中国特钢技术新突破！能源问题有望被终结！中国核电机会来了

　　2019年3月12日，一则惊人的消息传来，让众多国人振奋不已。我国首创的金属构筑成型技术，完成了世界最大的奥氏体不锈钢巨型环锻件的轧制工作，成功打破多项世界纪录。
　　这奥氏体不锈钢环究竟是＂何方神圣＂？有多大作用？中国是如何到美国垄断的。
　　奥氏体不锈钢环锻件是什么？
　　目前世界最大的奥氏体不锈钢巨型环锻件在我国轧制成功。其直径达到15.8米、重量达150吨，是我国核电项目的重要设备之一。
　　为了锻造这个关键部件，解决我国核电发展的相关瓶颈，从2016年开始，中科院下属的金属研究所的李依依院士，就带领团队开始了相关研究工作。
　　奥氏体其实是一类钢铁在微观观测时发现的一种现象，钢中含大约18%的铬元素、8%~25%的镍元素、以及0.1%的碳元素时，很容易出现奥氏体结构。
　　发现奥氏体不锈钢的人是英国冶金专家威廉·钱德勒·罗伯茨-奥斯汀，所以这类钢材用他的姓奥斯汀命名。
　　奥氏体不锈钢炼制过程当中，铁原子的结构会从体心立方 结构变成面心立方结构，变成奥氏体不锈钢。
　　奥氏体不锈钢的优势是没有磁性，而且韧性和塑性较高，耐腐蚀性能极佳，所以被各行各业广泛使用。
　　奥氏体不锈钢的缺点也比较明显，就是强度较低，只能利用冷加工强化。
　　虽然我国对于奥氏体不锈钢的使用较为广泛，但是在以前浇筑一个250吨级的奥氏体不锈钢大锻件极为困难。
　　这主要是浇筑超大型不锈钢钢锭的时候，钢锭内部因为有空气导致缩孔，或者其他加入的元素分布不均匀，导致冶金缺陷。
　　这样铸造的锻件质量难以满足核电项目的技术要求，所以我国需要开发新技术解决这个难关。
　　这项技术就叫金属构筑技术。
　　金属构筑技术是一种制备大型金属或者合金锻件的方法。
　　其原理是将铸坯、锻坯、轧坯等锻件，在高温锻造过程中利用不同技术，使金属原子相互扩散，实现多块坯件之间的＂无缝＂连接的过程。
　　简单理解就是将一次铸造一个大件钢坯的方式，分解成制造数十块小型钢坯，将这数十块小型钢坯分组，像拼积木一样，利用封焊和构筑技术，打造出一个完整的巨型钢坯。
　　这次由李依依院士团队和山东伊莱特重工股份有限公司一起合作，开发了新一代的金属构筑技术，先后制造出1/8比例、1/3比例等多个钢坯模拟件，不断调整工艺和制造技术，终于打造出200吨级原料钢坯。
　　在此之前我国并没有使用金属构筑技术制造大型备件的相关经验，而这种技术一直被美国为首的西方国家掌握，垄断了长达半个世纪。
　　上世纪美国联合加拿大、法国、日本等众多企业和机构，开展了高温高压核电关键设备材料的研究工作，尤其是高端钢材。
　　在这个领域的研究我们相对比较落后，在此之前依赖进口。但是西方的相关生产企业漫天要价，这对我国很多重大工程的发展形成了制约。
　　所以从上世纪90年代开始，以李依依院士牵头的研究小组开始了我国核用工程材料方面的研究。
　　此次铸造出200吨的奥氏体不锈钢巨型环锻件，通过打磨和切削制造出150吨核电安全环，可以说一举突破了西方技术封锁，还解决了我国核电的核心部件制造方面的燃眉之急。
　　利用奥氏体不锈钢的耐腐蚀特性，我们还制造出核电站反应堆的压力容器、堆芯补水箱、蒸汽发生器、稳压器、热交换器、堆内构件等多个核心设备构件。
　　金属构筑技术和奥氏体不锈钢组合，让我国核电关键设备发生腐蚀疲劳而导致断裂概率大幅下降，使核电核心部件的寿命大幅增加，让我国核电站的使用寿命和安全性都大幅提高。 中国特钢发展迅速
　　大家熟知的＂华龙一号＂核电机组已经完成首推，同为我国自主研发的第三代核电机组＂国和一号＂也已经面世。
　　＂国和一号＂的主管道锻造、主泵制造技术都是利用我国自主研发的全新的焊接技术和新材料制造。
　　2020年9月28日，＂国和一号＂第三代核电技术顺利完成研发工作。
　　可以说，＂国和一号＂能够顺利面世，我国的特钢产业功不可没。
　　特钢全名特殊钢，是专门为了某一制造领域，例如船舶、航天、以及核电对于钢材的都有自己的特殊需求，专门研发的一种优特钢。
　　所以特钢产业是否发达，才是证明一个国家是否是钢铁强国的重要标志，虽然我国在核电、航天等很多重大项目取得一系列辉煌的成就。
　　但是从全球特钢产业竞争力来看，我国特钢并没有特别的优势。
　　我国部分制造业还是依赖进口特钢，例如特种油井管的特钢、船体耐蚀钢，以及我们引以为豪的高铁的部分轴承钢，国产的特钢仍满足不了需求，需要依赖进口。
　　在高端特殊钢材的市场日本企业占据了全球市场的33%，而中国只有区区1.8%。
　　导致这种局面的原因有几点。
　　第一，我国特钢的研发和市场需求存在部分脱节。
　　因为特钢材料研发需要企业、院校、科研机构和行业协会协同工作。但是我国钢铁行业的企业合作松散，所以企业产品创新能力较差缺，开发的产品也和用户需求脱节，这样严重阻碍了我国制造高端装备的发展。
　　第二个原因是我国钢铁企业生产管理问题。
　　我国钢铁企业更多以生产粗钢为主，对于生产管理要求不高。
　　目前国内部分大型钢铁企业虽然引进了一流的钢铁生产装备，但是因为制造业人才缺口以及管理不善，导致相关企业对装备使用和磨合不足，高质量的钢材难以稳定生产。
　　第三就是行业标准制定的问题。
　　目前我国制造业蓬勃发展，社会对于产品的需求也逐步提高，尤其是对于特钢的需求种类和数量也越来越多。
　　但是我国钢铁行业相关标准却不能适应钢铁需求的快速变化。企业生产技术落后于设备制造水平的现象屡屡发生。
　　与此相反的是我国对于特钢的需求却在持续增加。和特钢需求类似的是我国的能源需求也在增加。
　　我国是一个国土庞大资源丰富的泱泱大国，但是坐拥14亿人口，人均能源和资源非常匮乏。
　　我国煤炭储量丰富，但是我国人均煤炭资源为世界平均值的42.5%，石油更是世界平均值的17.1%，而自然电力资源更低，仅为13.2%。
　　一方面社会需求不断增长，但是我国技术和产能却跟不上。面对这个情况我国开始利用政策推动我国钢铁产业发展，提高我国钢铁的高附加值。
　　整体来看我国特钢行业落后先进水准，但是我国在高端钢铁的产业和锻造技术已经迅速发展，快速拉近和先进水平的距离，整体后满足我国制造业、国防和经济发展的需求。
　　这次我国生产的150吨核电安全环就足以证明我国的钢铁产业已经开始转型，逐步放弃了曾经的通过提高产能获得营收的粗效方式。
　　我国逐步转向了高端生产，提高产业附加值的发展方式，让我国2020 年钢铁销售收入达到4.7万亿元，增长10.86%，利润达到2074亿元，增长6.59%，改革初见成效。
　　钢铁产业升级必然也推动了我国电力设施的升级，＂国和一号＂核电机组就是一个很好的例子。
　　核电机组大面积使用我国新一代的奥式体不锈钢等多种特种合金，并利用全新的焊接技术建设核心设备，核电机组研发工作很快落成。特钢产业未来前景良好
　　2020年我国发电量77790.6亿千瓦时，核电发电量3662.5亿千瓦时，同比增长5.1%，在建的核电装机规模等多项指标世界第一。
　　目前我国已经拥有两种完全自主设计的三代核电技术，国和一号与华龙一号在技术上相互弥补发展。
　　除此之外我国开发了新一代具有完全自主知识产权的，多功能模块化小型压水堆堆型＂玲龙一号＂。
　　我国核电产品扎堆出现，自然说明我国核电技术已经达到先进水准，并且在我国＂电力新基建＂的技术加持下，我国发电量也开始增长。
　　充足的电力必然会推动我国特钢发展，因为高端特钢主要由电炉生产，特钢行业专业性强、品种多、批量小。
　　而电炉比起传统的炼钢技术，流程短。传统的炼钢流程长，通常需要高炉融化，然后转炉冶炼，才能实现模铸。
　　所以电炉炼钢温室气体排放量只有传统炼钢的25%，固废排放量经过计算只有1/30，能耗降低50%，电炉炼钢具有明显的技术和产业优势。
　　同时我国还在推动短流程炼钢，在不提高粗钢产能情况下，尽量使用电炉生产粗钢，降低我国的环保压力。
　　目前发达国家的电炉炼钢产能已经高达40%以上，相较之下我国的电炉炼钢仅为9%。
　　造成我国电炉比例不高的原因有两个。
　　首先，虽然我国发电量已经是世界第一，并远远领先于其他国家，但是不能忽视的是我国人均电量较低。
　　据数据统计，2020年我国人均用电量为5312kWh，远远低于美国的12154kWh，位列世界第 51位。
　　因为工业电力匮乏以及电价较高，对于我国电炉炼钢发展影响颇大。
　　第二个原因是我国可以用于熔炼用废钢较少，大部分被生产粗钢的企业拿走，所以我国大部分电炉只能优先生产优质的特钢。
　　现如今我国核电技术发展迅速，核电装机容量比例也在大幅升高。华龙一号已经开始广泛布局，批量建设。
　　除此之外国和一号也在山东荣成顺利开工建设，玲龙一号也在海南昌江开始建设。
　　核电技术和特钢技术相互促进、相互融合、共同推动我国的经济建设和未来发展。目前我国第四代核电技术已经完成测试，相信不久之后就能完成相关技术的研发工作。
　　可以预见的是，核电技术升级，我国的特钢产业和技术也会迎来爆发式的增加，还会推动我国全产业链的发展，加快我国新基建的建设，让我国迎来新的辉煌。