
王国栋,1942年在大连这座辽宁城市降生,他不仅是我国工程院的一名院士,更是东北大学的教授和博士生导师。数十年来,他始终如一,以钢铁般的毅力在钢铁绿色轧制技术的最前沿奋力拼搏,在此领域取得了众多具有深远意义的创新成就。他先后领导并圆满完成了多项国家级重要基础研究项目,包括973计划、863计划以及国家自然科学基金重大项目等,为我国超级钢的研发、制造及推广应用奠定了坚实基础,并因此被誉为“超级钢之父”。
跨海大桥建设、舰艇制造、高性能汽车制造等领域,钢铁被誉为“工业的基石”,它作为一种关键的结构和功能性材料,在我国的国民经济建设、民众日常生活以及国防安全等方面,占据着至关重要的位置。
然而,近些年钢铁产量大幅超出需求,钢材价格持续低迷,使得钢铁企业的盈利前景不容乐观。面对这样的困境,钢铁企业究竟该如何找到突破之道?同时,钢铁行业又该如何完成从传统“黑色”产业向环保“绿色”产业的转变?
王国栋,中国工程院院士,东北大学教授,凭借其在钢铁轧制技术领域长期奋斗所积累的丰富学术底蕴和实践智慧,提出了自己的见解:面对化解危机带来的压力,正是探寻新的发展道路和动力的良机;创新成为推动钢铁行业摆脱困境、迈向绿色发展的首要动力,同时也是推动高碳排放产业向低碳化转型的唯一途径。
做绿色钢铁的全球领跑者
王国栋的言谈中,“领跑者”一词频繁出现。他致力于通过设备升级和新技术研发,不断提升钢铁生产的品质与效益,追求绿色、低耗的钢铁生产模式。从曾经的追赶者到并肩同行,王国栋的终极目标是将我国打造成为全球绿色钢铁工艺领域的领军者,这一梦想贯穿了他的一生。
王国栋已迈入古稀之年,却依然以坚定不移的意志,如同钢铁般坚韧,数十年来始终奋斗在钢铁绿色轧制技术的最前沿。他在轧制关键共性技术、钢材的组织与性能调控、短流程生产技术、以及轧制过程控制和自动化等领域,不断取得了一系列具有深远意义的创新突破。在这些成就中,超级钢的研发尤为突出,宛如一座里程碑,彰显了领跑者的速度与雄心。
1998年,我国启动了973计划,其中一项名为“新一代钢铁材料重大基础研究”的项目被确立。在这个项目中,东北大学王国栋教授领衔的科研团队承担了“铁素体—珠光体钢实现晶粒细化的基础研究”这一课题。
与日本等国家所倡导的晶粒极端细化理念相异,王国栋独具匠心,提出了“晶粒适度细化与复合强化”的学术理念。思路一变,天地为之开阔。经过将近一年的实验室深入研究,王国栋及其科研团队辛勤努力,攻克了提升材料抗拉强度、降低屈强比以及如何在现有轧机上生产超级钢等两大难题。他们运用传统的控轧控冷技术,成功研发出了新一代钢铁材料——超级钢原型。
他们随后与宝钢集团携手,成功在2050型热连轧机生产线上进行了超级钢热轧带钢的工业化试验及生产。
在合作过程中,采用超级钢制造的汽车底盘承重梁等部件,不仅各项性能指标均达到预定标准,而且每吨钢材的使用还能使成本减少200至300元。
该课题在国际竞争中实现了四项突破:首次在实验室环境下成功制备出原型钢材;首次确定了钢铁工业生产的工艺参数范围;首次在工业生产环境中轧制出了超级钢材;首次将超级钢材应用于汽车制造业。这一科研成果已广泛应用于宝钢、鞍钢、本钢等企业,实现超级钢材的批量工业生产,累计产量达到数百万吨,为社会和经济效益带来了显著提升。
自成功完成国家级重要基础研究项目并研发出“超级钢”之后,王国栋及其团队在接下来的十年里,持续致力于钢铁行业的绿色转型和资源节约,专注于新一代轧制控制冷却技术,这是热轧钢材领域至关重要的通用技术。他们努力深挖钢铁材料的潜力什么是钢材的屈强比,旨在降低生产过程中的能源消耗和污染物排放。他们专门为钢板、钢管、型钢、棒材以及线材等不同种类的钢材,研制了多种超快速冷却系统,这些系统能够非常均匀地达到钢材的极限冷却速度。这些系统配备的先进自动控制系统,能够与轧制线上的其他控制系统实现无缝对接,能够依据不同钢材的冷却需求,精确调节冷却路径和参数,从而实现对钢材产品组织和性能的优化和调控。这些创新举措在调控钢材的组织性能方面起到了关键作用,并且显著推动了钢材从“中低端”向“中高端”的转型升级。
凭借领先且技艺高超的新一代轧制和冷却技术,以及细致入微的工程服务,王国栋和他的团队在众多重要生产线的竞标中屡次战胜了国际一流企业,向客户提供了完整的轧制和冷却工艺、设备以及自动化解决方案;而一些新近引入的国外先进生产线,也纷纷采纳这项技术进行升级改造。他们与企业携手合作,共同运用这些先进工艺和设备,成功研发了新一代环保型钢铁材料,从而推动了钢材品种的升级换代。
这些环保型钢铁制品,为我国现代化进程提供了强劲支撑。例如,981钻井平台、观音岩巨型电站、新一代战舰、南海荔湾深海油气田的坚固管道、勇闯北冰洋的高科技船只等,这些闪耀着光芒的“国家利器”,肩负着国家和人民的期望,汇聚了王国栋及其团队的不懈努力与辛勤汗水,更是他们内心深处的喜悦与自豪。
协同创新带动行业振兴
创新注定是一条不平坦的路。王国栋深信,唯有下定决心采取“壮士断腕”的举措,坚定不移地推进协同创新和产学研用相结合,方能使我国钢铁产业摆脱产品高度同质化、企业间恶性竞争的困境,实现从粗放型向集约型的转变,切实为国民经济的强健提供支撑。为了成为一流的科技创新国家队,我们必须突破高校内部的体制机制障碍,同时整合行业内的各类创新资源,集中优势科研资源,服务于国家的重大战略需求,并针对企业的实际需求开发行业共性的关键技术。谈及由东北大学主导建立的钢铁共性技术协同创新中心,该中心副主任王国栋展现出了卓越的战略眼光。
创新之路必然充满坎坷,然而王国栋深信,唯有下定决心如壮士断腕,持之以恒地推进协同创新,实现产学研用的高度融合,方能助中国钢铁业摆脱产品高度同质化、企业间激烈竞争的困境,实现从粗放型向集约型的转变,剔除不必要的冗余,让钢铁行业真正成为国民经济的坚实支柱。
王国栋数十年来全力推动创新链与产业链的结合。2014年,东北大学、北京科技大学、中国钢研集团、中科院金属所等机构,以及宝钢、鞍钢、武钢、首钢等冶金研究机构和大型钢铁企业共同成立了钢铁共性技术协同创新中心,并获得了教育部和财政部的认可。
钢铁行业在绿色化转型过程中,以“绿色制造、制造绿色”为中心发展战略,持续创新研发先进技术装备,改进生产工艺流程,减少能源和资源的消耗,维护生态环境,致力于实现绿色制造的目标;同时,对产品结构进行优化和调整,提升产品性能,开发高端钢材,以此支撑国民经济的绿色发展和战略新兴产业的持续进步。这一平台的构建,推动了创新成果的涌现。
为解决鞍钢4号和5号热镀锌生产线中锌层厚度在横向分布上存在不均匀的问题,中心投入了大量资源,全力支持鞍钢技术研究院对镀层厚度及其均匀性控制技术进行优化,从而显著减少了镀层厚度的偏差,并有效提高了镀层的均匀性。目前,这些以中低端产品为主的涂镀生产线已经实现了升级改造,转变成了生产高品质汽车和家电涂层的中高端产品生产线。这些产品已成功应用于奔驰、高尔夫等品牌的中高档汽车之中。
该中心已率先启动了“精准”改造的试点项目,预计到2016年年底,企业将从生产中低端产品的厂家转变为生产中高端产品的厂家,从而完成企业的转型升级。
王国栋认为,只要协同创新中心能够调动钢铁产业及其相关领域的产学研用各环节的力量,推动行业间的协同合作、学科间的交叉融合,以及创新驱动的引领,钢铁产业必定能够克服当前困境,迈向质量上乘、效益显著、持续发展且绿色环保的进步之路。
真做科研 做真科研
创新之源在于问题,而需求则是推动创新的根本动力。“我们必须将研究深入到工程实践之中,将我们的学术论文与实际产品相结合!”王国栋强调,企业的设备全年无休,持续运转,生产过程中必然会出现各种问题等待解决。若我们针对这些问题进行深入研究,并提出解决方案,那么研究成果将迅速转化为实际的生产力。
在王国栋的办公室显眼处,悬挂着一幅引人注目的横幅:真诚从事科研,致力于真正的科学研究。这不仅是他内心的呼唤,更是他科研精神的真实反映。
王国栋坚信,唯有通过实践才能获得真知,实干才是检验真理的唯一标准。倘若脱离实际,仅仅依靠计算机进行看似合理的“模拟”运算,那么便无法应对国家和人民对我们所提出的艰巨任务。在这种状况下,不仅无法孕育出真正的科学家,反而可能造就出一批学术界的“周老虎”。
项目的来源何在?王国栋认为,答案蕴藏于实践之中,正是在国民经济的核心战场上。在他看来,企业的设备日以继夜地运转,生产过程中难免会遇到各种问题。若我们针对这些问题进行深入研究,提供解决方案,那么研究成果定能迅速转化为实际生产力。“我们必须将研究融入工程实践,将我们的学术论文转化为实际产品!”他强调道。
创新之源在于问题,需求的推动则是创新的根本动力。实验室需持续敏锐地洞察行业发展的尖端问题,致力于研发一系列创新的工艺技术,以及一批创新的工艺设备。通过这些努力,实验室将向社会贡献出一系列具有引领性的钢铁工艺产品,从而打破国外技术的垄断局面,并填补我国钢铁技术的空白。这正是王国栋持续推崇的“工艺、装备、产品、服务”融合的系统性创新模式,同时也是他们助力企业成长、追求持续创新的利器。
十年前,我国经济迅猛增长,基础设施建设蓬勃发展,众多重点项目遍布各地,对高品质的工程机械用钢、耐磨钢板等高强度钢板的需求数量巨大;同时,舰船和潜艇的制造也对各种极限规格乃至超极限规格的高强度钢板有着迫切需求。然而,我国尚不能独立生产用于此类钢板热处理的辊式淬火机,且从国外引进此类设备成本高昂。在市场上,高规格的强度极高的钢板价格迅猛上涨,达到数万元之高;同时,我国自主研发的辊式淬火机的建设已变得十分紧迫。
王国栋及其团队目睹了这一情形,心中焦急万分。他们深知,不仅要深入研究工艺技术,更要对装备及自动化系统进行探究。
通过实地考察,王国栋及其团队深入钢板用户单位,掌握了高强钢板的应用区域及其性能要求,并对从国外引进的高强钢板进行了剖析,详细研究了其组织结构和性能特征。他们还参观了钢厂什么是钢材的屈强比,对引进的淬火机进行了性能评估,并特别关注了现场操作人员反馈的设备问题。这些正是他们致力于攻克的技术难题和创新研究的出发点。
机缘往往垂青那些有所准备之人。恰在此时,有人提议研制一台辊式淬火设备,以适应对高强度钢板及高端不锈钢板进行热处理的需求。鉴于进口设备的成本与品质,他们决定在国内寻求合作伙伴。王昭东、袁国等一众王国栋的学生,年龄约在三十岁左右,他们来到了晋中腹地。白天,他们深入现场进行调研,向企业中的技术人员和工人请教并学习。晚上,他们则聚在一起讨论和整理设计方案及实施计划。经过一个多月的努力,当厂里的专家们拿到他们初步的方案时,立刻给出了肯定的答复:这些年轻人完全有能力胜任!
转瞬即逝,时光荏苒,一年已悄然逝去,而工程项目的安装工作也已步入现场。该设备体积庞大,长度超过20米,宽度近10米,高度约7米,总重量更是超过200吨。设备完全实现自动化操作,仅需一个按键即可完成所有工作流程。
随后,他们继续挥师向南进发,南钢、宝钢、新余钢厂、华菱涟钢、酒钢等众多钢铁企业纷纷采纳了这个典范,并认可了这些年轻人的成果。这帮年轻人四处奔波,辗转各地,自从他们在淬火机的大舞台上崭露头角,便宣告了引进淬火机时代的终结。在过去的10多年间,他们的设备已逐步遍布国内市场。
打造设备并非终点,而是挑战的起点。在王国栋的引领下,这群年轻人依据材料特性需求,持续优化配方设计及工艺流程。经过不懈努力,他们全面掌握了从关键材料到核心技术的整个流程,摆脱了对他人的依赖,那段受制于人的历史终于画上了句号。
绿色象征着生命,寓意着希望。在钢铁行业从粗犷笨重向绿色高效转型的征途中,王国栋依然怀揣着远大的志向,勇往直前!(经济日报记者 张允强,通讯员 王钰慧)
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