ 淬火温度试验钢中M ₆C颗粒尺寸为25 nm，同时抑制原始奥氏体晶粒（8.5 μm）长大，试验钢抗拉强度为2227 MPa，伸长率为7.0%，实现良好的强韧性匹配。

125ksi钢级15Cr超级马氏体不锈钢具有优良的高强度、高韧性匹配与耐CO2腐蚀性能，是深度＞7 000 m深井油井管的候选材料。从成分设计、生产工艺、组织调控等方面，论述了15Cr超级马氏体不锈钢油管的高强高韧综合控制技术。成分控制方面，采用无δ铁素体成分设计， w[Cr]取15%， w[Ni]取6.5%~7%， w[C]取0.01%~0.03%， w[Cu]取1.25%~1.5%，Cr、Ni元素合理匹配是降低δ铁素体含量的主要因素，C、Cu含量的合理匹配是获得高强高韧力学性能的关键因素。冶炼工艺方面，研究了电弧炉钢杂质元素的影响，结果表明，V、N、Al杂质元素会增加15Cr钢的硬度，将回火温度提高至550~575 ℃，能够降低硬度保证韧性。热加工成型方面，通过热变形试验，获得了15Cr钢的动态再结晶规律，制定了无缝管热穿孔成型变形温度1100~1150 ℃，能够获得细小的再结晶晶粒。组织性能调控方面，通过热处理工艺研究，确定了正火温度采用950~980 ℃，即能保证晶粒尺寸不明显长大，又能获得高强度与高韧性的匹配。

采用电弧炉生产工艺，控制废钢/铁水比为80%以上，开发出长寿命机器人谐波减速机柔性轴承用钢，从非 金属夹杂物、奥氏体晶粒度、碳化物带状组织方面对比柔性轴承用和传统滚动轴承用钢的冶金质量，并利用旋转弯 曲疲劳试验的方法测试柔性轴承用和传统滚动轴承用钢在107 循环周次条件下的疲劳强度。机器人谐波减速机柔 性轴承用钢的w［O］＜0. 000 4%，w［Ti］＜0. 001%，A类硫化物类非金属夹杂物≤1. 0级，B类和D类氧化物类非金属 夹杂物≤0. 5级，极值统计法预测最大球状夹杂物的尺寸＜30 μm，检验结果表明柔性轴承具备超高纯净度。通过在 冶炼过程增加Al和N的元素含量，柔性轴承用钢具有10级的奥氏体晶粒度，远高于传统滚动轴承用钢的8. 5级晶 粒度。通过延长高温扩散时间，7. 1和7. 2级别的碳化物带状组织占比要高于传统滚动轴承用钢，超高晶粒度和碳 化物带状组织的带宽减小表明柔性轴承具备超高组织均匀性。柔性轴承用钢在107 循环周次条件下具有超高旋转 弯曲疲劳强度为1 016 MPa，疲劳寿命略高于传统滚动轴承用钢。

为探讨超高强度不锈钢的应力腐蚀开裂行为，采用Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢为研究对象，利用OM、XRD、TEM等测试手段，结合腐蚀疲劳试验，研究了Nb微合金化对Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢腐蚀疲劳性能的影响。结果表明，试验钢在3.5% NaCl溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性，其应力腐蚀开裂机理为氢致开裂和阳极溶解的混合机制。Nb微合金化提高了钢的腐蚀疲劳性能，钢中添加0.11%的Nb后，钢的腐蚀疲劳强度由440 MPa提高至495 MPa，其主要原因是， Nb微合金化可以细化钢的晶粒尺寸，促进钢中不可逆氢陷阱NbC的析出，增加了钢中原奥氏体晶界总量、小角晶界所占比例、Σ3晶界数量、奥氏体体积分数等。

研究了S46500超高强度不锈钢在982 ℃固溶保温后，经水冷至室温、冰冷（0 ℃）和深冷（-73 ℃）三种不同的冷处理方式的试样，再经时效处理（510 ℃/4 h），对其组织和性能的影响。结果表明：经过-73 ℃深冷处理与冷却至室温的试样相比，拉伸强度和屈服强度分别提高292 MPa和295 MPa。塑性和韧性略有下降，延伸率从13%（室温）降低到10.5%（深冷）。冲击功从64 J（室温）降低到48 J（深冷）。随着冷处理温度的降低，逆转奥氏体含量逐步减少，室温与深冷相比，奥氏体含量从8.2%降低到6.6%。

通过增加碳含量及Cr合金化的方式提高帘线钢的强度，设计了MT级钢帘线用盘条C97D2-E的化学成分；采用Scheil-Gulliver凝固微观偏析理论建立新凝固传热模型，指导C97D2-E的连铸工艺，解决了连铸坯中心偏析、疏松和内裂等缺陷，优化后半成品的碳偏析指数可控制在1.05以内；采用特殊设计的风口喷嘴配合斯太尔摩风机的“佳灵”装置，进行风冷工艺优化，优化后盘条索氏体片层间距明显减小，索氏体片更加平直，索氏体片层间距控制在89 nm，珠光体团晶粒度更加均匀细小，珠光体团大小控制在20 μm；成品钢丝抗拉强度达到4 089 MPa，扭转过程中无分层，捻制5 000 m无断丝，可满足2×0.30MT规格钢帘线的要求。

通过对真空脱气工艺制备的高洁净轴承钢的化学成分、低倍组织、碳化物不均匀性、非金属夹杂物等冶金质量进行标准检测及评级，并利用Aspex扫描分析仪对钢中的非金属夹杂物的数量、类型、尺寸及洁净度指数等进行定量分析，结合滚动接触疲劳寿命试验结果，建立了非金属夹杂物与轴承钢接触疲劳寿命的关系。研究结果表明，高洁净轴承钢的w［O］≤0.000 5%，w［Ti］≤0.000 8%，大颗粒夹杂物DS≤0.5级，但仍是以夹杂物为主导的接触疲劳破坏机制，其中，氧化物类夹杂尺寸较大，并在夹杂物周围存在孔洞缺陷，易于造成应力集中形成疲劳裂纹。高洁净轴承钢中氧化物类夹杂的最大尺寸控制在10 μm以下，4.5 GPa高接触应力下的额定寿命L10达到1×107次以上，有望取代电渣重熔轴承钢用于高铁、高速机床主轴、风电主轴等高端装备领域。