从汽车到手机，从电脑到空调，从“嫦娥工程”到“蛟龙”潜水器，钢铁材料在这个世界无处不在。自从古代的人们掌握冶炼钢铁技术以来，钢铁材料从未离开过人们的生活，并且重要性一直在增加，是国之基石。钢铁材料广泛服务于国民经济各行业，是国民经济的重要基础产业，是建设现代化强化的重要支撑，是实现绿色低碳发展的重要领域。先进钢铁材料是指在环境性、资源性和经济性的约束下，采用先进制造技术生产具有高洁净度、高均匀度、超细晶粒特征的钢材。比传统金属材料具备更加优异的强度、韧性、抗疲劳、耐腐蚀、耐高温、耐磨损等特性的新型金属材料，具有环境友好、性能优良、资源节约、成本低廉的特征。大量先进钢铁材料的应用，有效支撑了高端装备、重大工程等下游用钢行业和国民经济的平稳较快发展。

计量测试是先进钢铁材料的技术基础保障和产品质量保障，贯穿于先进钢铁材料的研发设计、生产制造、出厂检验、包装运输、服役应用和循环回收等全寿命周期。计量测试是先进钢铁材料智能制造、绿色低碳高质量发展的技术保障和基础。

没有计量，便没有科学，先进钢铁材料的设计研制，离不开计量测试。先进钢铁材料的化学成分配比、组织等级、工艺参数、性能指标的优化设计，只有通过计量测试，才能不断的改进完善。不能进行有效计量测试的产品设计，注定是一个无法应用的失败产品。

先进的计量测试技术是先进钢铁材料生产制造加工的技术保障。先进钢铁材料主要有板材、带材、管材、线材、丝材、棒材、型材等不同的产品形式，一般有炼铁、铁水预处理、炼钢、精炼、浇铸、轧钢、热处理等核心生产工序，生产过程需要原辅料（铁矿石、生铁、废钢、石灰石、萤石、铁合金、焦炭、耐火材料等）、燃料和动力（焦炭、煤粉、煤气、氧气、水、电、油等），并带来一些副产品和排放物，实质就是物质、能量以及相应信息的流变/流动过程。作为典型的流程生产制造业，涉及温度、压力、重量、流量、流速、成分、密度、浓度、粘度、时间、速度、物位、粒度、尺寸、外形、力值、扭矩、电流、电压等流程工艺参数、设备运行参数，还有过程产品的表面质量和内部质量参数，这些参数中不仅有静态量，更多是动态量参数。如果没有这些参数的计量测试，我们只能回到原始的制铁工艺中，而不是先进钢铁材料。先进的计量测试技术是先进钢铁材料产品质量保证的基础。从原材料的质量检验到生产加工的各个重要环节，只有每道工序检验合格，才有最终产品的检验合格和产品质量的稳定。为了达到优质高产的目的，要不断地推广采用新技术、新工艺，所采用的新技术、新工艺的效果如何，需要凭借先进的测量手段提供准确可靠的数据才能来确认。

计量测试数据是先进钢铁材料产品质量的量化表现。计量检测是获得高性能先进钢铁材料质量信息的惟一手段，没有先进的计量测试技术，先进钢铁材料的优越性能就无法体现，更无法在高端装备、重大工程中得到合理的应用。同时，先进钢铁材料的技术标准要靠计量测试才能制定出来，最终产品质量是否达以规定标准，要靠计量测试数据来体现。

计量测试是技术创新的保障、智能制造的重要技术基础。数据是智能制造的基石，是智能制造的柴米油盐。先进钢铁材料生产过程参数的监控、原材料的检测和产品缺陷的质量检测，大部分以数据信息反馈的方式进入了智能化系统，比如温度变化、位置，尺寸(长度，宽度、厚度)、形状等。过程检测的基础在于基本状态量的计量测试，其不仅可以体现系统对象的能观性，同时也在一定程度上对应了系统的能控性，也就是说先进钢铁材料的制造水平与智能化系统中检测技术水平是密不可分的。然而检测数据的准确性主要是依靠计量测试技术来保证的，没有计量测试与工业数据的准确性，先进钢铁材料的智能制造就是空谈、空中楼阁。

计量测试是先进钢铁材料产业节能减排的眼睛和标尺，是促进节能减排的重要前提和必要手段。先进钢铁材料生产流程长、工艺复杂、产排污环节多，动辄上百个排放口、几千个无组织排放点，在工业生产中属于排放大户。只有对工业废气污染源进行科学的分析、取样和计量测试评价，才能为后续的废气污染防治和监管提供有效依据。先进钢铁材料产业节能减排绿色化生产的成效，需要通过科学、精准的数据参数来体现，这些都需要对先进钢铁材料各个生产工序进行计量测试。节能减排、绿色发展是先进钢铁材料产业计量测试的一个非常重要的领域。

先进钢铁材料产业中计量测试的短板

2020年我国粗钢产量达到10.65亿吨，产量占比达到56.7%；钢材产品13.25亿吨。2020年我国成品钢材表观消费量为9.95亿吨，占全球钢铁表观消费量的56.2%。我国是一个名副其实的钢铁生产大国、消费大国，但离钢铁强国还有一定的距离，主要表现在：核心技术与专用装备水平（核心生产设备进口、高端检测仪器设备进口）相对落后；关键先进钢铁材料保障能力不足，存在一些“无材可用”、“有材不敢用” 高性能先进钢铁材料“卡脖子”问题；产品质量的稳定性、可靠性亟待提高；低端品种产能过剩，新材料推广应用难；劳动生产率比较低等方面，这已成为我国迈向制造强国的最大技术瓶颈短板之一。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年（2021－2025年）规划和2035年远景目标纲要》明确指出：推动高品质特殊钢、高性能合金、高温合金等先进金属材料取得突破，提升制造业核心竞争力。造成这种产业现象的一个关键因素就是：先进钢铁材料产业计量基础薄弱、国家质量基础设施建设不平衡、不充分，现有的计量体制和计量测试技术能力满足不了先进钢铁材料发展需求，存在着“测不了、测不全、测不准”的痛点、难点。

认识不足，产业计量游离于工业生产的边缘。先进钢铁材料的生产制造过程是物质、能量的流动过程，计量测试的根本目的是保障产品或服务的质量，在这个过程中，量值的溯源和传递只是一种手段，总不确定度不再是控制的主要因素，仪器仪表的长时间稳定、可靠才是最重要的。但是相当一部分企业，特别是单独的压力加工企业，其计量工作仅仅是保证监视装置的量值传递，停留在计量器具的检定/校准和常规管理上，忽略了计量技术与产品质量的直接联系，忽略了计量技术的现场服务。一个常见的现象是，只有在申请通过“升级”、“认可”、“许可”、“认证”等活动时，才想起计量测试这样的概念和名词，其它时间里，一直不认为计量有什么用处和价值，这也从一个侧面说明，它们不懂钢铁工业计量测试的目的，也不懂得如何重视产品质量。一些工艺参数或设备运行参数测量仪器设备是随着项目或主体搬运的，在项目前期策划阶段，计量测试要求的体现不受重视，从而造成了设备运行后计量测试的异常，很多企业已习以为常。设备选型时对工艺的要求不够明确，往往造成计量仪表量程与实际测量数据相差太大，甚至常用量只占总量成的10%都不到，如某企业炼钢氩气常用流量一般为500m3/h～800m3/h，最大可能到5000m3/h，该流量计设计量程却是15000m3/h，造成了工艺参数无法准确计量。我们非常关注计量器具的定期校验，但是没有选择合适的计量器具，再多的校验也就失去了意义，这些都是对产业计量认识不足、计量没有融入产业的具体体现。虽然企业通过了各种管理体系认证、产品认证，但是，这种计量测试游离于工业生产的边缘，没有效融入产业发展过程，脱离了产品和服务质量目的而单独建立的所谓“计量体系”将成为无源之水、无本之木，空中楼阁般不切实际，更无法行之有效。

自主创新水平不高，缺乏前瞻性高精尖计量测试技术。先进钢铁材料生产过程中一些关键参数的计量测试仪器、系统、装置，都属于专用的、组合性的、非标准设备与系统，种类繁多且参数复杂，并且一直处于不断的发展和变化中，但是，这方面的法律、法规和规范一直非常缺乏，限制了产业计量技术进步和体系的完善。一些多参数、智能化、综合性的测试装置和在线检测仪器量值溯源、量值传递缺乏可遵循的技术规范和手段，典型的“测不全、测不准”问题，致使许多与产品质量密切相关的量值，在工业现场一直无法进行有效的计量测试，得不到相应的计量保证，造成了产品质量不稳定、“不敢用”、“用不上”的尴尬局面。如高炉内焦炭温度及粒度、转炉钢水成分在线连续分析和在线连续测温、加热炉温场分布、残余应力分布、微小夹杂物在线检测等生产过程中迫切需要检测的关键参数，一直还没法准确测试，是“测不了”的技术难题。高性能先进钢铁材料在具体应用领域，也提出了特定的性能检测要求，给产业计量测试带来了新的挑战。随着北极航线的开发，低温船舶用钢在服役过程中会发生浮冰磨损与海水腐蚀的耦合作用，需要对钢板的磨损腐蚀性能进行测试，这对船舶钢检测来说，是个新的挑战。超临界锅炉用钢，我国在材料研发方面走在了前列，开发出了系列高温高压锅炉用马氏体耐热钢、不锈耐热钢和高温合金，但是缺乏先进有效的计量测试装备，造成了这些材料的高温高压蒸汽氧化腐蚀试验数据和服役性能数据的缺失和不完善，导致下游用户锅炉行业、电厂不敢用的局面。在先进轨道交通装备领域，高铁成了我国的一张明信片，但是目前所有的高铁车轮却全部国外生产制造，一个重要原因就是我国高铁车轮用钢没有有效的服役性能数据作为支撑，高铁车轮服役过程中材料残余应力演化一直存在着准确测试的难题。随着国家计量体制的改革，一些校准机构选择投入产出效益高的设备和项目开始做大做强，但是主要集中在已经成熟的技术和项目，很少涉及高、精、尖的计量研究创新领域，对于先进钢铁材料研发产业化所需的新设备、高端设备、新方法，系统研究投入不足，面向新品种、高性能的先进钢铁材料计量测试能力不足，专用计量测试技术研究水平和服务保证能力不够，制定的计量测试技术规范缺乏必要的前瞻性和超前性，也适应不了先进钢铁材料高速市场化的发展。

碳排放对产业计量测试的需求。2020年我国钢铁行业碳排放量占全球钢铁碳排放总量的60%以上，占全国碳排放总量的15%左右，是除能源以外碳排放量最大的工业行业，迫切需要通过加速低碳转型，确保国家“碳达峰”、“碳中和”目标顺利实现。现在，我国主要是以碳物质流分析为基础，采用排放因子法、物料平衡法通过活动数据（燃料消耗量、燃料发热量、原材料使用量等）、排放因子（单位热值含碳量或元素碳含量、氧化率等）计算碳排放量。但是，碳排放量是动态变化的，由于产品结构、冶炼方式、原料种类、工艺流程、生产条件的不同，不同部门机构选择不同的计算方法、系统边界、核算范围、参数取值和碳排放因子时，碳排放强度就会有较大差异，这也将导致不同地区不同企业碳排放量可比较性差。随着技术的发展和监测体系的完善，实时在线监测CO2排放数据，能够更好地弥补核算法中人为干扰多、误差较大的缺点，提高核算报告的可靠性及公平性。CO2实时在线测量系统通过直接测量烟气流速、CO2浓度和湿度等参数，测算CO2排放量，为单个企业的排放情况、行业整体排放水平及减排效果的客观真实性提供了准确、完整、及时的数据，弥补目前碳计量核算存在的问题，对产业的“碳达峰”具有重要意义。目前，欧盟和美国已采用碳核算计量和二氧化碳实测计算并行的方法在某些行业监测碳排放强度，国内由于实时在线测量系统不完善、技术方法和标准体系的缺失，基本上没有或者很少有企业能够提供第一手准确的CO2排放测量数据。

对于这些新品种、新性能、新应用先进钢铁材料“测不了、测不全、测不准”的难点和痛点，亟需建设先进钢铁材料产业计量测试中心，完善国家质量基础设施，加强先进钢铁材料领域具有产业特点的量值传递技术和关键领域关键参数的测量测试技术研究，开发新的计量测试技术、仪器设备，制定适宜的计量测试技术规范，保证技术参数测得出、测得准、测试结果可溯源、效率高，进而保障先进钢铁材料产品质量稳定。

创新产业计量测试技术，助推先进钢铁材料高质量发展

计量是人类认识物质世界的工具，是现代工业发展的三大支柱之一，包括检测、测量、测试、检定、检验等具体操作，其精，无止境；其准，无极限。一个国家的计量测试水平决定了其科学技术水平和产品开发能力，一个产业的计量测试水平决定了其产品技术水平和质量控制能力。面对先进钢铁材料生产工艺绿色化、智能化、产品高质化转型升级高质量发展的需要，原有的计量、测试标准、方法、仪器等已不足以支撑发展的需求，或者新的计量检测表征要求没有相应的方法技术实现等问题非常突出，给先进钢铁材料的研发设计、生产制造、出厂检验、使用服役、废钢循环利用等全寿命周期开展测量仪器设备的计量确认、产品质量检测、产品生产制造过程的量值检测、检测数据的采集分析、测量管理体系等计量测试工作带来了新的挑战。

筹建先进钢铁材料产业计量测试中心，从先进钢铁材料具体服役环境的工程应用需求追溯，聚焦从冶炼到成品钢材的全过程，梳理先进钢铁材料产品质量的全部技术参数（如基础理化性能、工艺性能、服役性能等），统筹上下游计量测试资源，开展包括测量装备、测量技术、测量方法、测量环境、测量评价等一系列计量测试技术研究与服务活动，特别是加强符合流程性钢铁工业特点的量值传递技术和关键参数测试技术研究，补齐计量测试短板、夯实产业基础，引领先进钢铁材料计量测试方向，建成“全产业链、全寿命周期、全溯源链、具有前瞻性”的先进钢铁材料产业计量测试体系，实现产业全产业链、全寿命周期、全溯源链上相关技术参数指标有条件测、有机构测，测得出、测得准、效率高、测试结果可溯源、计量器具有保障等目标，从而保障先进钢铁材料产品质量稳定、可靠、可信。同时，为产业培养计量测试高端技术人才和提供高水平、系统性计量测试服务，助力推进先进钢铁材料绿色制造、智能制造，助力高端装备、重大工程关键钢铁材料的自主可控和前沿技术的突破，促进钢铁行业质量效益全面提升、高质量发展。