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2026年10月15日，《中国冶金报》头版以《让高品质钢更“洁净”——访北方工业大学校长、高品质钢研究团队负责人张立峰》为题，刊发对张立峰校长的独家专访。报道以专业的视角介绍了张立峰校长在高品质钢洁净化领域的不懈探索和取得的研究成果，展现了他坚持钢铁报国、立志让中国钢更“洁净”的守望和初心。报道全文如下：

让高品质钢更“洁净”

——访北方工业大学校长、高品质钢研究团队负责人张立峰

“所有的钢都有夹杂物的问题。”日前，北方工业大学校长张立峰在接受《中国冶金报》记者采访时表示，“把夹杂物问题解决好了，钢材的质量问题至少能减少1/3。”

今年7月8日，张立峰主持完成的“先进制造用高品质钢洁净化制备关键技术开发与应用”项目获得国家科技进步奖二等奖。这项研究成果推动了我国先进制造用高品质钢的洁净化生产迈上新台阶。

“所有的钢都有夹杂物的问题”

张立峰将钢中夹杂物形象地比作人体内的病毒细胞和癌细胞——人人都有，但个体差异决定了哪些会引发致命疾病。

在他看来，高品质钢要满足4个条件：洁净化、精准化、均质化、细晶化。洁净化是限制钢中的溶解态杂质元素和非金属夹杂物；精准化是强化成分控制，如高级别管线钢硫含量须低于20ppm（百万分之一）；均质化是解决元素偏析问题，要求成分均匀分布；细晶化是追求晶粒细小均匀，晶粒越细小，其数量越多，钢材力学性能就越好。

4个条件中，夹杂物贯穿始终。“钢的洁净程度首先取决于夹杂物控制水平；而钢的成分精准度，又直接决定着夹杂物的生成行为；元素偏析会改变夹杂物的分布与形态；夹杂物的尺寸与分布也影响着晶粒的细化程度。四者环环相扣，夹杂物恰好处在连接各环节的关键位置。”张立峰说道。

夹杂物的危害贯穿钢铁生产全流程。20世纪90年代，国内一家钢铁企业生产的汽车板在冲压后，表面出现条状缺陷，严重时整批报废。这一缺陷在国外文献中被称为“幽灵线”，在20世纪早期就困扰欧美钢铁企业，因难以捉摸而得名。张立峰在读博士期间追踪文献发现，缺陷的实质是三氧化二铝和钙铝酸盐夹杂物——它们不是金属，而是一堆非金属氧化物，就像擀面条时掺入石子，冲压时必然开裂。

同样的问题也出现在易拉罐用钢上。曾经，国内无法生产易拉罐用钢，冲压时一冲就裂，溯源后发现同样是氧化铝、钙铝酸盐类夹杂物在作祟。此后，轴承钢疲劳失效、不锈钢表带抛光黑点、重载铁路钢轨断裂等问题陆续进入张立峰团队的视野，溯源后无一例外指向钢中夹杂物。

在几十年前，国内一家重工企业就已经可以生产几百吨级的钢锭了，用于制造中厚板支承辊、电机主轴。只因存在成品率不高的问题，彼时材料和工时浪费巨大，成本一直居高不下。张立峰团队在一个300多吨的钢锭内，曾发现有长度为1厘米左右的夹杂物。

“任何一种钢材，我们都能举出夹杂物导致钢材失效的案例，这是共性问题。”张立峰说。

从“总氧指数”到“夹杂物容量”

长期以来，钢铁行业习惯用总氧含量作为钢的洁净度指数——氧含量高则夹杂物多，钢材质量差，反之则钢材质量好。这一指标被学界、业界普遍接受并广泛使用。

2014年，张立峰在带领团队研究表带用不锈钢的抛光缺陷时，将总氧含量从40ppm～50ppm降到了12ppm，抛光后不锈钢表面仍有黑点。更关键的是，对标不锈钢总氧含量高达40ppm的同类竞品，缺陷率反而更低。

“对于硅锰脱氧钢而言，总氧含量低了未必好，总氧含量高了也没那么差。”张立峰说，这说明衡量这一标准的“钢的洁净度指数”存在问题。

张立峰带领团队在深入研究后发现，表带用不锈钢是硅锰脱氧钢，理论上不应出现大量氧化铝，但实际检测中夹杂物中氧化铝含量达30%～50%。追根溯源，问题出在硅铁合金中——硅铁中铝含量约为1.6%，而铝与氧的亲和力是硅的10倍，这些铝最终转化为氧化铝夹杂物。由此，张立峰重新定义了夹杂物指数，并在后来得到业界认可。

张立峰的另一个重要突破是提出“夹杂物容量”概念。钢液上方漂浮着的渣相，夹杂物上浮至钢渣界面后能否被渣相吸收，直接影响着钢材洁净度。过去，部分钢铁企业的技术人员认为渣相仅起到保温作用。而张立峰认为，这是一个认知错误——渣相与钢液接触，会和钢液发生活跃的化学反应，且渣相的化学成分决定了它与夹杂物的交互反应能力，这直接影响夹杂物能否在渣相中溶解和有效吸收。张立峰及团队据此定义了钢渣的夹杂物容量公式，量化了饱和容量、流动性和夹杂物尺寸3个核心影响因素。

“钻不进钢水里，就用模型把它剥开”

夹杂物碰撞长大的过程，是张立峰深入钻研的领域之一。

“我们现在使用电子显微镜检测夹杂物时，能观测到的最小夹杂物尺寸大约为20纳米左右，即便是20纳米的氧化物夹杂物，也是由30多万个三氧化二铝分子构成的。”张立峰说，“夹杂物生成过程是在钢液中发生的，没有人能钻进去看清楚。”

突破口来自一个意想不到的方向。1994年，张立峰在读博士期间需要建立夹杂物碰撞长大的数学模型，他在中国气象科学研究院得到了关于云层中雨滴碰撞长大的研究模型，从而受到启发。“1994年的研究资料，到现在还留在办公室里，对我仍有指导作用，有时候会拿出来看一看，重温年轻时追逐科研的时光。”张立峰说道。

以此为起点，张立峰通过学习借鉴，开发了钢液中夹杂物碰撞长大模型，将6个数量级的碰撞长大过程与三维钢液在4米高的钢包中流动过程相耦合，相当于建立了10个数量级的跨尺度模型。“30年了，这个模型还没做完，但越来越接近现实情况。”他说。

真正将理论推向产业落地的，是张立峰团队开发的全流程预报和控制软件。这套软件将热力学、动力学与钢液流动相结合，能在精炼过程中实时预报钢成分、渣成分和夹杂物成分的动态变化。“就像做饭，加佐料的顺序不同，菜品的味道就不一样。精炼过程中钢、渣、夹杂物的成分都在变，我们的软件能告诉现场操作员什么时候成分达标、什么时候停止精炼过程。这个模型是我们的最新研究成果，是我们未来的重点研究方向。”张立峰介绍。

目前，这套软件已在首钢京唐安装运行。“这套软件能真正做到炼钢智能化——300吨的钢包、1550摄氏度的钢水、任何一个时间节点，凭借这套软件就能判断钢液和渣相中各个化学反应的进行情况、夹杂物变化情况。”张立峰介绍。

深耕三十载，志在让中国钢更“洁净”

1998年，获得博士学位后，张立峰先后在日本、德国、美国、挪威等国家从事科研、教学工作，2005年在挪威科技大学担任教授，2011年担任美国密苏里科技大学副教授。但他始终心系祖国，始终胸怀钢铁报国的信念。“没有多么高尚的思想境界，只有一个很朴实的想法——既然我是中国人，那就得回来。”张立峰说道。

自2011年11月20日回国以来，张立峰就一头扎进钢铁科研事业，足迹遍布百余家钢铁企业，累计走访近600次，与70多家钢铁企业展开深度合作，覆盖汽车板、轴承钢、不锈钢、易拉罐用钢、重轨钢、弹簧钢、硅钢等主要钢种。他坦言：“国内蓬勃发展的钢铁工业使我的科研理念有了用武之地。”

近年来，张立峰团队承担国家级和省部级科研项目30余项，与钢铁企业合作项目100余项，系统完善了钢中非金属夹杂物形核、长大和去除的全生命周期理论，开发了贯穿转炉冶炼、精炼、连铸和轧制过程的夹杂物精益控制技术，提出了面向钢材服役性能的夹杂物定制化控制方法。

未来，张立峰将目光投向两个方向：一是在全国范围内推广夹杂物智能控制系统；二是从单纯追求性能转向设计可循环利用的钢种，严格控制难以去除的杂质元素，确保钢材在多次循环使用后仍保持性能稳定。“钢中夹杂物控制这件事，我做了30年，未来还要继续做下去。”他说道。

报道原文链接：http://epaper.csteelnews.com/yjb/2026/10/15/1.html

编辑：左芳舟