项目名称：能源用高钼铌氮系高合金钢连铸技术

完成单位：北京科技大学等

完成人：王丽君等

近日，2026年冶金科学技术奖评审结果揭晓。由北京科技大学等单位共同完成，绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室王丽君教授牵头的“能源用高钼铌氮系高合金钢连铸技术”项目荣获2026年冶金科学技术奖一等奖，这是对实验室团队长期深耕高端金属材料先进制造领域的高度认可。我国加速构建绿色能源体系，核电、光伏、热电储能及生物质能技术装备对耐高温、抗腐蚀材料提出了更高要求，亟须以超级奥氏体不锈钢和镍基合金实现性能突破。然而，高钼、高铌、高氮等元素在赋予材料优异性能的同时，也带来了严重的凝固偏析、复杂析出相形成以及裂纹敏感性显著增加等问题。生产过程中容易出现中心偏析、脆性析出相聚集、表面纵裂纹以及内部裂纹等缺陷，成为制约工业化生产的核心障碍。实现高钼铌氮系高合金钢宽厚板坯高质量连铸生产，被业内公认为世界级技术难题。

针对高合金钢连铸过程中的组织、裂纹和析出相控制难题，实验室团队围绕材料凝固行为、热力学与动力学特征、析出相演化规律以及连铸过程多场耦合机制开展系统研究，逐步形成了完整的技术创新体系。经过长期攻关，团队建立了以“组织均匀化、析出相无害化、表面无缺陷”为目标的高钼铌氮系高合金钢连铸技术路线，成功突破三项关键核心技术。

创新一：开发稀土与冷速匹配细化组织技术

针对高钼超级奥氏体不锈钢连铸中钼元素严重偏析、形成大量脆性σ相的问题，实验室团队系统揭示了稀土元素对高钼钢凝固行为的调控机制，提出“稀土与冷速匹配细化组织”的创新理念。通过稀土诱导异质形核、促进等轴晶形成，并结合精准二冷控制和多段电磁搅拌技术，铸坯等轴晶比例由不足20%提升至60%~70%，钼偏析指数由4.71降低至2.51，σ相析出量大幅下降，高钼钢热轧开裂率显著降低，产品成材率提升至90%以上，实现了从“难加工”向“易加工”的转变。

创新二：开发“温度-应力-析出-裂纹”协同控制技术

针对高铌高氮镍基合金连铸中氮化铌等脆硬析出相大量形成、诱发内部裂纹和中心分层缺陷的问题，实验室团队首次揭示了多种脆硬析出相对裂纹萌生和扩展的作用机制，构建温度场、应力场、析出行为和损伤演化的多尺度耦合模型，提出“温度-应力-析出-裂纹”协同控制技术。通过优化连铸冷却路径和电磁搅拌工艺，连铸矫直区坯壳热塑性提高33%以上，内部裂纹得到有效抑制，中心等轴晶比例提升至60%以上，连铸坯内部质量控制水平达到国际先进水平。

创新三：开发低应力表面裂纹控制技术

针对高钼、高铌、高氮合金钢导热性低、体积收缩大、热塑性差、易产生表面纵裂纹的问题，实验室团队系统研究了初生坯壳高温力学行为和热物理特性，揭示了表面裂纹形成机制，研发了专用保护渣体系，并协同优化结晶器冷却制度和开浇工艺，实现了保护渣性能与凝固过程的精准匹配。工业应用后，高铌高氮镍基合金纵裂发生率由87%降至5%，高钼不锈钢表面裂纹基本消除，连浇炉数明显提高，生产稳定性显著改善。

实现宽厚板坯稳定连铸，达到国际领先水平

依托上述创新成果，项目成功实现高钼系列超级奥氏体不锈钢200mm×2040mm宽厚板坯稳定连铸生产，首创高铌高氮镍基合金直弧型连铸生产，全球首发单体重量8吨以上N08120宽厚板产品。与国内外同类产品相比，项目生产的高合金钢连铸坯在组织均匀性、内部质量、表面质量以及成材率等方面均达到国际领先水平。目前，项目成果已在我国高端能源装备制造领域实现规模化应用：高铌高氮镍基合金产品成功应用于光伏多晶硅核心装备制造，广泛服务于国内重点企业；高钼超级奥氏体不锈钢产品应用于核电乏燃料处理系统、船舶脱硫装备等关键领域。通过技术推广，高钼铌氮系列高合金钢实现稳定批量生产，形成覆盖多个钢种系列的大规格宽厚板产品体系。近三年来，相关产品累计供货超过1.8万吨，实现销售收入18.9亿元，新增利税9.1亿元。

项目的成功实施打破了国外长期技术垄断，显著提升了我国高端能源装备关键材料的自主保障能力，为新能源、核电、海洋工程和高端装备制造等领域提供了坚实材料支撑。实验室将持续围绕高性能金属材料先进制造开展深入研究，推动更多原创技术成果实现产业化应用，为新型能源体系建设和制造强国战略贡献更大力量。

冶金科学技术奖是我国冶金领域具有重要影响力的科技奖项。此次由实验室教师牵头项目荣获一等奖，充分彰显了实验室在高合金钢连铸与绿色低碳冶金方向的科研实力和产学研协同创新能力。实验室将以此为契机，持续深耕绿色低碳冶金与高端金属材料先进制造关键技术攻关，为推动我国钢铁工业高质量发展、保障高端能源装备关键材料自主可控贡献更大力量。