研究方向一：

高韧性风塔钢高效精细低成本冶炼控制关键技术

目前市场上Q345系列用于风力发电塔用钢的品质不能够完全满足应用需求，新一代高端风塔钢的生产迫在眉睫，尤其在耐低温脆性断裂上提出了更高的要求。这对冶炼环节中有害元素含量控制，夹杂物的含量和大小形貌的控制，以及冶炼成本的控制都提出了不小的挑战。基于此，本方向主要研究内容如下：

(1)高韧性风塔钢高效冶炼控制技术。通过优化转炉装入制度、造渣制度及出钢、脱氧合金化制度，细化保护浇注环节，严格控制S、P含量和氮的吸入。在精炼环节重点攻关复合微合金化处理关键技术，通过引入Ti、Al等合金化元素，进一步对钢液进行高效固氮处理，改善钢的性能，保持低温下钢的韧性与强度，延长低温下钢的正常使用寿命。

(2)高韧性风塔钢精细冶炼控制技术。研发一种微小气泡法底吹技术，配合精细化喂线处理工艺，以实现转炉-精炼冶炼环节夹杂物的有效精确控制，解决钢液在冶炼过程产生的较大粒径夹杂物和较小粒径（Al2O3）夹杂物难以进行有效变性处理的问题。

(3)高韧性风塔钢低成本冶炼控制技术。在转炉环节重点研发“双渣-留渣”法关键技术，采用转炉留渣冶炼的方式，减少石灰、轻烧白云石等造渣料的消耗，从而有效缓解钢种冶炼流程环节多所导致的高成本运行难题，实现降低成本的目标。

研究方向二：

高韧性风塔钢凝固缺陷控制与高效连铸技术

(1)高韧性塔筒用钢高效连铸技术风电行业取得了快速发展，资料显示塔筒占风力发电设备成本的18%左右，对塔筒的成本控制也要求越来越高。高效连铸对提高塔筒用钢的生产效率、降低成本和能耗、质量控制等意义重大。建设单位普阳钢铁在钢铁行业的成本控制具有重要影响力，将高效连铸与本单位成本控制相结合，可提高风塔钢产品的综合竞争力，促进行业发展。高效连铸的核心是高拉速，但拉速的增加可能导致卷渣、疏松、偏析等问题的发生。高效连铸技术是一项系统的整体系统，实现高效连铸需要工艺、设备、生产组织和管理、物流管理、生产操作及与之配套的炼钢车间各环节的协调与统一。需设置合理的结晶器震动参数、结晶器冷却参数、二冷区及凝固末端的冷却等控制参数，以匹配高韧性风塔钢的高效生产。基于高拉速控制分析其对铸坯表面裂纹、疏松、枝晶间距等的影响，探索对风塔钢产品力学性能及探伤质量的影响，并分析对钢铁能源和物料的消耗，控制生产成本。结合电磁冶金、凝固压下技术形成风塔钢高效生产的集成技术，保证生产的连续性与稳定性，形成示范效应，提升我省风电行业的竞争力。

(2)高韧性塔筒用钢凝固缺陷控制技术作为风电设备的关键部件，塔筒的强度、探伤质量、塑韧性等是保证风电设备长期工作与抵抗自然条件的前提。特别是随着塔筒高度的逐渐增加、装机环境越来越恶劣（寒冷、强风、腐蚀等），铸坯的表面和内部质量成为生产高性能、高韧性、高可靠性塔筒用钢的关键影响因素。塔筒用钢主要为包晶钢，连铸坯易出现偏析、裂纹等缺陷，尤其是在钢加入Nb、V、Ti等微合金元素后，连铸坯出现偏析、角部裂纹等缺陷的可能性更大。另外，大型板坯在连铸过程中还可产生结晶器卷渣，浇注过程难以有效去除，造成钢中存在大型夹杂物，影响塔筒用钢的使用性能。通过选择性能合适的保护渣，优化水口结构及水口插入深度，合适的拉坯速度，严格控制结晶器的液面波动，可以有效减少卷渣，控制钢中大尺寸夹杂物的产生。同时结合电磁搅拌、末端压下技术来控制大型连铸坯的中心偏析、疏松等凝固缺陷的发生，提高风塔钢的质量可靠性。此外，通过合理控制浇注温度、二次冷却制度及电磁搅拌技术，提高连铸坯中的等轴晶比例，促进形成晶粒细小均匀的塔筒用钢铸坯，形成高韧性塔筒用钢凝固控制集成技术。 

研究方向三：

高韧性风塔钢的先进轧制技术

(1)微观组织细化风塔钢的新型轧制技术风力发电机组的大型化和高效率的发展以及风电机组单机容量持续增大和风电机组数量的不断增加，对风塔钢的强度、韧性及疲劳性能提出了更高的要求，尤其是大型风电机组使用的风塔钢中厚板，不仅要求其具有优异的微结构和性能外，还要求其在尺寸上要满足风电装置的选用。为此，基于已有风塔钢的成分设计如Q345系列和Q355系列等，通过对轧制工艺过程的优化和改进，实现风塔钢微结构的控制，从而提高风塔钢的塑韧性、抗撕裂性能及疲劳性能等。如可基于差温轧制技术，探索中厚型风塔钢在厚度方向上均匀变形和再结晶的目的；通过中厚型风塔钢的温度、变形量控制避免表面裂纹的产生、获得优异的内部探伤质量。同时，通过对整个轧制流程的有效控制，实现提高风塔钢的生产效率，形成低成本高韧性风塔钢的先进轧制技术，进而实现低成本高韧性风塔钢的高效生产和质量把控。

(2)高韧性风塔钢的高效化、智能化、绿色化轧制技术随着环境问题的日趋严峻，我国不断加大了绿色环保产业的发展如风力发电产业，同时我国也严格要求对环境不利的产业做好转型升级，钢铁产业逐渐向高效智能、绿色环保行业转型。对于风塔钢的产业化生产过程中，必不可少的工艺步骤即是热轧工艺。传统的热轧工艺通常具有高能耗以及出产周期长等缺点，此外传统的热轧工艺不适应生产目前风电机组用的超厚风塔钢钢板。因此急需对风塔钢轧制生产线的改进，其中包含轧制设备等的优化和开发。如可以基于工业互联的热轧工艺质量管控技术，通过挖掘大数据，获得知识模型和工艺规律，实现质量一贯制高效控制，从而提高生产效率；可以加强风塔钢轧制过程中的能耗和排废问题，合理控制加热温度和表面氧化皮的生成，对于需要热处理的钢板探索中厚型钢板在线热处理技术，减少能耗；可以通过机器学习、金属学理论、组织性能演变的高精度数字孪生，开发出高精度模型及机器学习方法，能实现在线性能预测及针对用户要求的快速工艺参数寻优，实现动态质量控制，满足智能化生产需求。最终实现集高效化、智能化、绿色化为一体的先进轧制技术。