本钢始建于1905年,是旧中国最早建立的大型钢铁厂,当时承担中国军工材料的研发及生产,供应国防工业,其中许多品种是军工生产的关键材料。

1952年12月,金属研究所筹备处与抚钢组成特殊钢质量委员会,驻抚钢和本钢工作组的有王景唐、冯梦菊、张永刚、李有柯、张子青、贺潜菊、陈文绣、胡壮麒(王景唐、胡壮麒后去了大连钢厂)等,王景唐为第一任组长;金属研究所驻本钢工作组的有贺潜菊、冯梦菊、张振芳、严铄、赵慧田等。

金属研究所炼钢小分队到本钢后,很快就遇到了许多合金钢生产上的难题,他们与车间的技术人员密切合作,解决了其中不少技术难题,比较典型的是高铬(Cr)不锈钢锭的轴心裂纹问题。

李薰所长了解这一情况后,带领金属研究所承担了这一艰巨任务。通过对钢锭轴心裂纹问题的文献调研,发现国外一些学者已经对此问题有所研究,他们认为这种钢锭轴心裂纹是钢锭凝固时由于凝固收缩应力引起的一种枝晶开裂。如果在钢锭凝固时降低钢锭的冷却速度,就可以减轻轴心裂纹。不过后者又会引起钢锭内部严重的组织疏松。因此,当时尚未找到一个完满的解决方案。

在李薰的指导下,研究人员仔细分析了产生钢锭轴心裂纹的原因。他们解剖了一些不锈钢锭,发现钢锭轴心裂纹主要集中于钢锭的纵轴心部,在金相显微镜下观察它们几乎全部是晶间裂纹,裂纹中或夹有一些氧化铁 (或其他夹杂物)。带有轴心裂纹的钢锭毛坯经锻造后均有发纹缺陷,没有轴心裂纹的毛坯锻造后也无发纹。因此,1Cr13不锈钢轴心裂纹与钢中发纹实质上属于同一问题,解决了轴心裂纹问题,也就消除了钢中发纹。

由于发现的轴心裂纹均出现在晶界位置,据此推测轴心裂纹应在高温下形成,属于一种凝固裂纹。由此,李薰设计了一个实验,用下注法在同一锭盘上浇注圆形钢锭,并采用厚壁与薄壁两种不同的锭模改变钢锭的冷却速度(薄壁锭模冷却慢)。结果发现采用厚壁锭模时,轴心裂纹十分严重;改用薄壁锭模时,轴心裂纹就轻得多;将钢模改成耐火材料做的锭模时,则没有轴心裂纹。这一实验直接证实了1Cr13钢锭产生轴心裂纹的主要原因就是凝固时冷却过快,减缓钢锭凝固时的冷却速度,可以有效地减轻或消除轴心裂纹现象。

除了钢锭凝固速度外,影响钢锭轴心裂纹的另一个重要因素是钢中非金属夹杂物(主要是各种氧化物夹杂)的含量水平,后者与炼钢过程中精炼终点钢水的脱氧工艺关系很大。本钢原先的脱氧工艺是:先加低碳的铁-锰合金;扒除氧化渣后加硅铁和铝块使钢水脱氧;再加铬铁进行合金化;最后插人铝块脱氧出钢。这种工艺(添加顺序)的一个重要缺点是:锰、硅脱氧形成的氧化锰或氧化硅可以被同时加人的铝所还原,形成大量铝酸铁(FeO·Al2O3)、铝酸锰(MnO·Al2O3)、莫来石等夹杂物。

根据这一认识,李薰提出在冶炼终点采用硅钙块代替原来硅铁和铝对钢水进行预脱氧,待这些元素(硅、钙)与钢水中的氧充分反应(脱氧)并形成氧化渣上浮后扒渣,再加铬铁进行合金化,最后插铝终脱氧出钢。这一脱氧工艺的改进大大减少了钢中的氧化物夹杂,加上铸锭时采用薄壁锭模(减小冷速)的工艺改进,这些技术措施的采用基本解决了1Cr13不锈钢轴心裂纹这一生产难题,大大提高了本钢生产1Cr13不锈钢的钢材成品合格率。