以“新(xin)(xin)一(yi)代鋼(gang)鐵材(cai)料的(de)重大基礎研(yan)究”“超(chao)超(chao)臨界火電(dian)機組(zu)鋼(gang)管創新(xin)(xin)研(yan)制與應用”和“壓(ya)水堆核電(dian)站核島主(zhu)設備用鋼(gang)關鍵(jian)技術”為(wei)代表的(de)技術開(kai)發工作(zuo)，為(wei)鋼(gang)鐵工業技術進步及(ji)國(guo)民(min)經濟發展作(zuo)出了(le)突(tu)出的(de)貢獻。
一、新一代鋼鐵(tie)材料的重大(da)基(ji)礎研究
“新一代(dai)鋼(gang)鐵材(cai)料(liao)的(de)重大(da)基礎研(yan)究(jiu)”作為國家首批“973計劃”項(xiang)目(mu)。翁(weng)宇慶院士帶領團隊通過(guo)晶粒細(xi)化(hua)(hua)和(he)潔凈化(hua)(hua)提高微合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)的(de)強度(du)和(he)韌性開(kai)展(zhan)了(le)(le)(le)基礎研(yan)究(jiu)，研(yan)究(jiu)發現了(le)(le)(le)奧氏體(ti)熱變(bian)(bian)形可以誘(you)導（強化(hua)(hua)）鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)（DIFT），提出了(le)(le)(le)形變(bian)(bian)誘(you)導鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)理(li)(li)(li)論(lun)；分析(xi)了(le)(le)(le)厚(hou)板坯連鑄(zhu)連軋工藝中(zhong)出現納(na)米(mi)尺寸(cun)析(xi)出物促(cu)進(jin)(jin)超細(xi)晶現象，對(dui)貝氏體(ti)鋼(gang)提出了(le)(le)(le)形變(bian)(bian)誘(you)導析(xi)出和(he)中(zhong)溫轉變(bian)(bian)控制理(li)(li)(li)論(lun)；對(dui)高強度(du)合(he)金(jin)(jin)結構鋼(gang)移除了(le)(le)(le)抗延遲(chi)斷裂理(li)(li)(li)論(lun)。工藝技術(shu)上介紹了(le)(le)(le)實現超細(xi)品鋼(gang)強韌性的(de)相(xiang)(xiang)應工藝，如超細(xi)鋼(gang)的(de)化(hua)(hua)學冶金(jin)(jin)、凝固冶金(jin)(jin)、電(dian)磁冶金(jin)(jin)、焊接技術(shu)等。該項(xiang)目(mu)2004年(nian)榮獲國家科技進(jin)(jin)步(bu)獎(jiang)一等獎(jiang)。
為了解決鋼鐵材料在高強度條件下獲得優異塑性和韌性問題，董瀚教授帶領團隊提出了“高性(xing)能(neng)鋼的M3組織調控理論和技術”，闡明了M3組織強化和韌塑化機理，解決了強度提高導致塑性和韌性下降的問題。通過研究亞穩奧氏體在變形過程中的演變規律，發現隨亞穩奧氏體含量提高和穩定性降低，材料動態加工硬化率逐步提高，推遲了頸縮產生，大幅提升了塑性和抗拉強度，從而明確了亞穩奧氏體含量與穩定性是強塑積調控的關鍵因素，為高強塑積第三代汽車鋼研發提供了理論基礎；基于界面增強和增韌原理，提出通過調控層狀超薄奧氏體及其相變后形成的超薄馬氏體板條塊，能夠同時提高強度和韌性，為屈服強度1000兆帕級、沖擊功200焦低合金鋼研發指明了方向。
在(zai)(zai)該項目M3組織調控(kong)及(ji)強韌塑(su)化機理(li)(li)研究基礎(chu)上，創新發(fa)明(ming)了(le)高強塑(su)積第三代汽車鋼和新一代高強高韌塑(su)性低合金鋼，實(shi)現(xian)了(le)在(zai)(zai)汽車、管線(xian)、橋梁等(deng)領域的應用。該項目研發(fa)成(cheng)果創新發(fa)展(zhan)了(le)鋼鐵物理(li)(li)冶(ye)金理(li)(li)論，為未來高性能鋼鐵材(cai)料研發(fa)提(ti)供(gong)理(li)(li)論指導(dao)。
2018年“基于M3組織調控的鋼鐵材(cai)料基礎理論(lun)研究與高性能鋼技術(shu)”獲得(de)國(guo)家技術(shu)發明獎(jiang)二(er)等獎(jiang)。
二、超超臨界火電機組鋼管創新(xin)研制與應用
600℃超超臨界技(ji)術是迄今世界最先進商用燃(ran)煤發電技(ji)術，其研發瓶頸是25Cr、18Cr和9Cr高壓鍋爐管。主要技(ji)術難點：1. 我國不(bu)掌握(wo)材料成分最佳配比和生產(chan)過程控制技(ji)術； 2. 國外25Cr管高溫(wen)持久(jiu)強度低、韌性差(cha)，18Cr管晶(jing)間腐蝕傾向嚴重(zhong)、抗蒸汽腐蝕性能(neng)差(cha)，9Cr管含δ鐵素體，持久(jiu)強度低，這(zhe)是世界性題(ti)
鋼鐵研(yan)究總院劉正東院士帶領團隊經二十余年研究和實踐，通過半定量化解構強韌化機制研究，發現關鍵元素在高溫加力長時過程中隨強韌化單元變化規律，建立其固溶度積和熱力學曲線，豐富和發展了耐熱鋼“多元素復合強化”設計理論；提出服役環境下優先失穩源問題和耐熱材料的“選擇性強化”設計觀點，為耐熱材料最佳成分范圍確定和生產工藝研發提供了理論基礎；突破了通過適度粗晶和強化晶界兼顧持久強度及抗蒸汽氧化性能關鍵技術，研發1250℃控溫控冷工藝調控析出相和晶粒尺寸；發現晶界碳化物粗化機理并利用硼晶界偏聚減緩其粗化速率，解決了持久強度和抗氧化難以兼顧難題，形成耐熱鋼管成套制造技術集成。
鋼鐵研究總院研發了高強韌25Cr鋼管成套生產技術，使持久強度提高的同時韌性提高3倍；確定了18Cr鋼管窄成分范圍和7～8級晶粒度控制方法，在保持持久強度和抗氧化性能的同時消除了晶間腐蝕；研發了9Cr鋼管無δ鐵素體成套技術，打破國外產品壟斷，十余年間國產高壓鍋爐管國內市場占有率從27％躍升到86％、國外市場占有率從無到25％，徹底改變了世界耐(nai)熱鋼(gang)管市場格局，使我國電站耐熱鋼管采購費降低45％，電站單位造價降低20％。至2016年底，我國已建600℃電站約200吉瓦（占全球90％以上），節煤減排效果非常顯著，中國已成為燃煤發電技術領先的國家。
鋼鐵研究總(zong)院自主研發了低合(he)金耐熱(re)(re)鋼G102、馬氏體耐熱(re)(re)鋼G115?、耐熱(re)(re)合(he)金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成(cheng)功建立了630～700℃超(chao)(chao)超(chao)(chao)臨界燃煤鍋爐(lu)管(guan)(guan)耐熱(re)(re)材(cai)料體系，并(bing)完(wan)成(cheng)了電站鍋爐(lu)建設(she)所需上(shang)述新耐熱(re)(re)材(cai)料全部尺寸規(gui)格鍋爐(lu)管(guan)(guan)的工(gong)業(ye)制造。
三、壓水(shui)堆核電站核島主(zhu)設備用鋼關鍵技術
壓水堆是(shi)核(he)(he)電(dian)(dian)主(zhu)體(ti)(ti)，我國(guo)已建(jian)(jian)56臺核(he)(he)電(dian)(dian)機組中53臺為(wei)壓水堆。世(shi)界最先(xian)進第三代壓水堆首堆均在我國(guo)建(jian)(jian)設(she)，其高(gao)安全、長壽期、大型一(yi)體(ti)(ti)化設(she)計對核(he)(he)島主(zhu)設(she)備（包括壓力容(rong)器(qi)(qi)、蒸發器(qi)(qi)、主(zhu)管(guan)道、傳(chuan)熱管(guan)等）材(cai)料技術提出(chu)前所未有(you)挑戰，其成分優化和制(zhi)造工(gong)藝(yi)是(shi)世(shi)界性工(gong)程(cheng)科(ke)技難題。
經長期探索和(he)工(gong)程實踐，鋼鐵(tie)研究(jiu)(jiu)總院(yuan)發(fa)現影響核島大(da)鍛(duan)件(jian)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)和(he)退火(huo)后強韌(ren)(ren)性(xing)(xing)的本質因素，突破300～600噸級(ji)鋼錠(ding)超(chao)(chao)(chao)大(da)鍛(duan)件(jian)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)提升和(he)退火(huo)后強韌(ren)(ren)性(xing)(xing)優化匹配控制(zhi)(zhi)關鍵技(ji)(ji)術，確定了滿足安(an)全(quan)、長壽、大(da)型一體化核島超(chao)(chao)(chao)大(da)鍛(duan)件(jian)綜合(he)性(xing)(xing)能(neng)要求的極窄(zhai)成(cheng)分范圍(wei)。研究(jiu)(jiu)冶煉(lian)一澆注新(xin)方法，改善(shan)了大(da)鋼錠(ding)偏析(xi)和(he)夾雜，自(zi)主研制(zhi)(zhi)超(chao)(chao)(chao)大(da)特厚異(yi)形(xing)(xing)大(da)鍛(duan)件(jian)研究(jiu)(jiu)專用裝置，建立制(zhi)(zhi)造過程熱-力-組織-性(xing)(xing)能(neng)對應(ying)關系，解決了鍛(duan)造開裂、晶粒控制(zhi)(zhi)和(he)性(xing)(xing)能(neng)均衡提升難題，形(xing)(xing)成(cheng)核島主設備材料成(cheng)套(tao)生產(chan)技(ji)(ji)術集(ji)成(cheng)。
鋼(gang)鐵(tie)研究總院成(cheng)功研制壓(ya)力容器(qi)和蒸發器(qi)全套508-3鋼(gang)大鍛件、世(shi)(shi)界首批(pi)異(yi)型整鍛316LN不銹鋼(gang)主(zhu)(zhu)管道(dao)大鍛件、世(shi)(shi)界首批(pi)堆(dui)內(nei)F6NM鋼(gang)壓(ya)緊彈簧環鍛件和690合金U型傳熱(re)管等，保(bao)障了先(xian)進(jin)三代壓(ya)水(shui)堆(dui)核電首堆(dui)建(jian)設，國內(nei)市場(chang)占有率(lv)從零躍升到90％以上，主(zhu)(zhu)導了我國核島主(zhu)(zhu)設備材料市場(chang)定(ding)價權，使其采購價降低(di)60％，核電工程單位造價降低(di)30％，全面實現(xian)了壓(ya)水(shui)堆(dui)核島主(zhu)(zhu)設備材料技術產(chan)業化(hua)，推進(jin)我國成(cheng)為世(shi)(shi)界核電技術和產(chan)業中心。
