钢铁“新物种”在这里孕育

武汉科技大学钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室以钢铁冶金新工艺为核心研究方向，研发出“超薄钢”、极地严寒环境用海洋工程厚钢板、高炉爬壁检测机器人、中间包真空—防热辐射协同保温技术等一系列创新成果。

三团赤焰冲天而起，托举着一颗金灿灿的钢球——这座矗立在武汉科技大学校园内的“钢铁之魂”雕塑，激励着一代代“钢铁人”为铸就科技强国与制造强国的“钢铁脊梁”攻坚克难、不懈奋斗。

而该实验室，正是这群“钢铁人”投身科研、攀登高峰的主战场之一。成立以来，实验室始终秉持创新精神，在钢铁冶金领域持续深耕，与多家企业协同攻关，培育出众多钢铁“新物种”：携手武汉钢铁有限公司，开发出世界领先的极薄高牌号硅钢、深海厚板抗氢管线钢；联合大冶特殊钢有限公司，研制大型盾构机用重载轴承钢；协同宝武集团鄂城钢铁有限公司，打造潜艇等国防海洋装备用钢……

日前，科技日报记者走进这个充满活力的实验室，探寻其中的“炼钢之道”。

“超薄钢”比纸还薄

输入参数、按下按钮，半人高的甩带机开始旋转。不一会儿，厚度仅0.02毫米、比纸张更薄的“超薄钢”便从铜辊上跃然而出。“这种材料可用于变压器铁芯、新能源汽车电机。”操作设备的研究人员刘涛介绍。

鄂西地区的高磷铁矿因含磷量高、结构复杂，长期被视为难以利用的“呆矿”。然而，实验室先进冶金与材料团队却将其转化为市场上炙手可热的“超薄钢”。

刘涛向记者展示了全流程：高磷铁矿石经电炉熔炼分离出含磷金属液，再将其喷射至每分钟数千转的铜辊上，以每秒数十万度的冷却速度直接凝固成钢带。

该工艺实现了从高磷铁矿到特殊钢的短流程、高效制备。“传统钢铁成型需经连铸、热轧、冷轧等多道工序，生产线长达千米；如今产线不足百米，并可连续生产。”刘涛说，新工艺使能耗降低75%，生产效率大幅提升，每秒可产出30米“超薄钢”。

“超薄钢”不仅生产节能，应用也节能，堪称“双绿色”产品。以其制作的干式1级能效变压器，年节电量可达约1万度；用于超效电机时，能量转化效率高达95%，搭载于高频高速电动汽车可提升续航里程30%。

“我国铁矿石对外依存度超80%，此项成果增强了铁矿石供应链与产业链韧性，有力服务国家资源安全战略。”实验室先进冶金与材料团队负责人、冶金与能源学院院长张华表示，曾经的“呆矿”已变为生金的“聚宝盆”。

高强韧钢走向极地

早在2010年，实验室便引进多位钢铁领域专家，成立“海洋材料应用技术中俄联合研发中心”，聚焦极地用钢这一世界级难题。“我们要让国产高强韧钢材走向世界最寒冷的角落。”先进钢铁材料团队负责人吴开明说。

极地用钢需同时具备高强度与高韧性，而这组特性在材料中往往此消彼长。为破解难题，团队创新提出“微合金化+精准热处理”复合工艺：在成型与冷却阶段保留韧性组织；在回火过程中通过分阶段精准控温，生成纳米强化相、诱导“逆转变奥氏体”，并净化晶界，从而协同提升强韧性。

更重要的是，团队揭示了钢材的“基因密码”。通过多组元协同设计，建立合金元素与性能之间的映射关系，仅添加微量合金元素即可实现性能的定向调控，达到“少而精、强而韧”的效果。

吴开明指向一张极地实景图：“那些支撑风力发电机的黄色钢架，使用的正是我们研发的极地严寒环境用海洋工程厚钢板。”

该板材已获中国海洋工程科学技术奖一等奖、湖北省技术发明奖一等奖。“成果实现了我国极地海洋工程厚钢板技术的自主可控，为中国‘冰上丝绸之路’建设提供了坚实支撑。”项目合作企业武汉重工铸锻有限责任公司正高级工程师熊武表示。

目前，该材料已在南极中山站、青藏高原等极端环境中开展服役试验，进一步验证其可靠性。

机器人检测高炉“健康”

实验室门口，一个手提箱大小的机器人正在墙面上攀爬。“这是用于检测高炉炭砖的机器人。”实验室主任、数字化冶金与智能制造团队负责人王炜介绍，机器人搭载传感器，可探测炭砖侵蚀状况。

高炉是钢铁企业的核心设备，一座4000立方米高炉造价约15亿元。一旦炉缸烧穿，损失巨大。传统监测方式存在盲区，为此，王炜团队联合武汉钢铁有限公司，历经5年研发出多模态传感器，可像“B超”一样精确获取炉缸侵蚀状态。

2025年，团队将传感器集成于机器人，研制出全国首台高炉爬壁检测机器人。技术人员在炉旁远程操控，机器人沿炉壳爬行巡检，生成三维图像，直观显示高炉“健康”状况，及时预警破损炉砖，防范重大事故。该成果已在宝山钢铁股份有限公司、宝武集团鄂城钢铁有限公司等企业投入应用，效果显著。

破解中间包热损失难题

连铸是连接炼钢与轧钢的关键环节。中间包作为连铸核心设备，其保温性能直接影响工艺稳定性、能耗与产品质量。为减少温降，传统方式常采用加热补偿，其中感应加热法因成本高昂，难以兼顾温控精度与经济效益。

实验室低碳冶金团队联合宝山钢铁股份有限公司等企业，研发出中间包真空—防热辐射协同保温技术。该技术通过在中间包壳体构建兼具防热辐射功能的真空层，有效降低包体热损失，减缓钢液温降，具有运维成本低、保温效果优的特点。

这项全球首创的技术已在企业完成工业验证。结果显示，中间包包壁温度可降低100—200摄氏度，每保温1摄氏度，吨钢成本下降0.8—1元。同时，该技术提升了包体稳定性，使中间包寿命延长30%以上，并进一步优化钢坯质量。

“全国钢铁企业每年运行中间包数量以千计，若全面推广该技术，年节能增利规模可达近百亿元。”低碳冶金团队负责人周建安表示。该技术还可拓展至有色、水泥、电力、石化等行业的高温炉窑与科研试验炉，市场前景广阔。

展望未来，实验室将继续面向国家战略与产业需求，攻克更多关键技术难题，为我国钢铁产业高质量发展注入持久动力。