【科创新地标】上大科研团队创新方式提升钢材抗疲劳性

图说：付建勋在中国科协材料展览会进行展示　王阳 摄

近日，上海大学省部共建高品质特殊钢国家重点实验室、先进凝固技术中心付建勋教授团队，先后与苏信特钢公司、中天钢铁公司、济源钢铁公司、青岛特钢公司、日照钢铁公司、钢铁研究总院华东分院开展了高品质汽车用非调质钢的科研合作，与宝钢公司汽车用钢开发与应用技术国家重点实验室开展了高品质齿轮钢的科研合作，开发出效果显著并具有独立知识产权的含硫钢夹杂物镁钙复合改质技术路线，标志着我国科研人员在高品质特殊钢研发领域取得了重要进展，也为我国从钢铁生产大国迈向强国奠定了重要基础。

2013年春，作为上海市东方学者特聘教授，付建勋博士被引进上海大学材料学院。审慎的思考之后，他将自己的主要研究定位到高品质特殊钢的开发及品质提升方向，专注于高品质含硫特殊钢（非调质钢、齿轮钢、易切削钢）的开发。

付建勋说：“我国每年乘用车产量达2500万辆左右，但遗憾的是，国内大多数钢厂的非调质钢、齿轮钢、易切削钢，只能在低档的农用车、农机、摩托车市场寻找生存空间，最关键的技术差距就是含硫特钢中硫化物的形态得不到有效的控制，导致钢的抗疲劳性能、易切削性能不佳。产品落后的原因归根到底是生产技术的落后，实物水平还停留在发达国家二三十年前的控制水平。”

付建勋曾经主持了两期“镁氧化物冶金”冶炼研究，取得了良好的应用效果。金属镁具有较好的热力学和动力学条件，镁与钢液反应后会生成细小、弥散的夹杂物，是氧化物冶金良好的形核剂。“在思考含硫钢夹杂物改质率低的问题时，逐渐产生了在精炼过程中微量添加镁钙对含硫钢中硫化物进行改质的想法，后来逐渐发展成为‘夹杂物镁钙复合改质’的技术路线。”他说，含硫钢的镁钙复合改质技术，既保证了传统钙改质的优点，能够对钢中的氧化铝进行改质，并形成低熔点容易上浮的夹杂物；又增添了镁处理优势，生成细小、弥散的高熔点夹杂物，可成为硫化物析出的核心，进而形成更多的复合夹杂物。钢中的硫化物与细小弥散的氧化物的结合，有利于向“内硬外软”的复合夹杂物方向调控。

付建勋和他的团队针对不同钢厂的多种含硫特殊钢开展系统的冶炼及改质实验，验证氧化物对硫化物改质的可行性，摸索钙镁的最佳添加量与改质效果的联系，寻找含硫钢中夹杂物向“内部硬质氧化物质点、外部覆盖硫化物”调控的工艺控制条件。实验室冶炼及工业试验的效果显示，夹杂物改质率高达40%至50%，是传统钙改质路线的3到4倍，大幅改善了含硫钢的实物评级。历经四年磨砺，试验结果终于迈出实验室，开始工业推广。

目前，该技术先后申报11项发明专利和2项软件著作权，三项专利已获得授权，形成了完整的知识产权体系。专家们普遍认为，该技术的优势是不用添加设备、增加企业的负担，也不用改变原有的生产流程，仅需将原有的喂硅钙或纯钙包芯线，改为喂镁钙复合包芯线，优化工序顺序后即可达到显著效果。不额外增添钢厂成本负担前提下就能产生较好效果。可以说，这项创新技术为打破国外企业对我国高品质齿轮钢、非调质钢市场的垄断具有重要意义，应用前景广阔。

新民晚报首席记者 王蔚