武漢科技大學鋼鐵冶金新工藝湖北省重點實驗室以鋼鐵冶金新工藝為核心研究方向，研發出“超薄鋼”、極地嚴寒環境用海洋工程厚鋼板、高爐爬壁檢測機器人、中間包真空—防熱輻射協同保溫技術等創新成果。

三團沖天而起的赤焰，托舉著一個金燦燦的鋼球。這座象征“鋼鐵之魂”的雕塑，聳立在武漢科技大學校園裡，激勵著無數“鋼鐵人”為鑄就科技強國與制造強國的“鋼鐵脊梁”攻堅克難、不懈奮斗。

而武漢科技大學鋼鐵冶金新工藝湖北省重點實驗室，正是這群“鋼鐵人”攻堅克難的主陣地之一。它以鋼鐵冶金新工藝為核心研究方向。自成立以來，實驗室始終秉持著創新精神，在鋼鐵冶金領域深耕細作，研發了一批鋼鐵“新物種”：聯合武漢鋼鐵有限公司，開發世界領先的極薄高牌號硅鋼、深海厚板抗氫管線鋼等產品﹔聯合大冶特殊鋼有限公司，開發大型盾構機用重載軸承鋼﹔聯合寶武集團鄂城鋼鐵有限公司，開發潛艇等國防海洋裝備用鋼……

日前，科技日報記者走進這個充滿創新活力的實驗室，探尋這裡的“煉鋼之道”。

“超薄鋼”比紙還薄

輸入參數、按下按鈕，半人高的甩帶機就呼呼地轉動起來。不一會兒，一條厚度隻有0.02毫米，比紙還薄的“超薄鋼”就從銅輥上甩出。“這種‘超薄鋼’可用於制作變壓器的鐵芯、新能源汽車的電機。”正在操作設備的實驗室研究人員劉濤說。

鄂西地區的高磷鐵礦石含磷量高、結構復雜，被稱為不好用的“呆礦”。然而，這種不好用的“呆礦”卻被實驗室先進冶金與材料團隊變成了市場上供不應求的“超薄鋼”。

劉濤向記者演示了“超薄鋼”生產全過程：先把高磷鐵礦石放入電爐，分離出含磷的金屬液，再將金屬液放入甩帶機。金屬液噴射到每分鐘數千轉的銅輥上，隨后以每秒幾十萬度的冷卻速度直接凝固成“超薄鋼”。

這一過程實現了從高磷鐵礦直接短流程、高效制備特殊鋼。

“以前鋼鐵成型需要連鑄、熱軋、冷軋等復雜工序，生產線達1000米﹔現在，生產線不到100米，還能實現連續生產。”劉濤說，新工藝不僅使成型過程能耗降低了75%，生產效率也大幅提升，每秒能生產30米“超薄鋼”。

“超薄鋼”不僅制備過程節能，產品使用也很節能，業內稱之為“雙綠色”產品。用“超薄鋼”制作的干式1級能效變壓器，每年可節電1萬度左右﹔用“超薄鋼”制作的超效電機，能量轉化效率高達95%，應用於高頻高速電動汽車，行駛裡程可增加30%。

“我國鐵礦石80%以上依賴進口，該成果提升了我國鐵礦石供應鏈和產業鏈的韌性，精准服務國家資源安全戰略。”實驗室先進冶金與材料團隊負責人、武漢科技大學冶金與能源學院院長張華說，曾經被嫌棄的礦山，如今變成生金的“聚寶盆”。

高強韌鋼走向極地

早在2010年，實驗室就引進多名鋼鐵領域專家，並成立“海洋材料應用技術中俄聯合研發中心”，聚焦極地用鋼這一世界級難題展開攻關。“我們希望讓國產高強韌鋼材走向世界最寒冷的角落。”實驗室先進鋼鐵材料團隊負責人吳開明說。

極地用鋼必須同時具備高強度與高韌性。然而，在材料科學中，強度與韌性常如蹺蹺板，此消彼長，難以兼得。

如何打破這一困局？實驗室先進鋼鐵材料團隊創新提出“微合金化+精准熱處理”復合工藝：在成型與冷卻階段，保留具有良好韌性的微觀組織﹔在回火過程，分階段精確控溫，生成納米級強化相以提升硬度，誘導“逆轉變奧氏體”來增強韌性，同時清除晶界雜質。這一系列操作，成功打破傳統鋼材強度與韌性難以兼得的桎梏。

更關鍵的是，團隊還破解了鋼材的“基因密碼”。通過多組元協同設計，建立合金元素配比與強韌性之間的精准映射關系，僅添加極少量合金元素，就能顯著提升鋼材綜合性能，實現“少而精、強而韌”的定向調控。

“你看這張照片。”吳開明指著一張極地實景圖說，“那些支撐風力發電機的黃色鋼架，用的正是我們研發的極地嚴寒環境用海洋工程厚鋼板。”

據了解，該極地嚴寒環境用海洋工程厚鋼板已獲得中國海洋工程科學技術獎一等獎、湖北省技術發明獎一等獎。“這項成果不僅使我國極地海洋工程厚鋼板技術實現自主可控，更為中國‘冰上絲綢之路’的穩健前行提供了堅實支撐。”項目企業方代表、武漢重工鑄鍛有限責任公司正高級工程師熊武說。

目前，實驗室研發的新材料正在南極中山站、青藏高原等極端環境中開展野外服役試驗，驗証其可靠性。

機器人檢測高爐“健康”

實驗室大門上，一個手提箱大小的機器人正向上攀爬。“這是檢測高爐炭磚的機器人。”實驗室主任、數字化冶金與智能制造團隊負責人王煒介紹，機器人前方配備了傳感器，用來檢測炭磚的侵蝕情況。

高爐是鋼鐵企業的核心裝置，單座4000立方米的高爐造價約為15億元。若高爐爐缸發生燒穿，將帶來巨大經濟損失。然而，傳統爐缸安全監控方式存在監控死角。

針對這個問題，王煒團隊聯合武漢鋼鐵有限公司，歷經5年努力，研發出多模態傳感器。研究人員利用該設備對高爐進行檢測，如同給高爐做“B超”一般，能夠准確獲取高爐爐缸的侵蝕狀態。

2025年，團隊進一步攻關，將傳感器集成在機器人上，開發出全國首個高爐爬壁檢測機器人。技術人員隻需在爐旁操控，機器人便會沿著爐殼爬行，完成對高爐的巡檢，並生成三維圖，顯示高爐的“健康”狀態，提示企業及時更換破損爐磚，避免重大事故發生。該成果已在寶山鋼鐵股份有限公司、寶武集團鄂城鋼鐵有限公司等大型鋼鐵企業開展實地應用，取得較好的效果。

解決中間包熱損失難題

連鑄是連接煉鋼和軋鋼的中間環節。中間包是連鑄生產的關鍵設備，其保溫性能直接影響連鑄工藝的穩定性、能耗及最終產品質量。為抑制中間包溫降，傳統做法是對其進行加熱補償。

目前，國內外主要加熱方法為感應加熱，但受限於高昂的設備與運維成本，該方法難以滿足連鑄生產對溫度控制精度和成本效益的雙重要求。

實驗室低碳冶金團隊聯合寶山鋼鐵股份有限公司等企業，研發出中間包真空—防熱輻射協同保溫技術，通過在中間包殼體上構建具有防熱輻射功能的真空層，以降低包體熱損失，減小鋼液溫降，具有運維成本低、保溫效果顯著等優點。

中間包包壁溫度越低，包體的散熱越少，保溫效果越好。這項全球首創的新技術，已在企業進行工業驗証。結果表明，該技術可使中間包包壁溫度降低100—200攝氏度，保溫1攝氏度噸鋼降本0.8—1元。同時，該技術可提升包體穩定性，不僅使中間包壽命延長30%以上，鋼坯質量也得到了優化。

“我國鋼鐵企業每年有數以千計的中間包在運行，如果應用該技術，一年可節能增利近百億元。”實驗室低碳冶金團隊負責人周建安說，該技術還適用於有色、水泥、電力和石化等行業高溫工業爐窯和科研試驗爐等，市場前景廣闊。

未來，實驗室將不斷攻克更多技術難題，為我國鋼鐵產業的高質量發展注入源源不斷的動力。（記者 吳純新 通訊員 程 毓）

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