本报记者 郝晓明
跨海大桥、舰船用钢,高强度汽车用钢……被誉为“工业粮食”的钢铁,在经济新常态下,亦有“产能阴霾压城城欲摧”。如何破解钢铁行业的生存困局,实现“黑色”向“绿色”的转型发展,中国工程院院士、东北大学教授王国栋给出自己的答案:创新!
“创新,是引领钢铁行业走出寒冬、绿色发展的第一动力,更是高碳排产业向低碳化发展的必经之路。通过设备升级和新技术开发,不断提高钢铁生产的质量和效益,实现绿色、低耗钢铁生产,由跟跑到并行,直至成为领跑。”王国栋的话语中,创新和领跑成为高频词。
长年鏖战在钢铁绿色轧制技术的第一线,王国栋在轧制关键共性技术、钢材组织和性能调控、短流程生产技术、轧制过程控制和自动化方面取得了一个个重要的创新成果。
这些成果中,“超级钢”的研发,彰显领跑者的速度和激情。1998年,国家973计划项目——“新一代钢铁材料重大基础研究”立项,其中“铁素体—珠光体钢实现晶粒细化的基础研究”课题落在东北大学王国栋科研团队的肩上。
与日本等国追求的晶粒极度细化不同,王国栋创新性地提出“晶粒适度细化和复合强化”的学术思想。经过近一年的实验室研究,王国栋与他的科研团队破解了提高材料抗拉强度、降低屈强比和在现有轧机上生产超级钢两个难题,采用传统控轧控冷技术,研发出新一代钢铁材料原型钢——超级钢。
随后,他们与宝钢合作,在2050热连轧机生产线上实现了400MPa超级钢热轧带钢的工业试制和生产。在与一汽集团公司合作的过程中,应用超级钢制作的汽车底盘承重梁等部件不仅各项指标全部满足要求,而且每吨钢可以降低成本200—300元。
这个课题,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。这一研究成果应用于宝钢、鞍钢、本钢等大型钢铁生产企业,实现批量工业生产超级钢数百万吨,产生了巨大的经济效益和社会效益。
之后的10年间,王国栋和他的研发团队继续瞄准钢铁行业绿色化、减量化的大方向,聚焦新一代控制轧制控制冷却技术(TMCP)这一热轧钢材最重要的关键共性技术,最大限度地挖掘钢铁材料的潜力,减少生产过程中的消耗和排放。
将超级钢开发中采用的细晶强化思路进一步拓展,以超快冷技术装备为手段,王国栋提出利用细晶强化、析出强化和相变强化实现钢材综合强化的一整套创新理论思路,开发出先进控制冷却工艺技术、装备与自动化系统,并通过工程再创新,将创新成果向企业转化和实现产业化。这些创新工作为钢材的组织性能控制和钢材由“中低端”升级到“中高端”发挥了重要作用。