我國鋼鐵行業發展有力地支撐了國民經濟的快速崛起，但隨著資源、環境和經濟發展模式的轉變，正面臨著從量變到質變的巨大挑戰。其中大斷面高品質特殊鋼産品長期以來一直採用鑄錠加鍛造工藝，長材率低，加工成本及能耗居高不下，而且此工藝産能低不能滿足相關行業發展的需求，制約著潔凈能源、核電、海洋工程乃至高速鐵路等高端製造業的發展。高品質鋼的開發水準服從“乘法法則”，其中冶金裝備技術和生産工藝技術是權重最大的影響因子。

　　特殊鋼澆鑄與凝固特性複雜，大斷面高品質特殊鋼生産對裝備和工藝的先進性與整合度要求更高，被認為是現代鋼鐵冶金行業急需聯合突破的核心技術。

　　本項目啟動之初，滿足海洋風電等潔凈能源裝備大型化所需的大斷面特殊鋼連鑄産品生産國內外沒有先例。傳統模鑄生産模式成材率低，流程長、效率低、工藝與品質穩定性差，已不能滿足高端裝備製造業對規格更大、品質更高、品質更可靠的特殊鋼坯料要求，比如，全球挖掘機行業龍頭企業、美國卡特彼勒大型挖掘機用齒輪鋼，要求氧含量小于12ppm，以保證其疲勞壽命，而傳統模鑄工藝很難將氧含量穩定控制在20ppm以下。全弧形連鑄是現代低成本、高效率的生産工藝，如能攻克生産過程的技術難題將是生産高品質特殊鋼大斷面産品的首選工藝。當時國內外投産的特殊鋼圓坯連鑄最大斷面只能做到500mm以下，更大斷面連鑄生産裝備與應用在全球尚處於研發階段。大斷面特殊鋼連鑄在品質保證、工藝技術和成套裝備開發中存在一系列技術瓶頸，主要是特殊鋼連鑄凝固兩相區長、補縮困難，很容易發生中心疏鬆、中心偏析和各種裂紋缺陷；大斷面鑄坯重量多達百噸以上，下滑力大，對連鑄設備的整體剛度和工藝控制要求極高；另外，斷面越大，鑄坯品質控制難度越高，800mm以上大斷面連鑄生産技術，世界上沒有先例，被國內外同行認為是現代連鑄生産模式進一步取代傳統模鑄的堡壘！

　　基於國家戰略和市場驅動需求，中冶京誠工程技術有限公司聯合江陰興澄特種鋼鐵有限公司、中冶連鑄技術工程有限責任公司、湖北新冶鋼有限公司和北京科技大學歷時近十年的産學研跨專業合作、立足自主開發，創建了特殊鋼大斷面圓矩坯連鑄生産新模式。突破了連鑄化生産品質保證、工藝技術和成套裝備研發中的系列技術瓶頸，攻克了矯直抗力大、內部與表面品質難以控制等連鑄關鍵技術，創新研發出世界最大規格圓坯(1000mm)和國內最大規格矩形坯(410mm×530mm)特殊鋼連鑄機。實現了高品質特殊鋼大斷面産品規模化、潔凈化連鑄生産與應用。主要創新成果如下：

　　1.針對大斷面特殊鋼連鑄內部疏鬆和成分偏析控制難題，創新提出鋼水注流動量與凝固過熱度強化耗散理論，開發出恒溫、恒拉速旋流澆鑄工藝技術；建立了連鑄電磁流體—熱—溶質傳輸耦合模型，揭示了連鑄過程宏觀偏析形成與分佈規律，奠定了大斷面連鑄工藝與産品內部均質性控制的理論基礎。

　　2.針對特殊鋼連鑄變形抗力大和極易出現表面裂紋難題，基於對特殊鋼鑄態高溫熱物理、熱塑性及其組織相關性的深入研究，開發出大斷面小曲率、超弱冷和高溫低應變連續矯直技術，以及線上保溫、下線控溫熱裝等成套先進工藝，為消除特殊鋼大斷面連鑄與熱裝過程表面裂紋提供了可靠技術保障。

　　3.針對特大斷面特殊鋼連鑄裝備空缺與設計難題，開發了獨有的大斷面結晶器、倣弧液壓振動單元、拉矯與輕壓下機組等關鍵設備，創新設計大斷面鑄機輥列、工藝技術和二冷動態控制系統，首創了世界最大規格全弧形特殊鋼連鑄機，並建立了基於CAE分析的鑄機設計新體系和技術規範。為突破傳統模鑄生産模式、實現大斷面特殊鋼連鑄化高效生産提供了先進的裝備保障。

　　4.針對高端製造業緊缺的各類大斷面高品質特殊鋼産品，開發了涵蓋鋼水精煉、保護澆注和多爐連澆等連鑄生産技術，首創系列鋼種及其不同斷面規格的連鑄生産核心工藝和專有技術、開發應用鑄坯品質判定與診斷系統（QES），為連鑄流程規模化生産高品質特殊鋼産品提供了可靠的生産工藝保障。

　　本項目創建了大斷面特殊鋼連鑄化生産規範體系和新的産業鏈，培育了國際上特大斷面特殊鋼連鑄産品從無到有的市場。形成了興澄特鋼、新冶鋼、東北特鋼等6家生産示範基地。開發出大口徑厚壁超超臨界高壓鍋爐管、超低溫潔凈能源和海洋工程用鋼等200多個國內外市場緊缺的高品質特殊鋼産品，取得國際8大頂級船級社認證，近三年已産生直接經濟效益190億元以上。

　　項目獲授權專利11項、軟體著作權4項、發表論文23篇，主持或參與起草連鑄工程設計規範、特殊鋼産品標準和法規3部。成果獲行業和省部級特等獎1項、一等獎3項。超大斷面特殊鋼圓坯連鑄技術達到國際領先，並被列為《鋼鐵工業“十二五”發展規劃》重點發展技術之一。本項目成果有力推動了特殊鋼冶金裝備、生産技術和後續高端製造業的整體進步。（李傑）