以“新(xin)一代鋼鐵材料(liao)的重大基礎研究”“超超臨界火電機組鋼管創新(xin)研制與(yu)應用”和“壓(ya)水堆核電站(zhan)核島主設(she)備用鋼關鍵技術”為(wei)代表(biao)的技術開發工作(zuo)，為(wei)鋼鐵工業技術進(jin)步(bu)及國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)發展作(zuo)出(chu)(chu)了(le)突(tu)出(chu)(chu)的貢獻。
一(yi)、新一(yi)代(dai)鋼鐵(tie)材料的重大基礎研究
“新一(yi)(yi)代鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)材料的重大(da)基(ji)礎(chu)研(yan)究”作為國家首批“973計(ji)劃”項目。翁宇(yu)慶院士帶領團(tuan)隊通過晶(jing)粒細化和潔(jie)凈化提(ti)高微(wei)合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)的強(qiang)度(du)(du)和韌性開展了(le)(le)基(ji)礎(chu)研(yan)究，研(yan)究發現(xian)了(le)(le)奧氏體熱變(bian)形(xing)可(ke)以誘導(dao)（強(qiang)化）鐵(tie)(tie)素體相變(bian)（DIFT），提(ti)出(chu)了(le)(le)形(xing)變(bian)誘導(dao)鐵(tie)(tie)素體相變(bian)理(li)論(lun)(lun)(lun)；分析(xi)了(le)(le)厚板坯(pi)連鑄連軋工(gong)藝(yi)(yi)中(zhong)出(chu)現(xian)納(na)米尺寸析(xi)出(chu)物促(cu)進(jin)超(chao)細晶(jing)現(xian)象，對貝氏體鋼(gang)(gang)提(ti)出(chu)了(le)(le)形(xing)變(bian)誘導(dao)析(xi)出(chu)和中(zhong)溫(wen)轉變(bian)控(kong)制理(li)論(lun)(lun)(lun)；對高強(qiang)度(du)(du)合金(jin)(jin)結(jie)構鋼(gang)(gang)移除了(le)(le)抗延遲斷裂(lie)理(li)論(lun)(lun)(lun)。工(gong)藝(yi)(yi)技術上(shang)介(jie)紹了(le)(le)實現(xian)超(chao)細品鋼(gang)(gang)強(qiang)韌性的相應工(gong)藝(yi)(yi)，如超(chao)細鋼(gang)(gang)的化學冶金(jin)(jin)、凝固冶金(jin)(jin)、電(dian)磁冶金(jin)(jin)、焊(han)接技術等。該(gai)項目2004年榮(rong)獲(huo)國家科技進(jin)步(bu)獎(jiang)一(yi)(yi)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“高性能鋼的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)該(gai)項目(mu)M3組織調控(kong)及強(qiang)韌(ren)塑化機理(li)(li)研(yan)究基(ji)礎上，創新發明了高(gao)(gao)強(qiang)塑積第三代汽車鋼和新一代高(gao)(gao)強(qiang)高(gao)(gao)韌(ren)塑性低合金鋼，實現了在(zai)汽車、管線、橋梁等領域的(de)應用(yong)。該(gai)項目(mu)研(yan)發成果(guo)創新發展(zhan)了鋼鐵(tie)物理(li)(li)冶金理(li)(li)論，為未來高(gao)(gao)性能(neng)鋼鐵(tie)材(cai)料研(yan)發提供理(li)(li)論指導。
2018年“基(ji)于M3組(zu)織調控的(de)鋼鐵材料基(ji)礎理論研究與高性能鋼技(ji)術”獲得國家技(ji)術發(fa)明獎二(er)等(deng)獎。
二、超超臨界火電機組(zu)鋼管(guan)創新(xin)研制(zhi)與應用(yong)
600℃超(chao)超(chao)臨界(jie)技(ji)術是迄今(jin)世界(jie)最先進商用燃煤發(fa)電技(ji)術，其研發(fa)瓶頸是25Cr、18Cr和(he)(he)9Cr高(gao)壓鍋爐管。主要技(ji)術難(nan)點(dian)：1. 我國不(bu)掌握材料成分最佳(jia)配比和(he)(he)生(sheng)產過程(cheng)控制技(ji)術； 2. 國外25Cr管高(gao)溫持久(jiu)強度低(di)(di)、韌性差，18Cr管晶(jing)間(jian)腐蝕傾(qing)向(xiang)嚴(yan)重、抗蒸汽腐蝕性能差，9Cr管含δ鐵素體(ti)，持久(jiu)強度低(di)(di)，這(zhe)是世界(jie)性題
鋼鐵研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(gang)鐵研(yan)究總(zong)院自主研(yan)發了(le)低(di)合金(jin)耐熱鋼(gang)G102、馬氏體耐熱鋼(gang)G115?、耐熱合金(jin)C-HRA-1?、C-HRA-2?和(he)C-HRA-3?等，成功建立了(le)630～700℃超(chao)超(chao)臨界燃煤(mei)鍋爐(lu)管耐熱材料(liao)體系，并完成了(le)電站鍋爐(lu)建設所需(xu)上述新耐熱材料(liao)全部尺寸規格鍋爐(lu)管的工業(ye)制造。
三、壓(ya)水堆核電站核島主設備用(yong)鋼(gang)關鍵技術
壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)是(shi)(shi)核電主(zhu)體，我(wo)(wo)國(guo)已建(jian)56臺核電機組中53臺為壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)。世界最先進第三代(dai)壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)首堆(dui)均在我(wo)(wo)國(guo)建(jian)設(she)，其高安全、長壽期、大型一體化(hua)設(she)計對(dui)核島主(zhu)設(she)備(bei)（包(bao)括壓(ya)(ya)力容器(qi)、蒸發器(qi)、主(zhu)管道、傳熱(re)管等）材料(liao)技(ji)(ji)術提出前(qian)所未(wei)有挑戰，其成分優(you)化(hua)和(he)制造工(gong)藝是(shi)(shi)世界性工(gong)程科(ke)技(ji)(ji)難(nan)題(ti)。
經(jing)長期(qi)探索和(he)(he)工程實踐，鋼(gang)鐵研究總院發現影響核(he)島(dao)大(da)鍛(duan)(duan)(duan)件(jian)韌性(xing)和(he)(he)退火(huo)后(hou)強(qiang)(qiang)韌性(xing)的(de)本質(zhi)因(yin)素，突破300～600噸(dun)級(ji)鋼(gang)錠超大(da)鍛(duan)(duan)(duan)件(jian)韌性(xing)提升和(he)(he)退火(huo)后(hou)強(qiang)(qiang)韌性(xing)優化(hua)匹(pi)配控(kong)制(zhi)關鍵技(ji)術(shu)，確定了(le)(le)滿(man)足安全、長壽、大(da)型一體化(hua)核(he)島(dao)超大(da)鍛(duan)(duan)(duan)件(jian)綜(zong)合(he)性(xing)能要求的(de)極(ji)窄(zhai)成(cheng)分范圍。研究冶(ye)煉一澆注新方法，改(gai)善(shan)了(le)(le)大(da)鋼(gang)錠偏析和(he)(he)夾雜，自(zi)主研制(zhi)超大(da)特厚異形(xing)大(da)鍛(duan)(duan)(duan)件(jian)研究專(zhuan)用裝置，建立制(zhi)造過程熱-力-組織-性(xing)能對(dui)應關系，解(jie)決了(le)(le)鍛(duan)(duan)(duan)造開(kai)裂、晶粒控(kong)制(zhi)和(he)(he)性(xing)能均衡提升難題(ti)，形(xing)成(cheng)核(he)島(dao)主設(she)備材料(liao)成(cheng)套生產技(ji)術(shu)集成(cheng)。
鋼鐵(tie)研究總院成(cheng)功研制壓力容器和蒸發器全套508-3鋼大鍛(duan)件(jian)、世(shi)(shi)界首批(pi)(pi)異型整鍛(duan)316LN不(bu)銹鋼主管(guan)道(dao)大鍛(duan)件(jian)、世(shi)(shi)界首批(pi)(pi)堆(dui)內(nei)F6NM鋼壓緊彈簧環鍛(duan)件(jian)和690合金U型傳(chuan)熱管(guan)等，保障(zhang)了先進三代壓水堆(dui)核電(dian)首堆(dui)建設，國(guo)內(nei)市場占(zhan)有率從(cong)零躍升到(dao)90％以(yi)上，主導了我國(guo)核島主設備(bei)材(cai)料市場定價權，使其采購價降(jiang)低60％，核電(dian)工程單位造價降(jiang)低30％，全面(mian)實現(xian)了壓水堆(dui)核島主設備(bei)材(cai)料技術(shu)(shu)產業化，推(tui)進我國(guo)成(cheng)為世(shi)(shi)界核電(dian)技術(shu)(shu)和產業中心。
