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“中国超级钢之父”王国栋:核心技术买不来必须靠智慧和双手

作者:admin 来源:未知 更新日期:2020-09-10 浏览次数:

  王国栋院士(右一)带领科研团队常年在钢铁企业一线现场探讨、解决问题。(资料照片)

  新华社北京9月9日电(记者陈凡靖、王莹、王钰慧)9月9日,新华每日电讯微信公号刊发题为《“中国超级钢之父”王国栋:核心技术买不来,必须靠智慧和双手》的报道。

  “大幅度提高传统钢铁材料的性能,延长使用寿命,又能有效地提高钢材的利用率和回收率,减轻了企业成本和环境压力。”中国工程院院士、东北大学教授、博士生导师王国栋团队开发的超级钢,在国际上连创4个第一,就像一座里程碑,标注出领跑者的速度和气魄。

  “我不喜欢别人叫我‘超级钢之父’,我们需要的是脚踏实地,而不是头顶的光环。”奔腾的钢花日夜飞溅,厚重的轧机轰鸣成曲,王国栋就是那个爱听钢铁歌唱的人。“如果说还有什么遗憾,那就是人生苦短,实在是挤不出更多的时间了。”不过,好在他的学生青出于蓝。

  王国栋所在的轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,位于东北大学东南侧,每天早上,78岁的他早早便会来到这里。

  “我每天走路来上班,一边走,一边锻炼身体,这样既节省了运动的时间,又能保障充沛的体力来完成工作。”王国栋这样描述自己一天的开始。

  熟悉王国栋的人都知道,他太忙了。翻开他的日历,每年约有一半的时间奔波于下企业解决技术问题、推动钢铁智能化生产技术体系在钢厂落地……

  “我去钢厂有‘瘾’。到了钢厂,就有一种回家的感觉。”王国栋说,他对钢铁的情结是熔铸在骨子里的。

  1950年,8岁的王国栋随父母来到鞍山。那时,如火如荼的建设工地、捷报频传的钢厂建设项目,还有那顶天立地的钢铁工人,是“钢都”生活的主旋律。

  20世纪50年代,鞍钢出了三位享誉全国的劳动模范——孟泰、王崇伦、张明山,他们是风靡全国的技术革新代表人物。“我就是听着他们的事迹长大的,是他们的‘粉丝’。”王国栋说。

  “别人都说钢铁车间太吵,但是我觉得那是钢铁在歌唱,仔细听是可以听出韵律的。”在他看来,巨大与细微、粗犷与精密,就像高音和低音一样,有机统一在钢材的轧制过程中。

  钢铁厂热气蒸腾的生产车间,热火朝天的劳动场景,深深镌刻在了王国栋的记忆里,大学填报东北大学(当时校名为东北工学院)钢铁冶金系钢铁压力加工专业,也就成了顺理成章的事情。

  在东北大学老一辈学者的引路下,王国栋真正走进了钢铁冶金的知识殿堂,徜徉在浩瀚的钢铁知识中,他对世界钢铁的发展历程有了更深入的了解。

  “毕业后我来到鞍钢实习,这让我看到,钢铁行业有宣传画上意气风发的宏伟场面,也有现实中的艰苦、单调甚至危险。”王国栋说,实习让他对钢铁有了更深层次的认识,看似千篇一律的钢铁轧制过程,若稍加控制,材料的性能就会千差万别。

  进行一次淬火,重塑一个自我。1968—1978年,王国栋在鞍钢小型厂度过了破茧成蝶的青春岁月。

  回忆起在鞍钢的那段岁月,王国栋笑着说:“当时的小型厂主要生产螺纹钢,生产条件最艰苦、劳动强度最大、危险性最高,在整个钢铁行业里被称为‘阎王殿’。我刚去的时候,从车间做起,和师傅们一样夹钳、换辊……那是我成长脱胎换骨的十年。”

  尽管王国栋刚到生产一线的时候并没有技术革新的任务,但他把问题看在眼里,记在心上,很快便找到了努力的方向。

  当时,工厂生产解放汽车和黄河汽车前桥的毛坯,是周期断面钢材。由于没有喂入装置,轧件不能在要求的时刻从周期开始点咬入轧辊,造成头尾部形成两段不完整的周期,成材率最多不过75%,原料浪费极大。

  为了解决这个问题,王国栋主动请缨,连续笔译了多部俄文专著,与3位实践经验丰富的老工人组成技术革新组进行攻关。

  “我都记不清失败了多少回,反正就是在车间没日没夜地干,画的草图都有好几本,总算设计制造出了一套用在轧机上的连锁装置和夹持装置,实现了轧件装置与轧机传动系统的联动,可以将周期中间喂入钢材改为周期开启时喂入,保证了成材率。”说起这一段,王国栋眉飞色舞。

  这一工艺上的革新,使周期断面钢材的轧制取得突破性的进步,也被誉为鞍钢“企业领导干部、技术人员、工人三结合”的重大成果。

  “这十年的历练,让我可以像钢厂老工人一样,如数家珍地把我们的1150mm初轧机等介绍给亲戚朋友们,告诉他们那些巨大的钢锭怎样变成钢坯,又怎样变成一根根钢轨,一根实心的钢棒怎样在穿孔机里变成无缝钢管。”多年后,回忆起那激情燃烧的十年,王国栋依旧深情不减,充满眷恋。

  1978年,中国迎来了改革开放,更迎来了“科学的春天”。十年扎根一线,让王国栋对中国钢铁有了更深刻的认识,也被中国钢铁工人的“工匠精神”深深震撼。

  “我国的钢铁工业还很落后,我有责任为祖国钢铁工业的崛起贡献自己微薄的力量。”王国栋在1978年考取了北京钢铁研究总院压力加工专业的硕士研究生,毕业后,他回到了阔别多年的母校——东北大学任教,并在这里尽献芳华。

  但20世纪八九十年代,我国的钢铁工业发展与世界领先水平仍有不小的差距,汽车用钢、桥梁钢、高层建筑用钢、工程机械用钢及航母等大国重器用的高端钢材,仍受制于人。

  “核心技术是买不来的,必须靠着自己的智慧和双手去拼出一个新天地。”与钢铁打了一辈子交道的王国栋,深知打破钢铁材料瓶颈,国之重器才能不受制于人。

  1998年,在国家“973”项目的支持下,王国栋和他的团队开始了“轧制过程中实现晶粒细化的基础研究”课题。

  当时,日本、韩国已经相继启动了面向21世纪的结构材料研究计划,目标就是在成分基本不变的前提下将现有钢材的强度和寿命提高一倍,他们主要的研究目标是探究晶粒细化的极限。

  王国栋介绍说,通过多年的一线经验与实验结果,他和团队发现,细化晶粒对抗拉强度的作用不十分明显。且在当时的工业条件下,加工制造难度极大。

  “我们决定不盲目追随日韩的潮流,而是定位在现有工业条件下能够实现的目标,创新性地提出了晶粒适度细化的概念。”王国栋介绍说。

  思路一变天地阔。研究有了新的头绪后,王国栋和课题组成员开始了长期“驻扎”宝钢的生活,昼夜奋战,与宝钢集团无缝衔接。

  那段日子里,王国栋带领他的团队,穿梭于实验室和宝钢之间,在实验室是实验、分析、计算,在现场则是调研、召开座谈会,举行学术讨论,制订实验方案。

  “我有一个经验,当我们吃不下饭、睡不着觉的时候,我们的科研成果就快要出来了!那个时候就是这种状态。”回忆起那段岁月,王国栋说,他并不觉得苦,因为隐约已见隧道前端的光亮。

  1999年9月,无数次实验后,在宝钢2050热连轧机——当时我国最先进的一套“宝贝”轧机上进行了SS400钢细化晶粒的第一次现场轧制实验,这是世界上第一次用工业化的轧机轧制超级钢的实验。

  当板卷通过轰鸣的轧机和冷却系统,最后在卷取机上成卷时,课题组的同志和现场的工程技术人员拥抱在一起,流出了喜悦的泪水。他们知道,“超级钢”诞生了!

  这一课题的研究成果,被应用于宝钢、鞍钢、本钢等企业,批量工业生产超级钢数百万吨,并连创国际竞争的4个第一:第一次在实验室条件下得到了原型钢样品;第一次得到钢铁工业生产的工艺窗口;第一次在工业生产条件下轧制出超级钢;第一次将超级钢应用于汽车制造。

  2005年3月28日,王国栋终生难忘。这一天,他作为国家科技进步奖一等奖的获得者,在人民大会堂受到了党和国家领导人的亲切接见。

  超级钢的应用,不仅每年至少为国家节省数亿元的开支,而且非常有效地降低了资源消耗,减轻了环境压力,对于国民经济全面、协调、可持续发展具有重要意义。

  但每当谈起“超级钢”,王国栋总是说,这只是材料革命浪潮里的一朵涟漪。把这一页翻过去吧,往前看,那才是波涛汹涌的大海。

  让中国从跟跑、并行直至成为世界钢铁科技的领跑者,是王国栋矢志不渝的奋斗目标。

  在开发出“超级钢”后,王国栋和他的团队聚焦“新一代轧制控制冷却技术”,这一热轧钢材最重要的关键共性技术,能最大限度地挖掘钢铁材料的潜力,服务国家需要。

  20世纪七八十年代,以水代替合金提高钢材性能的加速冷却技术在日本、欧洲取得重大突破。我国也十分关注这一领域,在热连轧、中厚板等生产领域大量引进。

  可惜的是,我们一直处于跟跑地位。2004年,日本、欧洲又开发出热轧钢板超快速冷却技术,但该技术严格保密,不转让、不出售。

  “我们自己开发,走自己的路。”王国栋和他的团队下定决心,兵分两路:一路以擅长装备研发的王昭东、袁国等年轻人带头,根据已有团队研发成功的钢板淬火机的原理,进行控制冷却系统硬件的研发;一路则由擅长组织、性能调控的刘振宇等牵头,开发热轧过程组织性能预测技术,建立我国自己钢材组织控制的软件“北斗导航系统”。

  南钢的生产线上,有一幕特别令人振奋:印刻着“RALNEU ”(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室缩写)标识的超快冷装置和西马克集团生产的预矫直机一前一后地矗立在生产车间,仿佛在昭示着自主研发的国产装备与进口装备“硬核”过招的战绩。

  印度钢铁公司到南钢考察,为东大设备创造的效益所震撼,并立即联系实验室,希望帮助其改造生产线,实现绿色减量化生产。

  提起做项目的日子,王国栋的学生袁国满是感慨:“南钢辊式淬火机项目进展的关键时期,项目组三天两夜只吃两顿饭。”

  “经过几百年的努力,钢铁生产中的难题大部分已经解决了。要想领先,就得敢于啃剩下为数不多的‘硬骨头’。”回忆这一段从跟跑到并行、再到领跑的发展历程,王国栋不无感触地说。

  咬定领跑不放松,王国栋率领团队和东北大学“冶金工业流程学科群”在工艺绿色化、装备智能化、产品高质化等方面持续开展应用基础研究和技术创新,在热处理技术和装备、钢铁智能制造等前沿领域逐渐进入“领跑”行列。

  近年来,王国栋满腔热忱推动协同创新,结合钢铁行业工序复杂、涉及学科专业及行业众多等特点,组织覆盖“采矿-选矿-炼铁-炼钢”的全流程协同攻关。学科交叉,让团队如虎添翼,更快更好地服务国家重大需求。

  协同创新中心的成果,还为非洲人民带来福音。难选铁矿石研究方向的韩跃新教授团队,破解了贫杂铁矿石资源化利用的世界性选矿难题,“吃干榨尽贫矿资源”,增加了国产铁精矿产量,保障了我国铁矿资源的安全供给,先进的技术走向非洲,将塞拉利昂等国的“贫矿”变成“富矿”。

  2019年底,在他的积极推动下,由河钢集团、华为集团、东北大学联合成立了“工业互联网赋能钢铁智能制造联合创新中心”,与时俱进运用“5G+”技术等赋予行业发展新动能。

  绿色化的钢铁产品,有力地强健了大国“筋骨”。981钻井平台、观音岩大型电站、新一代舰船、南海荔湾深海油气田厚壁管线、驰骋北冰洋的高技术船舶、“华龙一号”三代核电技术全球首堆示范项目……这些光彩夺目的“国之重器”,承载着国家和人民的重托,凝聚着王国栋和团队的心血和汗水,更是他们心中无上的幸福和骄傲。

  “我国的钢铁工业要从并跑到领跑,必须做好原创性、前沿性、颠覆性的研究,在从0到1的研究上下真功夫,抢下被‘卡脖子’的技术山头,做到人无我有、人有我精、人精我强。”

  王国栋说,做项目是一件苦差事,但更是展示自己、提高水平的平台,其中乐趣无穷。

  盛夏时节的东北大学,绿树葳蕤,王国栋像往常一样来到单位参加项目研讨。没有人知道,他刚刚做完肾结石的手术。

  “如果说自己还有什么遗憾的话,就是感觉现在时间不够用,很多引领钢铁绿色发展的新技术还没有在国内得到推广,而自己却年事渐高,身体不如从前。”说到这里,王国栋目光低垂。

  “但是我很开心,我的学生更加优秀。”王国栋最喜欢谈的线多名硕士、博士研究生,都活跃在院校和企业里,为国家的钢铁行业发光发热,这是最令他欣慰的。毕竟,未来要看年轻人的。

  刘振宇是王国栋团队的中生代力量。他带领的团队与宝钢梅山公司、鞍钢等企业合作,让大数据握手大生产,开发出绿色钢铁智能化制造技术,有效解决了当前钢铁企业规模化生产和用户个性化需求之间的矛盾。

  “王老师既是我读博期间的导师,也是我们专业基础课老师。当时的研究生很少,系里只有我们两位同学。我记得,王老师在讲张量分析时,给我们两人准备了厚厚的一本教案,每次讲课都在黑板前认真板书和推导。”刘振宇深情地回忆着当年种种。

  除了“实践出真知”的工作作风,王国栋对钢铁的热爱、钢铁报国的赤子情怀也对学生产生着潜移默化的影响。

  袁国是东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室主任。还在研究生期间,他就参加了王国栋实验室的大型研究项目。无论是淬火机的从无到有,还是中厚板、热连轧、无缝钢管超快冷技术从0到1,山重水复、关关难过的“硬骨头”项目,决定“生死”的关键时刻,都有王国栋院士带着袁国等年轻的“战友”们拼搏的身影。

  “钢铁材料是很可爱的,你们只有爱上它才能驾驭它。”袁国表示,这句话是老师对钢铁的态度,也是对学生们的谆谆教诲。

  “我‘年轻的战友’都很优秀,正在成长为参天大树,他们是我的开心果。”王国栋说,有了这样为国家钢铁事业奋战的年青一代,他深感欣慰。

  在一次汽车用钢研讨会上,一位年轻人进入了王国栋的视野。虽然年轻,但是谈吐稳健,见解独到。王国栋后来知道,这个年轻人叫易红亮,毕业于哈尔滨工业大学,是英国皇家工程院院士、剑桥大学教授Herry Bahdeshia的学生。在韩国拿到博士学位后,他回到了山东莱钢工作。

  同声相应,同气相求。几次长谈后,易红亮毅然决定加入王国栋团队:“在王老师这里,可以做自己想做的事,最重要的是,能实现自己的价值。”

  2017年,易红亮带领团队在全球率先研发出了抗拉强度超过2GPa的超高强韧热冲压成型钢新钢种,该钢种在本钢实现了工业化量产;2019年,他在汽车钢铝硅镀层强韧化领域实现了从纸上到车上的突破,这项引领性技术,产业化后将在全球生产超过300万吨,对世界汽车工业轻量化发展做出重要贡献。

  王国栋认为,兴趣是学生研究世界的基础原动力,但是,无论什么工作,只要深入进去,都可以看到纷繁多彩的世界,体验无穷奥妙。

  如今,王国栋的学生们和实验室的青年教师们围绕国家战略重点和企业实际需求,参与项目港珠澳大桥、西电东送输电铁塔、大型潜艇……创新成果写在国家重大需求和国民经济的方方面面。

  王国栋,这位钢厂车间里走出来的中国工程院院士,这位推动了中国钢铁由“傻大黑粗”向“绿富精强”转变的钢铁“战士”,正和他的团队一起,淬炼着爱国筋骨,书写着钢铁人生,乘风破浪,一路向前。(完)

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