本项目重点针对国内外大型水电站用特厚高强钢在野外恶劣施工环境下的应用技术和服役安全性难题进行系统研究、技术创新及技术攻关，主要内容包括：1）低预热/不预热、适应大热输入易焊接特厚高强水电钢开发；2）120～150mm高韧性特厚板开发和配套高效焊接技术；3）适应大热输入800MPa级焊材开发；4）满足多制约因素条件下，钢板的成分、组织、性能、焊接性能的预测模型及快速设计方法建立。

　　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。

铸铁冷却壁作为重要的高炉冷却设备得到广泛使用。铸铁冷却壁的生产方法分为砂型铸造和消失模铸造两种方式。传统的铸铁冷却壁生产方法——砂型铸造存在铸造缺陷较多，工人劳动强度大，工作环境差等缺点。为了适应高炉冷却设备的发展需要，河北天宇高科冶金铸造有限公司与北京科技大学联合研制开发消失模工艺生产铸铁冷却壁项目。河北天宇高科冶金铸造有限公司为冶金冷却设备专业生产厂家，有雄厚的技术研发力量和很强的冶金冷却设备制造能力，北京科技大学科研实力雄厚，注重理论与实践的结合，在钢铁冶金等方面已经走在了国际前沿。根据行业发展要求及冶金冷却设备工作可靠、长寿、环保的要求，上述两个单位合作研发了采用消失模工艺生产铸铁冷却壁的相关设备和工艺。

焦炉煤气强化烧结是一项绿色环保的技术，主要利用钢铁焦化厂副产物——焦炉煤气对烧结进行喷吹从而强化烧结过程。2014年，焦炉煤气强化烧结系统开始在梅钢180㎡烧结机投用，鉴于良好的效果，2016年在梅钢450㎡烧结机进行推广使用。该技术的应用，可以减少烧结固体燃料消耗，改善烧结矿转鼓强度和成品率。 该技术可以使烧结过程更加平稳，可以更好地调整烧结料层上下部的热量分配，防止上部热量不足和下部过烧，从而改善烧结矿强度和还原性，有利于大高炉的冶炼和降低高炉焦比和生铁成本；该技术还具有降低炼铁工序温室气体CO2排放量的特点，是一项节能降耗、降低烧结矿和生铁成本并兼具环保特征的绿色先进技术。

氧枪是氧气炼钢的关键设备之一，目前钢铁企业使用的氧枪多为直管氧枪（即标准氧枪）。随着钢铁企业冶炼技术的提高，普遍采用了溅渣护炉工艺技术，由于造渣工艺的改变，直管氧枪不能满足工艺要求，经常造成粘枪，有时粘枪非常严重，达到5～6米长，重达2～3吨，一个助手一个班别抠枪、割枪7～8次，面对高达700～800℃的高温，作业环境恶劣，劳动强度大，存在较大安全隐患。同时由于处理氧枪粘钢需要一定时间，每炉钢将会浪费5～10min，对生产顺行造成影响，极大地限制了产能。 转炉冶炼过程中粘枪是困扰炼钢厂多年的顽症，既缩短了枪龄，增加了喷头的消耗，更增加了炉前工人的劳动强度，是钢厂和氧枪制造厂家多年来未能解决的一大难题。中钢热能院历经多年的潜心研发，开发出拥有自主知识产权的氧枪更新换代产品——大锥度氧枪，该产品集吹氧、溅渣护炉、避免粘枪等功能于一体，有效地解决了氧枪粘枪和溅渣等问题，对提高转炉炼钢的效率，实现高效、快速炼钢具有重大的现实意义，同时极大地减轻了炉前工人的劳动强度。

转炉一次烟气是最具特殊性烟气，其本身存有三大资源：一是烟温高达800—1000℃；二是含CO高达70%以上；三是含氧化铁、氧化钙炉尘高达80—150g/m3。当这三大资源集于一体时，除尘就成为难题。因此，采用喷水降温、净化。目前国内外转炉烟气喷水除尘工艺有OG法LT法及少量半干法。经喷水除尘，转炉烟气三大资源效能则变得最小化：烟气热能不能回收、煤气变成含水煤气，热值降低、炉尘改变了氧化物特性，不能直接返回转炉利用。除尘同时，要消耗大量水资源，并增加电耗。为使转炉烟气资源效能最大化，提升转炉烟气排放达标水平、提升转炉负能炼钢水平，研发不喷水的纯干法转炉一次烟气除尘工艺，并经工业试验验证，该新工艺具有安全性、可靠性、稳定性，在实现烟气除尘净化排放达标的同时，实现经济效益最大化。该新工艺适用于OG法改造、LT法改造、半干法工艺改造、适用于新建转炉。该新工艺具有占地面积小、布置灵活的特点；具有自控水平高、减轻劳动强度等特点。

半挂车的安全性的一个重要环节取决于连接车身与挂车之间车桥的性能。传统的半挂车后桥采用三段式焊接生产工艺，即用25mm左右的钢板弯成方管后，两头再焊接轴头，主要存在工艺过程复杂，且焊缝处质量难以保证等缺陷。“整体热成形车桥”突破传统的分段式加工工艺，与焊接式车桥相比，具有重量轻，刚性好，承载能力强等优点，较好地解决了车桥在使用过程中的易变形、易弯曲、易疲劳断裂和使用寿命低等问题。本研究主要应用于炼钢连铸技术领域，旨在开发一整套适合中小转炉高质量、低成本车桥用管20Mn2钢的成套关键冶金技术，最终能够达到在穿管过程中得到性能良好不同壁厚规格的20Mn2无缝钢管，供下游冷推和热处理生产整体式热成型货车车桥；在节约加工成本的同时满足车桥高强度、良好韧性和抗疲劳性能的要求，整体改善车桥的传动性能，提高车桥使用过程中的安全性。

高强度预应力钢绞线主要用于高架桥梁、大坝、高层建筑、高铁轨道等预应力混凝土结构，由以82B钢为代表的高碳钢盘条生产。钢帘线主要用于汽车、飞机子午胎体、带束层、胎侧增强层及胎圈包布，由72A、82A为代表的帘线钢盘条生产。其主要生产问题是高的中心偏析尤其是中心碳偏析、低的洁净度和不良组织导致的拉拔断裂问题，只有改进工艺，通过全流程技术严格控制中心偏析、提高洁净度、改善组织进而有效提高力学性能才能实现此类钢种的高质量低成本生产。本项目主要应用于炼钢连铸技术领域，从炼钢到连铸到轧制为钢绞线和帘线用钢提供了一套高质量低成本的生产技术。采用本套技术不但能够将钢绞线和帘线用钢盘条综合质量达到用户（钢铁公司和金属制品生产厂家）认可水平，而且显著降低了生产成本，最终实现了钢绞线和帘线用钢的低成本高质量生产。

针对现有烧结工序烟气余热回收技术：烟气余热回收利用率低和稳定性差等问题，研发烧结恒温复合循环烧结烟气余热回收装置对目前充分回收利用烧结工序烟气高、中、低温余热，实现能源梯级合理利用，提高余热回收指标和系统稳定性、保证蒸汽品质，具有重要意义，同时对减少企业占地、简化系统、降低投资、减轻劳动强度也很有意义，是十分必要的。 烧结恒温复合循环余热回收装置较传统冷却机余热回收装置相比，主要优势在于最大限度的回收了烧结工序烟气余热，平均每吨烧结矿产生的烟气余热回收可发电22~26kWh，折合吨钢综合能耗可降低约9~10千克标准煤，CO2减排22kg，从而促进钢铁企业实现节能降耗目标。该指标优于国内现有冷却机烧结余热回收发电技术（每吨烧结矿10~20kWh，折合降低约4~8千克标准煤）。显著的降低烧结能耗，促进国家倡导的低碳经济，具有广泛的应用前景。

该成果采用纳米溶胶结合致密材料，通过湿法喷涂、整体支模成型技术和泵送施工方法，对高炉内衬进行整体密封的一种新工艺技术。纳米溶胶结合与浇注料基质中超微粉在一定温度下形成高韧性纳米莫来石网络结构，随着温度升高强度逐渐增加，大大提高料材料的高温耐侯性，同时无水结合减少水蒸气对碳砖水化破坏，施工后烘干时间比较短；湿法喷涂、整体支模和泵送自流成型工艺技术，施工过程快速便捷，环境无气味粉尘污染。 该工艺从结构上解决传统高炉砌砖存在的三条竖缝和上千条砖缝的缺陷，大大降低了局部热应力和侵蚀应力的集中，炉衬熔损均匀。同时该工艺采用先进的钛护炉和铁水凝固层理念，克服传统高炉护炉困难和铁水凝固层不稳定的现象。 独特的“材料＋先进施工技术＋创新工艺”理念为炼铁用高炉长寿、节能、环保、高效保驾护航。