中国冶金报社
记者王志报道
特约通讯员蓝义高摄影
“我国已是全球公认的钢铁强国，普钢年产量超9亿吨、优特钢达9000万吨，规模稳居世界第一。”11月13日，东北大学特殊钢冶金研究所所长姜周华教授在2025中国特殊钢产业发展论坛上以“高端特钢和特种合金的研究进展与展望”为题作专题报告。他既客观剖析我国特钢产业“大而不强”的短板，又系统呈现团队在工艺突破、材料创新、智能升级等领域的关键成果，为我国钢铁产业从规模领先向质量引领跨越提供了重要指引。
高端特钢成突破关键
“我国在高端特钢和特种合金领域，与国际水平仍有差距。”姜周华在报告中客观分析产业现状。据介绍，我国特种冶金方法生产的高端特钢和特种合金年产量仅500万吨，虽规模不大，却集中应用于航空航天、核能电力、国防军工、集成电路等“卡脖子”领域，部分高端产品仍依赖进口。
现有制备工艺也面临多重挑战：真空感应炉熔炼时间波动大、返回料利用率低，推高生产成本；电渣重熔过程中铝、钛、硼等活性元素分布不均，影响产品稳定性；真空自耗炉工艺窗口窄，易出现黑斑白斑缺陷，难以满足高端合金量产需求。“这些问题导致我国部分高端合金质量稳定性差，成本高于国际水平，制约了尖端领域发展。”姜周华坦言。
针对产业痛点，姜周华团队构建“产品—工艺—装备—服务四位一体”研发体系，以“洁净化、均质化、细晶化、智能化”为核心，实现全链条技术突破。
在工艺优化上，团队攻克真空感应熔炼关键技术，通过物理与数值模拟优化12吨真空感应炉（VIM）溜槽结构，开发“低过热度控制+铸模预热+保温冒口”多种措施为一体的铸锭质量控制关键技术，解决铸锭缩孔、疏松问题；创新“碳+铝/硅/锰+稀土镁”阶梯式脱氧工艺，加快脱氧速度并实现低氧控制。
材料研发方面，多项成果填补国内空白：核级316H不锈钢通过渣系优化与渐进式固溶处理，助力鞍钢实现大型电渣扁锭量产，成为世界首例第四代核电用钢供货方案；开发基于智能模型、残余元素和夹杂物控制技术的VIM+VAR的双真空超纯冶炼工艺，制备出“杂质元素极低、夹杂物细小弥散”的高性能超纯奥氏体不锈钢，满足半导体设备用材国产化急需；自主开发的一体化压铸为代表的大型模具钢材料具有高热导率、高淬透性、免真空淬火等特点，应用前景广阔。
智能赋能特钢产业升级
“人工智能在特钢领域的应用，绝非单纯机器学习，必须是机理、数据与知识的融合。”姜周华强调。团队构建“机理模型+数据驱动模型+专家知识”融合体系，在多装备实现智能控制：真空感应炉基于基础数据与融合模型，实现温度预测与氧氮含量预测；电渣重熔炉基于机理+数据驱动融合智能模型，可以对氧含量和钛含量进行预测；真空自耗炉通过电弧稳定性控制，缓解黑斑白斑问题，锰含量预测精度显著提升。
目前，该智能系统已在抚顺特钢等企业应用，实现炉内氧、氮含量与熔体温度实时监测，为工艺优化提供精准指导，推动叶片钢洁净度与带状偏析改善，产品性能对标国际先进水平。
截至目前，团队技术成果已推广至全国20余家特钢企业，在关键领域实现产业化突破：抚顺特钢依托合作技术，实现汽轮机叶片钢系列产业化，屈服强度优于部分进口材料；上海一郎合金生产的GH4169大型环件、GH3030高温管件，应用于航空航天设备；南京达迈科技基于团队靶材技术，镍基靶材全国市场占有率第一；江苏申源的内燃机气阀钢国内市场占有率60%，成为大众、丰田等车企全球供应商。
“未来将聚焦航空超高强度钢、航空发动机高温合金、特种不锈钢、高端轴承钢、高端模具钢等‘卡脖子’材料，推动氢冶金短流程、特殊钢和特种合金生产全流程的数字化和智能化等颠覆性技术落地。”姜周华表示，将以原创性、颠覆性、引领性技术培育特钢新质生产力，助力我国特殊钢产业和合金材料实现高端化、绿色化、智能化转型，为制造强国建设筑牢材料根基。
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