钢液加镁可以生成尺寸细小、分布弥散的尖晶石，尖晶石常被MnS-MgS包裹，具有一定的变形能力，从而改善了钢的性能。钢中加镁还能促进Ⅱ类硫化物转变为Ⅲ类硫化物。但金属镁比重轻，极其活泼，且蒸气压极高，加入钢液非常困难，制约了镁在钢中的大规模应用。此外，镁在不同钢种的作用机理还不明确，对某些特殊钢种（如轴承钢、硅钢等），钢液加镁的风险尚未系统评估。苏州大学与宝钢股份合作实施了“镁洁净钢新产品开发与技术集成”项目。其技术原理是：开发炼钢用镁合金包芯线，实现了镁向钢中高效、安全、稳定加入；开发适合梅钢炼钢产线的钢液镁处理新工艺和新品种；开发镁-钛协同夹杂物控制新技术，改善钢的凝固组织；开发以镁部分代替Nb、Ti、Mn的新方法，降低生产成本；形成钢液镁处理新技术集成，并实现工业化稳定应用。项目实现了如下目标： 1）乘用车车轮钢平均氧含量从18ppm降低至12ppm，夹杂物尺寸细小、分布弥散，车轮钢高周疲劳寿命从106增加至107；同类钢种的疲劳寿命在国内钢企中处于领先水平； 2）镁处理后，低碳微合金钢中Nb可以降低0.01%，Mn可以降低0.1%，吨钢降低成本10元以上； 3）镁处理后，含钛包晶钢的高温热塑性（700-900℃内断面收缩率）从20%提高到60%以上，包晶钢板坯角部质量显著改善。钢的高温热塑性接近新日铁-住金SSC技术获得的高温热塑性值（断面收缩率超过60%）； 4）镁处理后，430铁素体不锈钢等轴晶比例由37%提高到89%，443铁素体不锈钢等轴晶比例高达100%。比较新日铁生产的430不锈钢平均等轴晶率仅为60%。 该成果已经在上海梅山钢铁股份有限公司工业化应用，共涉及两大类钢种，共生产新产品73.77万吨。采用新技术后，低碳微合金钢力学性能显著提升，降低了合金成本；含钛包晶钢板坯质量显著改善，成品热卷废次降降低减少的质量损失。板坯角部裂纹减少，基本取消下线和清理，实现板坯热送，减少了能源消耗。新技术应用产生的直接经济效益6920万元/年，之前因夹杂物控制不稳定引起的乘用车车轮钢用户质量异议基本消除，困扰含钛包晶钢板坯裂纹缺陷的问题也基本得到解决，梅钢产品质量获得用户的极高评价。项目申请国家发明专利14项（授权3项），发表论文11篇。新技术还将在高强钢、管线钢、汽车板钢、不锈钢上推广应用，具有极好的应用前景，是洁净钢生产中一项重要的创新性成果。

钢的均质化问题已成为质量提升的技术瓶颈，控制凝固过程是实现均质化的最重要环节。细化金属凝固组织是实现凝固均质化的最有效手段，许多有色金属可以通过化学法（变质处理、添加形核剂等）获得理想的凝固组织，但是钢铁材料一直缺乏便捷有效的细晶技术。 PMO-EMS组合调控高均质化矩形坯连铸技术根据脉冲磁致振荡（PMO）和电磁搅拌（EMS）技术特点，创新性提出综合利用PMO促进形核并形成结晶雨和EMS的搅拌作用，将PMO形成的结晶雨均匀分布于铸坯心部，从而大幅提高铸坯均质化效果及其稳定性。PMO-EMS组合调控高均质化矩形坯连铸技术处理的220×260矩形坯均质化水平显著优于未处理铸坯，GCr15轴承钢、20CrMnTi齿轮钢和ZTM-S2高碳工具钢等轴晶率均明显增加，铸坯中心碳偏析指数不高于1.04。PMO-EMS组合调控高均质化矩形坯连铸技术可应用于矩形坯、方坯和圆坯连铸，特别适用于品种多、批量小，且对质量要求高的特殊钢连铸坯的生产。对连铸坯凝固组织及宏观偏析有显著且稳定的改善效果，优于末端电磁搅拌和轻压下技术。该技术推广应用将极大地提高钢铁产品品质和竞争力，具有巨大价值。

研究内容： 针对我国特殊钢行业产品质量欠稳定、能耗高、总体工艺技术水平仍然较为落后等现存问题，开发低能耗、高效率、高洁净的特殊钢冶炼、凝固及热加工等系列关键技术，实现特殊钢典型生产线技术及流程创新和集成，支撑特殊钢产业发展，提升特殊钢产业的竞争力。同时，开展冶金前沿技术的研究开发，依托沙钢建成具有自主知识产权的薄带硅钢铸轧生产示范线（产品规格：铸带硅钢厚度1.0~2.5mm，宽度规格：1050~1250mm）和依托新余钢铁集团有限公司建立特厚板示范生产线（板坯厚度420mm，板材厚度≥100mm）。 通过攻关，形成具有国际先进水平的生产工艺流程示范线： （1）依托东北特殊钢公司建立转炉流程特殊钢棒线材生产示范线。 （2）依托新冶钢建立电炉（铁水+废钢）特殊钢流程棒线材生产示范线。 （3）依托攀钢建立含钒铁水转炉特殊钢棒线材生产示范线。 （4）依托江苏沙钢集团有限公司建立硅钢铸轧生产示范线。 （5）依托新余钢铁集团有限公司建立特厚板生产示范线。 项目考核指标 约束性指标： （1）典型钢种洁净度生产水平 轴承钢（GCr15）：T.O≤6ppm，夹杂物级别总和（A+B+C+D+Ds）≤2.0，钢材高周疲劳寿命≥108。 齿轮钢：T.O≤12ppm，晶粒度≥9.0级，淬透性带≤4HRC。 高强合金弹簧钢丝：S+P+T.O+N+H≤200ppm。 （2）新建的薄带硅钢铸轧生产示范线实现稳定连续浇注300吨以上合格产品，规格为：厚度1.0~2.5mm，宽度1050~1250mm；品种为3.5%Si的硅钢，质量达到国家标准要求。 （3）建立1台1流特厚板坯连铸机关键设备示范，生产板坯厚度300～420mm、宽度1600mm～2400mm，工作拉速为0.45~0.9m/min。板坯质量达到：中心疏松和中间裂纹≤1.0级，中心偏析≤C2.0级，合格率≥90%。 预期性指标：1）生产效率比传统电炉流程提高30%；2）吨钢综合能耗比传统流程降低20%；3）形成薄带硅钢铸轧生产的自主知识产权，工序节能50%；4）形成特厚板坯（420mm）连铸机关键技术自主知识产权，年生产规模120万吨，生产出典型特厚板品种，如火电机组用钢、海洋平台用钢、建筑用钢等，性能满足相关产品的标准要求。