本成果针对铁路高速化和重载化发展背景下带来的安全化和长寿化问题，开发了高速和重载钢轨用钢洁净化、均质化和细晶化相关冶金关键技术，为高速轨和重载轨性能提升和安全性提供保障。主要创新点为： （1）基于硅铁和硅钙钡合金中铝和钙元素的洁净度水平，开发了硅钙钡-硅铁合金精准化高效复合脱氧技术，将高速轨和重载轨用钢中总氧含量降低至6.1 ppm的领先水平，显著提升钢轨洁净度。 （2）开发了高洁净钢轨钢中非金属夹杂物精准成分控制技术，突破性提出了非金属夹杂物半液态化的精准成分控制策略，并通过精炼渣和合金成分的协同控制、钢包软吹过程强吹氩搅拌，实现了钢液中大颗粒低熔点非金属夹杂物的有效上浮去除，将大尺寸非金属夹杂物引起的钢轨探伤不合格率降低至0.1%。 （3）开发了大方坯结晶器弱电磁搅拌和末端轻压下协同均质化技术，打破了结晶器强电磁搅拌改善连铸坯元素偏析的传统认识，解决了高速轨和重载轨用钢的大方坯中心偏析和1/4偏析的关键难题，钢轨偏析率降低至1.03%。 （4）开发了高均匀钢轨钢连铸坯控温缓冷技术，首次构建钢轨用钢连铸坯控温缓冷平台，将钢中氢元素的大幅度极限脱除至0.6ppm，有效防止氢致缺陷的产生。 （5）开发了稀土处理钢轨钢性能提升集成关键技术，采用稀土铁合金的稀土加入工艺提升了稀土收得率，显著细化非金属夹杂物尺寸和凝固组织，提升钢轨的综合性能，实现了稀土钢轨的规模化生产。 该成果出版学术专著4部，已获授权专利14项，发表学术论文47篇。该成果实现了包钢高速钢轨和重载钢轨的洁净化和均质化生产，促进了我国铁路钢轨的安全化和长寿化发展，产品广泛应用于“京雄高铁”为代表的高速铁路和“大秦线”为代表的重载铁路，经济效益和社会效益巨大，具有良好的应用前景。

齿轮钢材料是重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料，是钢铁材料中的高技术含量产品，本项目提高材料纯净度、晶粒度稳定性和探伤可靠性，通过电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+惰性气体保护浇注生产方式，有效控制钢中氧、磷、硫含量和其他有害元素含量，从源头上确保材料的高纯净度，同时对锻造与热处理工艺进行创新和改进。 1、纯净度控制：通过控制精炼过程渣系组分，控制夹杂物性质，从而控制材料夹杂物的数量、大小。通过对浇注系统的工艺优化，使钢水浇注速度趋向恒定，避免因为浇注速度不稳定而引起的不均匀分布。采用全密闭氩气保护浇注，避免二次氧化形成的夹杂物，进一步降低钢水中夹杂物。通过提升浇注系统材料及结构设计，避免耐火材料掉入而引起的探伤级别增加。 2、晶粒度控制：晶粒度是齿轮钢的关键技术指标，通过对化学成分的优化设计，匹配不同的晶粒细化元素及含量，控制齿轮钢晶粒度；通过对各种锻后热处理工艺，确保晶粒度稳定。 技术指标如下：氧含量≤10ppm、探伤水平φ0.8mm、EVA≤200、晶粒度950度保温80h级别8-9级。夹杂物水平A类粗≤0.5、细≤0.5；B类粗≤0.5、细≤1.0；C类粗=0、细=0；D类粗≤0.5、细≤1.0；DS≤1.5。

该项目突破大厚度临氢Cr-Mo钢板合金设计、高洁净度冶炼与均质化控制、轧制-热处理工艺技术与装备、一体化组织性能调控等关键瓶颈，形成了具有自主知识产权的系列专利技术与专有技术诀窍，打通了“研发-生产-应用-评价”全链条，取得如下创新： （1）针对石化反应装备安全、稳定、高效的需求，创新提出高品质临氢Cr-Mo钢高洁净度、精细化合金成分设计路线与控制方法，显著提高钢材抗回火脆化、抗氢腐蚀和抗高温蠕变性能。 （2）针对临氢Cr-Mo钢苛刻性能需求，创新开发出高渗透性轧制、析出物稳定控制等系列高强韧、均质化组织性能调控技术与生产技术，全面提高钢板综合力学性能和使用性能，满足设计院和用户需求。 （3）针对大厚度临氢Cr-Mo钢板传统热处理冷速低、均匀性差等弊端，研制出国际首条300mm级连续辊式热处理线和高强度均匀化热处理技术，突破国际上钢板辊式热处理厚度上限，冷速、温度均匀性、板形、表面质量等主要指标显著改善。 （4）建立系统完整的临氢Cr-Mo钢板产品体系、质量检验体系和应用体系，牵头制定《临氢设备用Cr-Mo合金钢板》国家标准（GB/T 35012-2018）。

（1）项目开发出一种圆形上升管-椭圆下降管的RH新型真空槽装置，循环流量显著提升，脱碳效率大幅提升，RH脱碳至30ppm的时间缩短3分钟，RH脱碳至13ppm的时间缩短4分钟，并开发模型实现了RH精炼过程脱碳反应的准确预报，为RH高效化提供了保障。 （2）建立了RH精炼过程渣-钢-夹杂物反应热力学和动力学精准控制模型，开发了RH精炼氧含量控制和深脱硫技术，实现了IF钢铸坯全氧稳定控制在15ppm以下，高牌号无取向硅钢[S]≤15ppm的比例由30%提高至80%。 （3）建立了精炼过程“钢液-渣相-夹杂物-合金-耐火材料-空气”多元反应耦合成分预报动力学模型，搭建了RH精炼钢液窄成分控制大数据平台，取向硅钢产品[Al]±15ppm和[N]±5ppm的命中率从90%提升至98%以上，显著提升了RH精炼过程钢液成分的稳定控制，为RH成分精准稳定化生产提供了技术支撑。

环保型圆珠笔头用超易切削不锈钢丝是一种不含铅的碲、磷、铋、硫复合的兼具超易切削性、耐磨性、耐墨水腐蚀性的超易切削钢丝。本项目开展了一下研究工作： （1）对日本的无铅型样品材料SF20E进行全面解析，分析了其化学成分、晶粒度、机械性能、夹杂物等所有技术指标。 （2）以三相有衬电渣炉作为冶炼基本手段，研究了三相有衬电渣炉不同阶段的温度控制及其对渣的影响，通过渣组分的分析，研究了渣碱度、炉渣及脱氧制度与硫元素回收率的关系。 （3）研究了Mn/S非金属夹杂物由铸态到冷拉态成品的加工过程中的演变规律，及其数量、大小、分布及形貌与笔头制造过程及笔头质量之间的对应关系。 （4）对比解析了日本材料和首钢吉泰安新材料有限公司研制的无铅型材料，比较了表层及材料内部夹杂物变化的基本规律，机械性能、晶粒度等所有技术指标。 （5）将本项目试验成果材料提供给客户试用，发现了碗口开裂、后外圆开裂、刀具磨损等系列问题，一一进行了研究和改进。

金属材料凝固控制与加工成形一体化技术是金属材料加工的国际前沿技术，近年来，受到国际材料加工领域研究者的高度重视，在相关机理、工艺技术、装备、以及应用方面相继开展了大量工作并取得了重要进展。随着绿色化制造与节能减排推进，轻量化薄壁化是现代金属铸造成形的发展方向。然而，传统压铸生产的大型薄壁件缺陷多，性能差，尺寸精度低，难以满足应用需求。 本项成果发明了高效低成本铝合金均匀凝固控制新技术，结合压铸工艺生产出高性能大型薄壁件，铸件组织细小均匀、缺陷少、表面质量及性能好、尺寸精度高，产品在电子通讯、汽车和国防等领域得到大批量应用。其技术原理为：通过创新研制开发的铝合金均匀凝固控制系统，高效获得成分、凝固组织均匀的半固态流变浆料，直接通过大型压铸机和模具压铸成具有高性能、高表面质量、内部缺陷极低的高质量大型薄壁成形件。

本标准是在GB/T 6478-2015的基础上，依据紧固件行业的需求修改而成。与GB/T 6478-2015相比，主要变化如下： 1) 修改了非调质型钢牌号的命名代号。 2) 降低了P、S含量的上限。 3) 缩小了部分钢号的C和Mn含量上下限。 4) 增加了夹杂物等级的具体要求。 5) 增加了氧化铁皮的相关要求。 6) 对脱碳层的要求更细化、严格。 7) 原牌号ML18Mn及ML20Mn的名称分别修改成：ML18MnAl及ML20MnAl。 8) 增加了6个牌号： 根据JIS G 3507-2010，对应增加两个牌号：ML40Mn（对应SWRCH41K）、ML50（对应SWRCH50K）。根据JIS G 4053，增加ML15CrMo（对应SCM415）。 根据ASTM A193/A193M的B7钢及ASTM A29/A29M-16中4142，增加对应成分的ML42CrMo。 新增ML20CrB。 新增ML45B。

为了满足超千米级公铁两用斜拉桥——沪通长江大桥建设需求，解决在选材用材上存在的关键技术难题，武汉钢铁有限公司在桥梁钢领域多年来的研发制造基础上，联合中铁大桥勘测设计院、沪通长江大桥建设指挥部、武钢集团鄂钢有限责任公司开展了Q500qE钢试验研究，并获得中铁总公司立项支持。 项目研制Q500qE钢及配套焊接材料和焊接工艺等可用于建造大跨度、重荷载、高行车速度的特大型铁路桥梁、特大型公路桥梁、城市立交桥、建筑场馆、海洋平台等大型钢结构。 Q500qE钢采用低碳多元微合金化的成分设计，按TMCP工艺组织生产，通过控制钢中软相（铁素体等）和硬相（贝氏体等）的大小、形态、尺寸、分布等，并使晶粒适度细化，使得钢具有较高的强度和较低的屈强比，同时低温韧性和焊接性能优异。 项目成套技术的开发与成功应用使得我国大跨度铁路桥梁钢强度级别由420MPa级提升至500MPa级，从而将我国大跨度铁路桥梁钢的制造及应用等成套技术推到一个崭新的 高度，实现了我国大跨度铁路桥梁钢的整体更新换代，被业内认为具有里程碑意义。

本项成果发明了高效低成本铝合金均匀凝固控制新技术，结合压铸工艺生产出高性能大型薄壁件，铸件组织细小均匀、缺陷少、表面质量及性能好、尺寸精度高，产品在电子通讯、汽车和国防等领域得到大批量应用。其技术原理为：通过创新研制开发的铝合金均匀凝固控制系统，高效获得成分、凝固组织均匀的半固态流变浆料，直接通过大型压铸机和模具压铸成具有高性能、高表面质量、内部缺陷极低的高质量大型薄壁成形件。

项目在基于罩式退火工艺路线上进行含磷冷成形钢的多次成分及工艺优化设计，通过磷元素的偏聚控制及含磷冷成形钢的强韧化机制研究，解决了含磷高强IF钢罩式炉生产二次加工脆性较差的问题，通过残余元素对含磷高强钢力学性能、酸洗质量、磷化质量的影响研究，提高了材料冲压性能，解决了酸洗表面质量差，汽车涂装磷化膜晶粒粗大影响耐蚀性问题；通过优化P成分以及严格控制Cu、As等残余元素，解决了冷轧集装箱板罩式退火后强韧性偏低以及热轧过程中容易边裂的问题；通过优化P、B成分，解决了冷轧搪瓷钢的鳞爆缺陷问题；通过含磷高强IF钢热力过程的析出行为及织构控制研究，提高产品综合性能，尤其是r值，进而保证得到良好的冲压性能；通过热力析出行为研究，并通过成分优化，解决了罩式炉退火晶粒异常长大而导致的冲压凹坑缺陷的问题；通过表面活性元素富集研究，优化成分设计及退火工艺，解决了罩式炉退火边部易氧化而形成的白边氧化色缺陷问题。通过以上的对含磷冷成形钢罩式炉工艺路线的设计开发，成功研制出了适合罩式炉生产的成分体系及生产工艺，高效利用了罩式炉生产不受规格、生产量的限制，排产灵活等优点，给公司带来了较大的经济效益。