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人民日?qǐng)?bào)海外版 | 王國(guó)棟：推進(jìn)鋼鐵“四化” 強(qiáng)健大國(guó)“筋骨”

發(fā)布時(shí)間：2023-02-08 09:28:34 來(lái)源：本站 瀏覽：0

2月6日，《人民日?qǐng)?bào)海外版》科技名家筆談欄目刊發(fā)了王國(guó)棟院士的文章《推進(jìn)鋼鐵“四化” 強(qiáng)健大國(guó)“筋骨”》

，以下是文章全文——

作者王國(guó)棟肖像畫

。張武昌繪
　　鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，為國(guó)家建設(shè)提供了重要的原材料保障

，有力支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展

，推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)化、現(xiàn)代化進(jìn)程

，促進(jìn)了民生改善和社會(huì)進(jìn)步

。改革開放以來(lái)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)迅速發(fā)展

，到2020年

，我國(guó)鋼產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到世界總產(chǎn)量的57%，可以生產(chǎn)所有門類的鋼鐵產(chǎn)品

。鋼鐵是大國(guó)“筋骨”

，正是有了鋼鐵產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展，我國(guó)才成為全球造船大國(guó)

、工程機(jī)械制造大國(guó)

、發(fā)電和變電設(shè)備制造大國(guó)……
　　國(guó)際鋼鐵產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)比拼的是產(chǎn)量，更是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

，尤其是高端特種鋼材的生產(chǎn)水平和能力

。進(jìn)入新時(shí)代后，我國(guó)鋼鐵業(yè)大力推進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化和質(zhì)量升級(jí)

，以科技創(chuàng)新為抓手

，全力推進(jìn)中高端鋼鐵材料的研發(fā)，推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展

，強(qiáng)健大國(guó)“筋骨”

。

王國(guó)棟（右二）帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)一線現(xiàn)場(chǎng)研究、解決問(wèn)題

。資料照片
01 好鋼是如何煉成的

？
　　要弄明白如何煉出好鋼，必須了解鋼鐵冶煉的過(guò)程

。首先

，把鐵礦石和煤通過(guò)焦化和燒結(jié)的環(huán)節(jié)變成燒結(jié)礦和焦炭；然后

，在高爐里進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)

，變成鐵水；鐵水經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐的冶煉、吹氧

、去碳

、降碳等操作，含碳達(dá)到一定程度

；再經(jīng)過(guò)精煉

，把成分進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而變成了鋼

；鋼水再經(jīng)過(guò)連鑄以后變成鋼坯

；鋼坯又經(jīng)過(guò)熱軋變成熱軋產(chǎn)品；熱軋產(chǎn)品又經(jīng)過(guò)冷軋

，變成冷軋產(chǎn)品

，最終成為各種各樣的鋼材，比如型材

、板材

、管材等。
　　通過(guò)改變軋制條件就可以改變鋼性能

，我們?nèi)绻馨褩l件控制好

，就能得到性能非常優(yōu)異的鋼材。調(diào)整溫度是通過(guò)水

，我們通過(guò)控制水量來(lái)控制軋制過(guò)程中鋼材冷卻的溫度和冷卻的速度

，這就是控軋控冷技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)控制加熱溫度

、軋制過(guò)程

、冷卻條件等工藝參數(shù)，提高鋼材的強(qiáng)度

、韌性

、焊接性能。
　　實(shí)現(xiàn)控軋控冷技術(shù)突破和創(chuàng)新是國(guó)際鋼鐵業(yè)追求的共同目標(biāo)

，各國(guó)科技專家都為此不懈努力

，進(jìn)行不斷探索，但一度收效并不大

。比如

，有的科技專家采用低壓的層流水對(duì)軋制過(guò)程中鋼材進(jìn)行冷卻，發(fā)現(xiàn)冷卻效果不理想

、傳熱效果不均勻

，導(dǎo)致鋼板不平整而“翹”起。此后

，一些科技專家把冷卻模式研究與金屬指標(biāo)

、金屬內(nèi)部材料的變化結(jié)合起來(lái)

，進(jìn)而力圖實(shí)現(xiàn)調(diào)整材料性能的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究

，超快速冷卻技術(shù)被開發(fā)出來(lái)

。20世紀(jì)70年代，國(guó)際上研制出超級(jí)冷卻系統(tǒng)

，可以實(shí)現(xiàn)高速均勻冷卻

，迎來(lái)了鋼鐵控軋控冷技術(shù)新的突破。
02 實(shí)現(xiàn)控軋控冷突破
　　作為中國(guó)鋼鐵科技工作者

，我們不甘落后

，全力實(shí)現(xiàn)鋼鐵控軋控冷技術(shù)自主突破。在實(shí)踐中

，我們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)我們的淬火機(jī)

，鋼材淬火冷卻到室溫后

，即使鋼板最薄只有約10毫米，也依然能夠保持平整

。于是

，我們就把鋼材淬火機(jī)與軋機(jī)冷卻系統(tǒng)兩者結(jié)合起來(lái)，借助河北一家鋼鐵公司的軋機(jī)

，我們研制出一套超快冷卻系統(tǒng)

。初步運(yùn)行證明，這套系統(tǒng)非常成功

。后來(lái)這套系統(tǒng)被應(yīng)用于鞍山鋼鐵公司和首都鋼鐵公司并經(jīng)過(guò)改進(jìn)

，生產(chǎn)出板型優(yōu)質(zhì)的鋼材管線，為國(guó)家“西氣東輸”工程管線供給作出了重大貢獻(xiàn)

。我國(guó)由此成為世界上最優(yōu)質(zhì)管線鋼的生產(chǎn)國(guó)

。
　　在鋼板軋制的冷卻控制上，我們實(shí)現(xiàn)了從跟跑到并跑

，再到開始領(lǐng)跑的巨大跨越

，研制的超快冷卻系統(tǒng)應(yīng)用于很多鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)線。特別值得一提的是

，適應(yīng)一些企業(yè)的需求

，我們把這套超快冷卻系統(tǒng)做出適應(yīng)性調(diào)整，做到與新引進(jìn)的外國(guó)相關(guān)裝備相兼容，很好地解決了生產(chǎn)線在熱連軋生產(chǎn)冷卻過(guò)程中的問(wèn)題。
　　研制出鋼管生產(chǎn)控冷系統(tǒng)是我們的另一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新成果

。傳統(tǒng)上

，鋼管生產(chǎn)過(guò)程必須依靠加合金和后期熱處理，而這兩個(gè)過(guò)程都需要消耗相當(dāng)?shù)馁Y源和能源

，而通過(guò)控冷系統(tǒng)就可以達(dá)到相同的目的且做到綠色節(jié)能

。為此

，我們與寶山鋼鐵公司合作組成聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)

，經(jīng)過(guò)3年

、近100次工業(yè)性的實(shí)驗(yàn)，終于研發(fā)成功鋼管生產(chǎn)控冷系統(tǒng)

，并以此為基礎(chǔ)對(duì)工藝布置進(jìn)行了改造

。
　　此外，我們近年來(lái)在鋼鐵科技上還取得了一些其他創(chuàng)新成果

，其中包括：在材料方面上

，2018年，筆者所在的東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

，在國(guó)際上率先研發(fā)出2000兆帕（MPa）級(jí)汽車用熱沖壓用高強(qiáng)鋼

；在應(yīng)用方面，液化天然氣低溫容器國(guó)際上普遍采用的材料是9Ni（鎳）鋼

，我們用5Ni鋼做出了9Ni鋼的性能

，實(shí)現(xiàn)了材料替代，大幅節(jié)約了成本

。在生產(chǎn)工藝上

，我們研發(fā)出薄帶連鑄、無(wú)頭軋制等新流程

、新工藝并向企業(yè)轉(zhuǎn)化

，可應(yīng)用于多個(gè)重要鋼種的生產(chǎn)。

港珠澳大橋是一條“鋼鐵巨龍”

，總用鋼量約110萬(wàn)噸

，其中有王國(guó)棟團(tuán)隊(duì)基于新一代控軋控冷工藝研發(fā)的高性能綠色橋梁鋼。資料照片
03 推進(jìn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)“四化”
　　工業(yè)革命使鋼鐵生產(chǎn)從作坊式生產(chǎn)進(jìn)入工業(yè)化大生產(chǎn)

。在此后很長(zhǎng)時(shí)期

，鋼鐵工業(yè)給人們留下了高耗能、高污染的印象

。二次大戰(zhàn)后

，高科技不斷為鋼鐵工業(yè)賦能，鋼鐵生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)

，產(chǎn)品類型不斷豐富

，應(yīng)用日益廣泛。如今

，以智能化為代表的第四次工業(yè)革命方興未艾

，使傳統(tǒng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)煥發(fā)出新的光彩。
　　縱觀國(guó)際鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

，我們可以發(fā)現(xiàn)

，世界先進(jìn)鋼鐵企業(yè)都把生產(chǎn)自動(dòng)化

、降低能耗、提高人均產(chǎn)鋼量和生產(chǎn)高附加值的“超級(jí)鋼”作為發(fā)展方向

。對(duì)于追求高質(zhì)量發(fā)展的中國(guó)鋼鐵業(yè)來(lái)說(shuō)

，也應(yīng)順應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，闖出自己的“超級(jí)鋼”之路

。什么是中國(guó)“超級(jí)鋼”之路呢

？在筆者看來(lái)，應(yīng)該包含四個(gè)維度

，即實(shí)現(xiàn)“四化”：工藝綠色化

、裝備智能化、產(chǎn)品高質(zhì)化

、供給服務(wù)化

。
　　工藝綠色化就是既要節(jié)省資源和能源，以最低的消耗生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品

，又要減少排放

、降低污染，做到環(huán)境友好

。近年來(lái)，中國(guó)鋼鐵業(yè)付出極大努力

，特別是以科技創(chuàng)新為依托

，綜合采取各種措施，在綠色低碳方面取得了顯著成效

。比如

，在水資源利用和保護(hù)方面，鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程耗水量很大

，但中國(guó)有些鋼鐵企業(yè)可以做到生產(chǎn)不需要用新水

，把城市的廢水和鋼廠里的廢水加在一塊兒處理以后，再循環(huán)使用

，在不增加一滴新水的情況下

，可以生產(chǎn)1000多萬(wàn)噸鋼，獲得世界鋼鐵協(xié)會(huì)頒發(fā)的“可持續(xù)發(fā)展獎(jiǎng)”

。
　　裝備智能化就是要通過(guò)智能化建設(shè)

，讓裝備能自己運(yùn)行得越來(lái)越好。鋼鐵工業(yè)是流程工業(yè)

，相關(guān)控制系統(tǒng)非常復(fù)雜

，涉及多學(xué)科的結(jié)合和交叉，需要煉鐵

、煉鋼

、連鑄

、軋制專家和信息專家、自動(dòng)控制專家一起深度參與

。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的建設(shè)和發(fā)展

，鋼鐵行業(yè)已經(jīng)具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)和研發(fā)設(shè)施

，可以為我們提供海量的數(shù)據(jù)資源

。我們要充分發(fā)揮鋼鐵行業(yè)海量數(shù)據(jù)和豐富應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

、大數(shù)據(jù)

、云計(jì)算、5G網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)的支撐下

，推進(jìn)鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型

。
　　產(chǎn)品的高質(zhì)化包括兩方面：一是現(xiàn)有產(chǎn)品要通過(guò)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效

，達(dá)到國(guó)際前列

，直至世界第一；二是在領(lǐng)跑性

、前沿性的技術(shù)方面

，力爭(zhēng)做到世界唯一。做鋼鐵等材料研究

，我們要著重培養(yǎng)三種能力

，第一種是表征和評(píng)價(jià)能力，第二種是合成與加工能力

，第三種是計(jì)算和建模能力

。相對(duì)來(lái)說(shuō)，我國(guó)在計(jì)算和建模能力方面顯得薄弱

，亟待加強(qiáng)

，這對(duì)于我們實(shí)現(xiàn)鋼材產(chǎn)品的高質(zhì)化至關(guān)重要。
　　供給服務(wù)化就是鋼鐵科技創(chuàng)新要緊盯生產(chǎn)一線

，服務(wù)生產(chǎn)實(shí)踐

、服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我們的科學(xué)研究要面向世界科技前沿

、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)

、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康

。這要求鋼鐵科技工作者必須深入到企業(yè)和實(shí)踐中

，在一線發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再篩選出關(guān)鍵共性問(wèn)題

，上升到理論研究

，然后和企業(yè)結(jié)合

，轉(zhuǎn)化到生產(chǎn)實(shí)踐中，這樣的科研成果必然會(huì)為企業(yè)歡迎

，應(yīng)用轉(zhuǎn)化才能自然而然地實(shí)現(xiàn)

。我們只有把鋼鐵科研的供給側(cè)和鋼企用戶的需求側(cè)緊密結(jié)合起來(lái)，甚至使二者融為一體

，才能為鋼鐵產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步提供持續(xù)不竭的動(dòng)力

。
　　沒(méi)有夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，只有落后技術(shù)

。鋼鐵產(chǎn)業(yè)雖然已有200多年的歷史

，但是在一波又一波科技浪潮推動(dòng)下，鋼鐵材料的更多性能被不斷開發(fā)出來(lái)

，不斷變革人類生產(chǎn)生活條件

。創(chuàng)新永無(wú)止境，中國(guó)作為世界鋼鐵產(chǎn)業(yè)大國(guó)

，在推動(dòng)鋼鐵科技創(chuàng)新方面責(zé)無(wú)旁貸

，我們要勇于擔(dān)當(dāng)、敢于挑戰(zhàn)

、善于創(chuàng)新

，參與創(chuàng)造世界鋼鐵產(chǎn)業(yè)更加輝煌的明天。

科學(xué)家感言
（作者王國(guó)棟為中國(guó)工程院院士

，東北大學(xué)教授

，長(zhǎng)期從事鋼鐵材料軋制理論、工藝

、自動(dòng)化等領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和工程技術(shù)的研究，曾獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)）

來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)海外版

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