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东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（RAL）的本质细晶钢研究团队，在王国栋院士的指导下，学术骨干王超博士开展了热轧钢材本质细晶原理及机制的基础研究。在解决了第二相粒子演变规律及诱导相变形核机制等科学问题之后，实验室将研究与工业化试制相结合，突破了成分−冶炼−轧制−冷却全流程的组织性能调控核心技术。目前，已经成功地将本质细晶钢工艺技术应用于螺纹钢产品领域并实现了批量生产螺纹钢钢材技术参数，取得了突破性的研究进展。该研究将氧/硫/氮化物粒子的第二相诱导细晶作用充分利用起来，把细晶强化作用机制发挥出来，减少了微合金元素的大量添加，这样就降低了合金成本和生产难度，并且形成了稳定的工业化生产技术。目前，本质细晶钢技术已经在 12 到 36mm 规格的抗震螺纹钢筋工业化生产中得到应用，其组织性能良好，降成本的效果非常显著。该研究的相关工艺技术创新进行了专利申报。其中，申报了国家发明专利 5 项，申报了国际专利 4 项。并且形成了工业化成套工艺技术，能够为企业提供一整套系统解决方案。
螺纹钢在建筑用钢领域中，其体量是最大的，应用也是最广泛的，属于钢材门类。在钢铁行业里，螺纹钢产品的生产相对较为简单，应当尽可能运用简单的成分和工艺，从而获取高品质的产品。2018 年，我国推行了螺纹钢新国标 GB/T 1499.2-2018，对产品的金相组织提出了更高的要求。各螺纹钢生产企业为满足国标要求，进一步强化了对钒或铌微合金化技术的运用。这一举措不但使得生产成本有所增加，还会导致贵重合金资源被大量消耗。针对新国标所提出的组织性能调控需求，尤其是在大规格产品方面，迫切需要开展工艺技术创新，以实现高品质螺纹钢的经济化生产和绿色化生产。王超博士在机理研究方面，对冶炼、凝固、轧制过程中氧/硫/氮化物的析出进行热力学分析，明确了微细第二相粒子弥散分布的控制机理。他考察了不同热变形条件下奥氏体的粗化规律以及组织转变行为，分析了氧/硫/氮化物诱导细晶相的变形核机制，阐明了第二相粒子与组织演变之间的交互作用机制，从而为工艺技术开发提供了理论支撑。在基础研究成果的工业化转化实践中，产学研进行结合。通过对螺纹钢工业生产流程中夹杂物演变规律开展系统取样分析，探索出了氧、氮等元素的最佳含量范围及其控制手段。对钛等元素的吸收率及其影响因素进行了考察。确定了氧/硫/氮化物形成元素的最佳加入方式。还探索了 150t 转炉条件下成分和生产节奏的控制要领。重点解决了快节奏下工序间的匹配问题以及连铸的顺行问题，同时也明确了单线轧制和切分轧制下工艺参数对性能的影响规律。
多轮工业化试制后，解决了不同产线的实际问题，全工艺流程得以打通，包括冶炼、连铸和轧制。在千吨级连续试制过程中，生产工艺稳定且产品性能优良，成熟稳定的工业化生产工艺方案得以确立。通过本质细晶钢技术的实施，螺纹钢筋在非控轧控冷条件下能减少微合金消耗，其晶粒度比常规含钒钢筋细化 1.5 级以上。在此基础上，先结合不同标准进行调整优化，再结合不同规格进行调整优化，从而开发出 Ti 系螺纹钢产品，开发出 Ti-RE 系螺纹钢产品，开发出 Ti-Cr 系螺纹钢产品，开发出 Nb-Ti 系螺纹钢产品，开发出 V-Ti 系螺纹钢产品，开发出 Ca-Mg 系螺纹钢产品，开发出 Ti-Ca 系螺纹钢产品等，这些螺纹钢产品具有不同的成分体系和工艺特征。
常规钒氮微合金化钢筋组织
本质细晶钢筋组织
王超从博士研究生阶段开始螺纹钢钢材技术参数，就围绕着第二相粒子诱导组织细化机理与工艺展开本质细晶钢相关的基础研究工作。本质细晶钢的研究主要是为了满足大规格、大断面或厚规格热轧钢材产品全断面组织均匀性调控的重大需求，打算通过采用相对合理的成分设计和工艺调控手段，来实现钢材断面组织的细化，进而提升钢铁材料的综合强韧性。攻读博士学位期间，王超数年如一日。他一直蹲守在实验熔炼设备旁，潜心进行研究。他将理论分析与实验研究相结合，深入考察各个脱氧元素的析出规律以及组织细化机制。之后，他又进一步深入到钢铁企业的生产现场，注重将基础研究成果与工业实践相结合。从而获得均匀细晶转变组织，进而改善材料的综合强韧性能。RAL 本质细晶钢研究团队针对螺纹钢的实际生产需求。他们突出发挥了产学研创新链条中基础研究的理论支撑作用。并且灵活有效地运用了弥散第二相诱导细晶强化机制。通过基础研究的突破，推动了工艺技术的创新与进步。为螺纹钢的高品质生产提供了创新思路和技术路线。相关研究突破对于实现其它钢材门类的本质细晶化生产有重要参考价值，并且对我国钢铁行业高品质钢铁材料的开发生产具有重要意义。
氧硫化物诱导细晶铁素体相变形核
