洁净钢生产需要低碳、低硫、低磷、有害及残留元素低的铁源原料—洁净钢水或冶炼洁净钢基料。我国目前生产的洁净钢主要采用高炉-转炉传统冶炼流程。我国铁矿资源禀赋差，整体呈现出“贫细杂”的特点，虽然经过复杂的选矿工艺处理可以生产出满足高炉冶炼要求的铁精矿，然而冶炼得到的铁水通常含有较多杂质，这些杂质需在铁水预处理、转炉炼钢等过程中去除，造成了炼钢工艺流程的复杂和成本的上升，限制了我国洁净钢生产技术的发展。此外，高炉炼铁以焦碳为主要能源，排放大量污染物，严重污染环境。 除采用传统的高炉铁水外，高品质纯铁也是冶炼洁净钢的基料。直接还原炼铁是以非焦煤为能源，在不熔化、不造渣的条件下，原料基本保持原有物理形态，铁的氧化物经还原获得以金属铁为主要成分的固态产品的技术方法。其产品直接还原铁中硅、锰、镍、铬、钛、钒等元素含量比高炉铁水及废钢低1～2个数量级，是生产优质钢铁材料不可或缺的原材料。然而，由于受高品位铁矿资源缺乏的制约，我国直接还原铁工业发展极其缓慢。 针对我国铁精矿品质较差、洁净钢基料匮乏的现状，东北大学韩跃新教授项目团队提出了基于源头控制杂质含量的“铁精矿深度提质—直接还原—电炉熔炼”洁净钢基料低成本制备新工艺，并围绕超级铁精矿和洁净钢基料高效制备过程中铁精矿深度去杂、高纯铁精矿直接还原、直接还原铁品质控制等关键技术开展研究工作，以期解决我国直接还原铁原料和洁净钢基料匮乏的问题，为钢铁的短流程绿色生产提供技术支撑，促进钢铁工业的转型升级。

以红土镍矿为原料，针对铬镍系不锈钢开展了冶炼工艺 流程和品种开发等两大技术创新。一方面利用 RKEF 冶炼镍铁水直接 热送 AOD 精炼铬镍系不锈钢，大幅降低了综合能耗和成本，树立了全球铬镍 系不锈钢冶炼成本新标杆。另一方面创造性设计了 2000ppm 以上氮含量的资源 节约型高耐蚀奥氏体不锈钢 QN 系列（PREN 值高于 18.5），开发了从炼钢、连 铸、热轧到冷加工的全流程一贯制制造技术，耐蚀性优于 304 不锈钢，已广泛 应用于建筑、家电、电梯、人防工程、市政工程、化工和集装箱等领域，替代 304 甚至更高耐蚀级别的铬镍系不锈钢，实现了中国不锈钢品种从跟随到引领全 球的创新性转变。

本项目属于冶金材料及生产工艺开发领域，主要涉及高强度耐腐蚀钢筋、耐火抗震钢筋品种及生产工艺开发，以解决我国建筑钢筋品种单一，耐蚀性能及耐火性能等功能性钢筋匮乏的问题。本项目充分发挥Cu、Ni、Cr等合金元素抗腐蚀和提高强度的能力，通过成分优化设计，最大限度减少Mn、Nb、V、Ti等昂贵合金元素用量，开发出含铜系、含镍铬系以及含铜镍铬系耐腐蚀钢筋品种。同时，系统研究了炼钢、连铸、轧钢及控冷工艺对钢筋微观组织结构和性能指标的影响，建立了低成本生产耐蚀钢筋全流程工艺制度，生产出合格的400MPa、500Mpa、600MPa级别高强度耐腐蚀钢筋。 针对传统硅锰系钢筋不能满足高温强度这一缺陷，提出了开发耐火钢筋生产技术，对Mo、Cr、Nb、V、Ti等元素对耐火性能影响进行了研究，并通过成分优化提出其他元素与Mo元素合理匹配关系，节约了昂贵的Mo合金元素，在国内首次生产出合格的300MPa、400MPa、500MPa级别含钼系耐火钢筋，含镍铬钒钼系、含镍铬钒铌钼系耐腐蚀耐火钢筋产品。 基于海砂矿、低品质红土镍矿、铜渣难以单独利用且价格低廉的特性，提出海砂矿-低品质红土镍矿-铜渣配矿冶炼生产含Cu、Ni、Cr、V、Ti低合金铁水生产耐腐蚀钢筋工艺路线，结合炼钢环节的微合金化技术，大幅减少炼钢环节贵重合金的添加量，进一步降低高强度耐腐蚀钢筋的生产成本。此外，提出了海砂矿-低品质红土镍矿配矿冶炼生产含Ni、Cr、V、Ti低合金铁水及耐火抗震钢筋工艺路线，降低了耐火抗震钢筋生产成本。 在此基础上，成功开发出了一条配矿冶炼-炼钢-连铸-轧钢完整的低成本生产高强度耐腐蚀钢筋、耐火钢筋工艺路线。 本项目的特点如下： （1）充分利用了海砂矿、低品质红土镍矿、铜渣中的Cu、Ni、Cr、V、Ti等有价元素生产合金铁水，有效降低生产成本。 （2）建立了含铜磷系耐大气腐蚀钢筋、含镍铬系耐氯离子腐蚀钢筋、含铜镍铬系耐大气及氯离子腐蚀钢筋，含钼系耐火钢筋、含镍铬钒钼系及含镍铬钒铌钼系耐腐蚀耐火钢筋生产体系。 （3）构建了完整的耐腐蚀钢筋及耐火钢筋从原料-产品-标准的技术集成体系，填补了我国耐腐蚀钢筋和耐火钢筋产品和标准空白。 本技术已在盐城市联鑫钢铁、广西盛隆冶金和阳春新钢铁进行生产应用，耐腐蚀钢筋总产量130余万吨，耐火钢筋总产量33余万吨，新增利税8亿元。

针对目前冷轧不锈钢带生产周期长、成材率低、成本高、0.4mm以下薄规格需要二次轧程、3.0mm厚以上规格难以生产、生产过程废酸处理难等问题，项目单位开发了轧退洗一体化柔性生产关键技术：开发了多品种多规格冷轧不锈钢带柔性生产模式，实现一条联合作业线可以自由切换生产NO.1、2E、2B、2D等不同表面等级、0.8-6.0mm厚度、200系和300系的冷轧不锈钢带。开发出可用于黑、白皮兼用的涡轮蜗杆型侧支撑的18辊轧机，使得黑皮卷压下率由45%提高到50%，白皮卷压下率由55%提高到60%。首次开发应用激光切割和偏角焊缝形式的激光焊接技术，确保厚规格(最大厚度8.0mm)焊缝可全压下轧制，使综合成材率提高、研发出从不锈钢废混酸中提取碳酸镍的技术，通过两次中和反应，在废混酸中高效率地提取镍、提取出的镍原料又能用低成本地制取镍铁合金，解决了废酸中镍资源利用的难题。

微量、痕量和超痕量成分的定量检测、控制是冶金、矿产、地质、材料乃至环境、食品等诸多领域必须解决的问题。以金属材料为例，近年来高铁、航空航天、国防事业的蓬勃发展，对金属材料质量的要求越来越高。随着金属及合金杂质元素控制越来越低，对痕量元素定量分析提出了更高的要求，痕量成分定量检测和分布表征的技术需求更加旺盛。例如飞机发动机用镍基单晶高温合金，目前需要检测控制的元素多达70个，其中大部分元素的检测下限在µg/g以下。另一方面，对痕量成分进行定量检测是为了表征样品的“纯净性”；而这些成分在样品中存在的位置、形态对材料最终性能更为关键，即样品的“均匀性”，对于偏析、夹杂物、缩孔等的定位和控制具有重要意义。 基于如上背景，钢研纳克检测技术股份有限公司承担了科技部2011年国家重大科学仪器设备开发专项 “ICP痕量分析仪器的研制与应用”项目,基于原位统计分布分析的理论，自主开发系列固体直接进样技术，配合高精度定位采集、海量数据实时处理方法，同ICP光谱、ICP质谱联用，实现了大面积样品、不同位置上各元素及其夹杂、偏析的含量、分布、尺寸等信息的定量分析。

结构材料的硬化是通过引入大量不同尺度的缺陷来阻碍位错滑移实现的。然而，局部区域的位错缠结会造成应力集中,可引起裂纹萌生并最终导材料的突然断裂和提前失效。长期以来，材料科学家们致力于通过调控微观组织或合金成分来实现强度与韧性的平衡。多元高、中熵合金由于形变诱发的纳米孪晶机制在低温条件下具有良好的抗断裂能力。航空航天用马氏体时效钢是目前公认的拥有较好断裂韧性的超高强金属材料。然而,马氏体时效钢含有大量昂贵的合金元素，例如镍(17-19wt%)，钴(8-12 wt%)和钼(3-5wt%)。尽管合金化可有效提高结构材料的力学性能，但由于成本和环境问题，合金化并不适用于经济化的大规模生产。晶粒细化是一种可以同时提高强度和韧性的非合金化方法。然而，晶粒细化会极大的降低材料的塑性。上述研究均无法开发具有延展性，抗断裂性和低成本的超高强度钢。因此，发展超高强度同时兼备优良塑性与韧性的结构材料，一直是材料科学家及工程师过去几十年间希望解决的世界级科学难题。尤其是当屈服强度进入2GPa的超高范畴时，进一步改善材料韧性的难度成倍增加，香港大学机械工程系黄明欣教授团队在这方面取得新的进展。

近年来，数家钢企均采用本技术工业试制了普碳钢、低合金钢、耐候钢Q235、Q355、09CuPCrNi等低成本稀土耐蚀钢。低成本稀土微合金化技术生产稳工艺定，稀土收得率高（≥80%），钢材耐蚀性能翻番。本技术经济效益明显，吨钢成本提高不大于50元，较常用铜铬镍耐候钢的合金成本大幅度降低。从社会效益来看，低成本稀土微合金化技术不仅能够解决稀土开采中镧铈钇的富余问题，还可以低成本地大幅度提升钢铁材料性能，显著减少钢材消耗量，有利于环境保护与资源合理化应用。稀土微合金化耐蚀钢的团标也正在制定中。本技术可以有力推动中国钢铁行业的发展出创新技术，为世界钢铁发展做出应有的钢铁大国贡献，如同历史上的英国（十九世界中叶）与美国（二十世纪上半叶）一样。

全面革新现有红土镍矿冶炼镍铁与不锈钢的工艺流程：（1）开发红土镍矿高选择性固相还原-磁选制备镍铁新方法，实现在低温条件下制备优质镍铁产品；（2）开发红土镍矿还原熔炼制备镍铁的渣系调控和优化新技术，以降低现有工艺的冶炼温度和生产能耗；（3）开发镍铁水直接热装AOD炉生产不锈钢新流程，简化流程，提高生产效率；（4）开发镍铁冶炼渣制备镁橄榄石型耐火材料新技术，实现镍铁冶炼渣的高效增值利用。

本项目属于铁合金制备技术领域。针对红土镍矿的特性，以及现有红土镍矿火法冶炼镍铁合金技术存在的问题，采用中国钢研科技集团有限公司的发明专利 “用红土镍矿低温冶炼生产镍铁合金的方法”，由江苏大丰港和顺科技有限公司投资，与中钢研合作开发建设了全球第一条年产万吨级镍铁合金的红土镍矿低温还原+微波晶粒长大生产镍铁新技术示范生产线。该生产线处理红土镍矿原矿35万吨/年（干基），可实现年产镍铁合金5万吨（按含Ni10%计算），按金属镍计为5000吨/年。项目采用的红土镍矿低温还原+微波晶粒长大生产镍铁新技术是目前世界上技术最先进和最具挑战性的火法冶炼工艺。2014年12月该项目正式试产，标志着大功率微波设备冶炼技术已成功应用于高温冶炼行业，显著加强“中国制造”冶炼装备的影响力，极大地提升了中国铁合金冶炼工程技术在国际铁合金冶炼技术开发上的地位。

研究内容和目标 （1）高品质铬资源节约型不锈钢关键技术开发与应用示范 在不添加Cu、Mo和Ni等贵合金元素条件下，开发节铬型微合金化铁素体不锈钢，推进其在制品和装饰领域的应用； 开展铬离子析出和人体健康安全性关系的机理研究，开发出资源节约、兼顾经济性和人体安全的生态友好型节铬铁素体不锈钢，快速推进其在制品和餐具领域的广泛应用； 深入研究相变诱导塑性（TRIP）效应在双相不锈钢中的机理，开发具有TRIP效应的节铬型经济双相不锈钢，拓展其在工业领域的替代304的局部应用； （2）高品质钼资源节约型不锈钢关键技术开发与应用示范 研究Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、Nb（V）、N元素对材料的力学性能、成形性能、可焊性以及耐腐蚀性的影响规律； 开发一种耐点蚀和氯离子应力腐蚀性能良好、满足水处理系统介质的耐蚀性要求、替代SUS304钢种和SUS444钢种在太阳能行业中的应用、成形性和可焊性优于SUS444的节钼型高性能铁素体不锈钢，快速推进其在太阳能领域和水箱领域的广泛应用； 开发一种耐氧化性介质腐蚀和耐氯离子点蚀和应力腐蚀性能良好的节钼节镍型奥氏体不锈钢，实现部分替代目前应用于化工行业、热交换器行业和压力容器行业的SUS316L奥氏体不锈钢。 目标：开发微合金化铁素体不锈钢、生态友好铁素体不锈钢、具有TRIP效应的经济双相不锈钢，铬用量相对于传统铬系430不锈钢节省10%以上。