以“新一代鋼(gang)(gang)鐵材料的重大基(ji)礎研究”“超(chao)超(chao)臨界(jie)火(huo)電(dian)機組鋼(gang)(gang)管(guan)創(chuang)新研制與應用”和“壓水堆核電(dian)站核島主設備(bei)用鋼(gang)(gang)關鍵(jian)技(ji)術”為代表的技(ji)術開發(fa)工作(zuo)(zuo)，為鋼(gang)(gang)鐵工業技(ji)術進步及(ji)國民經(jing)濟發(fa)展作(zuo)(zuo)出了突(tu)出的貢(gong)獻。
一(yi)、新一(yi)代鋼鐵材料的重大基礎研究
“新一(yi)代(dai)鋼(gang)(gang)(gang)鐵材料的(de)(de)重大(da)基礎(chu)研究”作為國(guo)家(jia)首(shou)批“973計劃”項(xiang)目。翁宇慶院士帶(dai)領(ling)團隊通(tong)過晶(jing)粒細化和潔凈化提高微合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)強度和韌性(xing)開展了(le)基礎(chu)研究，研究發現了(le)奧(ao)氏體(ti)熱(re)變形可以誘(you)導(dao)（強化）鐵素體(ti)相變（DIFT），提出(chu)了(le)形變誘(you)導(dao)鐵素體(ti)相變理(li)(li)論(lun)；分析(xi)了(le)厚板坯(pi)連(lian)鑄連(lian)軋(ya)工(gong)藝(yi)中(zhong)出(chu)現納(na)米尺寸(cun)析(xi)出(chu)物促進超(chao)細晶(jing)現象，對貝氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)提出(chu)了(le)形變誘(you)導(dao)析(xi)出(chu)和中(zhong)溫轉(zhuan)變控(kong)制理(li)(li)論(lun)；對高強度合(he)金(jin)結構(gou)鋼(gang)(gang)(gang)移除了(le)抗延遲斷裂理(li)(li)論(lun)。工(gong)藝(yi)技(ji)(ji)術上(shang)介(jie)紹了(le)實(shi)現超(chao)細品(pin)鋼(gang)(gang)(gang)強韌性(xing)的(de)(de)相應工(gong)藝(yi)，如超(chao)細鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)化學(xue)冶金(jin)、凝(ning)固冶金(jin)、電磁冶金(jin)、焊接技(ji)(ji)術等。該項(xiang)目2004年榮(rong)獲(huo)國(guo)家(jia)科技(ji)(ji)進步獎(jiang)(jiang)一(yi)等獎(jiang)(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(gao)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。
在該項目M3組織(zhi)調(diao)控及強韌塑化機理研究基礎上(shang)，創(chuang)新(xin)發(fa)明(ming)了(le)高強塑積第三代汽車鋼和新(xin)一代高強高韌塑性低(di)合金鋼，實現了(le)在汽車、管(guan)線、橋梁等領域的應用。該項目研發(fa)成果創(chuang)新(xin)發(fa)展了(le)鋼鐵物(wu)理冶(ye)金理論，為未來高性能鋼鐵材料研發(fa)提供理論指導。
2018年“基于M3組織調(diao)控(kong)的鋼鐵(tie)材料基礎理論(lun)研究(jiu)與(yu)高性能鋼技(ji)(ji)術(shu)”獲得國家技(ji)(ji)術(shu)發明獎二等獎。
二、超超臨界火電機組鋼管創新研制與應(ying)用(yong)
600℃超超臨界(jie)技(ji)(ji)術是(shi)(shi)迄今世界(jie)最(zui)先進商用(yong)燃煤(mei)發電(dian)技(ji)(ji)術，其(qi)研發瓶頸(jing)是(shi)(shi)25Cr、18Cr和9Cr高壓鍋(guo)爐管(guan)(guan)。主(zhu)要技(ji)(ji)術難點(dian)：1. 我(wo)國(guo)不掌握材料成分(fen)最(zui)佳(jia)配比和生產過程(cheng)控制技(ji)(ji)術； 2. 國(guo)外25Cr管(guan)(guan)高溫持久(jiu)(jiu)強(qiang)(qiang)度低(di)、韌性(xing)差，18Cr管(guan)(guan)晶間腐蝕傾向嚴重、抗蒸(zheng)汽腐蝕性(xing)能(neng)差，9Cr管(guan)(guan)含δ鐵素體，持久(jiu)(jiu)強(qiang)(qiang)度低(di)，這是(shi)(shi)世界(jie)性(xing)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％，徹底改變了世界耐熱鋼管市場格局，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(yuan)自主研發(fa)了(le)(le)低合金耐熱鋼G102、馬氏體(ti)耐熱鋼G115?、耐熱合金C-HRA-1?、C-HRA-2?和C-HRA-3?等，成功建立了(le)(le)630～700℃超(chao)超(chao)臨界燃煤鍋(guo)爐(lu)管耐熱材料(liao)體(ti)系，并(bing)完成了(le)(le)電站鍋(guo)爐(lu)建設所需上述新耐熱材料(liao)全部尺寸規格(ge)鍋(guo)爐(lu)管的工(gong)業制造。
三(san)、壓水堆核(he)電站(zhan)核(he)島(dao)主設備用鋼關鍵技(ji)術
壓(ya)(ya)水堆(dui)是核(he)(he)電主(zhu)體，我(wo)國已(yi)建56臺(tai)核(he)(he)電機組中53臺(tai)為(wei)壓(ya)(ya)水堆(dui)。世(shi)界(jie)最先(xian)進第三代(dai)壓(ya)(ya)水堆(dui)首堆(dui)均在我(wo)國建設，其高(gao)安(an)全(quan)、長(chang)壽期、大型一體化(hua)設計對核(he)(he)島主(zhu)設備（包括壓(ya)(ya)力容器、蒸發器、主(zhu)管道、傳熱管等(deng)）材(cai)料(liao)技術提出前所未(wei)有挑戰(zhan)，其成分優化(hua)和制(zhi)造工藝是世(shi)界(jie)性工程科(ke)技難題。
經長期(qi)探索和(he)(he)工程實踐(jian)，鋼(gang)鐵(tie)研(yan)究總院發現影響核(he)島大(da)(da)鍛(duan)件韌(ren)(ren)性(xing)和(he)(he)退火(huo)后強韌(ren)(ren)性(xing)的本質因(yin)素(su)，突破300～600噸級(ji)鋼(gang)錠超大(da)(da)鍛(duan)件韌(ren)(ren)性(xing)提(ti)升和(he)(he)退火(huo)后強韌(ren)(ren)性(xing)優化匹配控制(zhi)關鍵(jian)技術，確(que)定了(le)(le)滿足安全、長壽、大(da)(da)型(xing)一體(ti)化核(he)島超大(da)(da)鍛(duan)件綜合性(xing)能要求的極窄成分范圍。研(yan)究冶煉一澆注新方法，改善了(le)(le)大(da)(da)鋼(gang)錠偏析(xi)和(he)(he)夾雜，自主研(yan)制(zhi)超大(da)(da)特厚(hou)異形大(da)(da)鍛(duan)件研(yan)究專用裝置(zhi)，建立制(zhi)造過(guo)程熱-力-組織-性(xing)能對應關系，解決(jue)了(le)(le)鍛(duan)造開(kai)裂、晶粒控制(zhi)和(he)(he)性(xing)能均衡(heng)提(ti)升難題，形成核(he)島主設備材料成套生產(chan)技術集成。
鋼鐵研究(jiu)總(zong)院(yuan)成功(gong)研制(zhi)壓(ya)力容器和(he)蒸發器全(quan)套508-3鋼大(da)鍛件(jian)、世(shi)界(jie)(jie)首批(pi)異型(xing)整鍛316LN不(bu)銹鋼主(zhu)(zhu)管道大(da)鍛件(jian)、世(shi)界(jie)(jie)首批(pi)堆(dui)(dui)內(nei)F6NM鋼壓(ya)緊彈(dan)簧環鍛件(jian)和(he)690合金U型(xing)傳(chuan)熱管等，保障了先進(jin)三(san)代壓(ya)水堆(dui)(dui)核電(dian)首堆(dui)(dui)建設(she)，國內(nei)市場(chang)占有率(lv)從(cong)零躍升到90％以上，主(zhu)(zhu)導(dao)了我(wo)(wo)國核島主(zhu)(zhu)設(she)備(bei)材(cai)料市場(chang)定價權，使其采購價降低60％，核電(dian)工程單位造價降低30％，全(quan)面實現了壓(ya)水堆(dui)(dui)核島主(zhu)(zhu)設(she)備(bei)材(cai)料技術產(chan)業(ye)(ye)化，推(tui)進(jin)我(wo)(wo)國成為世(shi)界(jie)(jie)核電(dian)技術和(he)產(chan)業(ye)(ye)中心。
