王国栋，我国工程院院士，东北大学之教授。他长期致力于钢铁材料轧制理论、工艺、自动化等领域的应用基础与工程技术研究。在此期间，他先后主持并圆满完成了多项国家级重大基础研究项目，包括973计划、863计划、攻关项目以及国家自然科学基金重大项目等。东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，由他担任负责人，致力于我国超级钢的研究与开发工作。该实验室在低温耐受性、高压耐受性、抗腐蚀性、抗冲击性、抗疲劳性等方面的高强度、特种钢材研发上，持续实现了一系列重大技术突破。他本人荣获国家科技进步奖一等奖两次，以及国家技术发明奖二等奖一次。
钢铁是全球使用最广泛的金属材质，而高端和特种钢材则被视为钢铁家族中的瑰宝。在当前各国钢铁产业的竞争中，已经不再仅仅是总产量的较量，还包括了产品结构，特别是高端特种钢材的生产技术及能力的竞争。然而，这恰恰是我国急需加强和提升的领域。在我国，飞机的起落架、高速列车上的车轴以及轴承等抗疲劳的高强度钢材，以及核电站使用的耐高温、抗辐射的不锈钢耐热钢管等特种钢材，长期以来都严重依赖进口。而几年前，我国圆珠笔笔头依赖进口的情况，至今仍让众多人记忆深刻。
历经数载的辛勤努力，1996年，我国粗钢年产量实现了历史性的飞跃，成功跨越了1亿吨大关，登上了全球第一的宝座。此后的二十余年间，我国始终保持这一领先地位。然而，身为钢铁生产的大国，我们面临着低端产品供过于求与高端产品供应短缺的双重困境。特别是自2008年国际金融危机爆发以来，全球钢铁行业长期陷入产能过剩的泥潭，给我们带来了巨大的挑战和压力。当前，我国经济正朝着高质量的发展方向转变，在此过程中钢材强度和韧性，淘汰落后产能成为关键任务，钢铁行业首当其冲，似乎在短时间内钢铁便被贴上了落后材料的标签。曾几何时，钢铁是材料领域的佼佼者之一，那么，钢铁行业是否还有进一步发展的可能性和潜力呢？面对产能过剩和生态环境压力日益严峻的现状，我国钢铁产业的绿色发展道路究竟在何方呢？为了使我国钢铁工业在结构优化和质量提升的双重驱动下实现新的飞跃，我们需以科技创新为核心驱动力，竭尽全力推动中高端钢铁材料的研发进程，并致力于打造属于我国的“超级钢”。
好钢是如何炼成的
2018年，我国钢铁产量已突破九亿吨大关。我国钢铁产量远超全球其他国家之和，高铁、汽车、建筑、桥梁等重大工程均离不开钢铁的支持。我国能够生产各种类型和规格的钢材，至2006年已成为钢铁净出口国。这一发展历程，对我国的经济建设、国防事业及民众生活水平的提升产生了深远影响。
钢铁是怎样炼成的？首先，必须拥有铁矿石与煤炭，接着，将铁矿石与煤炭经过焦化和烧结等步骤，转化为烧结矿与焦炭，随后，在高炉中发生化学反应，生成铁水；铁水产出后，需经过转炉的冶炼、吹氧、脱碳、降低碳含量等工序，使碳含量达到特定标准，再经过精炼过程，对成分进行优化，形成钢水；钢水随后通过连铸工艺转化为钢坯，钢坯再经过热轧处理，制成热轧产品；最后，热轧产品经过冷轧工艺，转变为冷轧产品。此时，我们便获得了各式各样的钢材，诸如型材、板材、管材等。在这一环节，必须关注钢铁的关键特性进行优化，借助加工步骤提升钢材的品质，此即所谓的控轧控冷技术。
钢材的控轧控冷技术，指的是在轧制阶段，通过调节加热的温度、轧制流程以及冷却的条件等关键工艺参数，来提升钢材的强度、韧性和焊接性能。钢铁轧制则涉及对钢锭或钢坯施加压力，使其在旋转的轧辊之间发生形状和性能的改变。在钢铁生产技术领域，轧制控制扮演着将粗钢转化为高精度、高性能、高效益钢铁产品的核心工艺角色。
我国在钢铁轧制技术领域的研究与突破，主要依赖于对轧制与冷却环节的调控与优化，以提升钢材的品质。通过调整不同的轧制参数，钢材的性能也随之发生变化。只要精准调控轧制条件，便能产出性能卓越的钢材。在跨入新世纪的钢铁材料研究中，超级钢的进步同样得益于控轧控冷技术的应用。然而，在国外的技术发展过程中，原有的控轧控冷系统暴露出了一些问题。对冷却模式的研究，若与金属的指标以及其内部材料的变化相融合，便能为优化材料性能提供一种有效的途径。因此，全球范围内对超快速冷却技术的研究又重新兴起。
钢铁材料研发的未来
工业革命以来，钢铁制造已由作坊式生产转变为大规模工业化生产。在随后的漫长岁月里，钢铁行业对劳动力的需求极大，其高能耗和高污染特性使得钢铁企业逐渐在公众心目中变得黯淡无光。二战结束后，科技的进步持续为传统的钢铁产业注入新活力。如今，以智能化为标志的第四次工业革命，更是激发出人们无限的憧憬。2018年，我任职的东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，在全球范围内首次成功研发了适用于级汽车的专用热冲压高强钢；针对液化天然气低温容器用钢，全球普遍使用的是9Ni（镍）钢，在确保钢材性能不降低的前提下，实验室与相关企业携手合作，利用5Ni钢实现了9Ni钢的性能，从而有效降低了成本。在生产环节中，我们成功研发了薄带连铸、无头轧制等创新工艺流程，这些技术正逐步在企业中推广应用，并且适用于多种关键钢材的生产。
日本新日铁等众多国际顶尖钢铁公司均将生产自动化、能耗降低、人均产钢量提升以及生产高附加值“超级钢”视为未来发展的主要方向，这一路径亦是我国钢铁工业迈向高质量发展的关键所在。
我国钢铁产业追求的高质量发展设定了四大目标，即工艺的绿色转型、装备的智能化升级、产品的优质化提升以及供给服务的专业化发展。这四大目标涵盖了工艺、装备、产品和供给四个领域，其中工艺领域占据着引领地位。
工艺的绿色化旨在降低排放与污染，实现环境的和谐共生，这是其一；其二则是高效利用资源和能源，力求在最小化消耗的前提下，产出高品质的产品。以减少排放和污染为例，钢铁行业在此领域尚存诸多挑战，但整个行业已投入巨大努力，并取得了显著的成效。钢铁制造过程中耗水量相当可观，目前我国部分钢铁企业已实现无需新增水源，通过将城市废水和钢厂废水混合处理后循环利用，即便不增加任何新水，也能生产超过1000万吨钢材，并荣获世界钢铁协会颁发的可持续发展奖项。生产环节务必注重节约资源和能源，以确保有效降低生产成本。
智能化装备。当前，智能化装备备受关注，其核心在于通过智能化改造，使装备的性能不断提升。钢铁行业属于流程型产业，其控制系统异常复杂，需融合多学科知识，包括炼铁、炼钢、连铸、轧制等领域的专家，以及信息、自动控制等领域的专家共同协作。此外，行业间还需加强协调与配合，将钢铁业、信息业和传感器技术等领域进行有机结合。我们的实验室在智能化领域投入了研究钢材强度和韧性，成功申报了国家“十三五”规划中的关键项目，并与企业携手共同推进项目的实施。
产品追求高品质。其高质化涉及两个层面：一方面，现有产品需通过技术升级和提升效率，力争达到全球领先地位；另一方面，领先和前沿的技术需力求在全球范围内独一无二。从事材料研究需具备三种关键能力，首先是表征与评估，其次是合成与加工，最后是计算与建模。目前，我国在这些能力中相对较弱的是计算与建模，未来我们将着力发展这一领域的先进技术。
在服务化供给领域，部分企业表现尤为积极，在推动供给侧结构性改革方面成绩斐然。然而，科研领域存在一个不容忽视的倾向，那就是研究者们往往不立足于实际去发现问题，而是倾向于从国外文献中寻求答案。虽然借鉴国外经验有其合理性，但这些研究往往已是他人研究成果的再加工。那么，这些经过研究的问题是否真正符合我们的需求，是否是我们实际可能遇到的问题呢？从事任何领域的研究，都不可或缺地需要实践，以及与企业的紧密协作。若我们的科学研究旨在追踪全球科技的最前沿、聚焦经济发展的核心战场、满足国家的关键需求、保障人民的健康生活，就必须深入企业及实践一线，否则将如同无源之水、无本之木。深入企业基层挖掘问题，进而提炼出核心的普遍性问题，将之提升至理论层面，再与企业实际相结合，转化为生产应用，如此科研成果必将受到企业的青睐，其转化过程也将顺畅无阻。供给侧与用户需求侧的紧密对接，乃至融合为一，为技术提升注入强大动力，推动技术进步实现飞跃。
钢铁工业历经两个多世纪，至今仍非夕阳产业，而是正处于蓬勃发展的阶段。只要不断进行创新，它将始终保持着朝阳产业的活力。这是因为随着社会的进步，对钢铁的需求持续增长，而通过新技术开发，钢铁的潜力也将不断被挖掘和提升。创新之路任重而道远，历史赋予我们重任，我们义不容辞。中国在全球钢铁产量中占据了超过一半的份额，我们中国人有责任将此事做到极致，勇于承担责任、敢于迎接挑战、擅长创新，从而在世界的钢铁工业史上刻下属于中国人的痕迹。
