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王國棟院士把脈鋼鐵科技創新:創新 贏取競爭先機

王國棟院士把脈鋼鐵科技創新:創新 贏取競爭先機

  • 分類:行業資訊
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  • 來源:
  • 發布時間:2016-06-24 12:00
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  “就如習近平總書記強調的‘敢為天下先’、‘獨創獨有’,更加重視原創正是我國鋼鐵行業必須而且馬上要做的事情。”日前,中國工程院院士、東北大學教授、博士生導師王國棟就未來冶金行業科技創新問題接受《中國冶金報》記者專訪時說。

  目前的成就主要源于創新

  1982年,鄧小平視察寶鋼時,題寫了“掌握新技術,要善于學習,更要善于創新”的寄語。王國棟認為,這個題詞對整個中國鋼鐵業具有極其重大的戰略指導意義。中國鋼鐵行業現在取得的成績,根本原因之一正是創新,包括集成創新、引進消化吸收再創新和原始創新。

  “創新是從提出問題開始的,經過研發,發現新規律,提出新的工藝技術,再經過工程實施,最后實現產業化,并轉變為生產力,為企業創造效益。這樣一個完整的過程,才是真正的創新。”王國棟表示。

  首先,王國棟認為,前一階段,中國鋼鐵工業有很大發展,在品種、質量、成本控制、節能環保等方面都有很大進步。

  “十二五”期間,中國鋼鐵工業在科技進步上的成就是舉世矚目的。在品種上,絕大多數的產品已經實現國產化,極個別品種不是不能生產,不是技術力量達不到,而是沒有商業上的價值或者戰略上的價值;在數量上,已經滿足國民經濟發展的絕大部分需要,并且在國際市場上也具有強大的競爭力。在裝備技術及設計建設上,千萬噸級以上的先進鋼鐵基地,中國已經能夠實現完全自主設計、制造、建設、集成等,這種能力在世界上也是首屈一指的。

  現已年過古稀的王國棟,數十年如一日地以鋼鐵般的意志“鏖戰”在鋼鐵綠色軋制技術的第一線,在軋制關鍵共性技術、鋼材組織和性能調控、短流程生產技術、軋制過程控制和自動化方面取得了一個個有重大意義的創新成果。

  1998年,國家“973計劃”項目———“新一代鋼鐵材料重大基礎研究”立項,其中,“鐵素體—珠光體鋼實現晶粒細化的基礎研究”課題落在東北大學王國棟教授科研團隊的肩上。

  與日本等國追求的晶粒極度細化不同,王國棟創新性地提出“晶粒適度細化和復合強化”的思路。思路一變天地闊,經過近一年的實驗室研究,王國棟與他的科研團隊刻苦攻關,破解了提高材料抗拉強度、降低屈強比和在現有軋機上生產超級鋼兩個難題,采用傳統控軋控冷技術,研發出新一代鋼鐵材料原型鋼———超級鋼。

  隨后,他們與寶鋼集團合作,在2050熱連軋機生產線上實現了超級鋼熱軋帶鋼的工業試制和生產。

  在與一汽集團公司合作的過程中,應用超級鋼制作的汽車底盤承重梁等部件不僅各項指標全部滿足要求,而且每噸鋼可以降低成本200元至300元。

  這一課題連創國際競爭的4個第一:第一次在實驗室條件下得到了原型鋼樣品;第一次得到鋼鐵工業生產的工藝窗口;第一次在工業生產條件下軋制出超級鋼;第一次將超級鋼應用于汽車制造。這一研究成果被應用于寶鋼、鞍鋼、本鋼等企業,已批量工業生產超級鋼數百萬噸,產生了巨大的經濟效益和社會效益。

  在完成國家重大基礎研究項目、開發出超級鋼以后的10年間,王國棟和他的團隊繼續瞄準鋼鐵行業綠色化、減量化的大方向,聚焦新一代軋制控制冷卻技術這一熱軋鋼材最重要的關鍵共性技術,最大限度地挖掘鋼鐵材料的潛力,減少生產過程中的消耗和排放。他們針對鋼板、鋼管、型鋼、棒材和線材等不同的鋼材門類,開發出可以極均勻實現鋼材極限冷速的不同類型超快速冷卻系統。開發的先進自動控制系統可以與軋制線其他部分的控制系統無縫連接,根據不同鋼材的冷卻要求,準確控制冷卻路徑和參數,實現鋼材產品組織和性能的優化調控。這些創新工作為鋼材的組織性能控制和鋼材由“中低端”升級到“中高端”發揮了重要作用。

  不過,雖然鋼鐵行業已經取得了較大的成就,王國棟仍然希望,中國鋼鐵行業在原始創新方面還要進一步加強。

  據介紹,在鋼鐵工業快速發展的階段,重復、多次引進現象在一定程度上出現,這是導致我國鋼鐵行業今天高端產品趨同、過剩的原因之一:生產工藝設備趨同,產品的種類、質量、品牌等方面趨同,所面對的市場也趨同,甚至引進設備的缺點、問題都是一樣的。“所以,進入‘十三五’,鋼鐵工業‘更要善于創新’。”王國棟表示。

  未來要更加重視原創

  在今年5月30日召開的全國科技創新大會上,習近平總書記強調,科技界要堅定創新自信,堅定敢為天下先的志向,在獨創獨有上下功夫,勇于挑戰最前沿的科學問題,提出更多原創理論,作出更多原創發現,力爭在重要科技領域實現跨越發展,跟上甚至引領世界科技發展新方向,掌握新一輪全球科技競爭的戰略主動。

  王國棟認為,引進只能解決“跟跑”的問題,只能解決有和無的問題,要解決先進和領跑的問題只能靠原創,買是買不來的。未來的鋼鐵行業發展,必須靠原創。

  重視原創是王國棟在科研工作中的一貫思路和始終遵循的原則。

  1995年,東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室(RAL)正式開放運行,王國棟帶領實驗室的學術骨干和王昭東等青年新秀,實行學科交叉和產學研用合作,在國內率先開展鋼材軋制自動化和生產減量化方面的研究,取得軋機核心控制系統國產化、薄帶鑄軋基礎研究、“超級鋼”工業化應用等成果。在高性能低成本鋼材冶煉、先進熱軋及熱處理、先進短流程生產、智能化制造、現代中試創新平臺5個方向取得重大進展。其中,新一代控軋控冷、超級控軋等重要原創技術,奠定了傳統鋼材減量化升級的關鍵基礎。

  “但是,原創性的技術,難度大,風險高,任務艱巨。”王國棟介紹,“存在一個‘第一臺套魔咒’的問題,就是大家都不想第一個落實和轉化,怕風險。除了政策支持外,還需要通過大量耐心細致工作取得企業的理解和支持。”

  以東北大學RAL原創的薄帶連鑄技術為例,該技術是短流程的生產技術,可以大幅度減少資源和能源的消耗,減少排放,環境友好,降低建設投資和生產成本;同時,對一些常規流程生產不了或者不好生產的產品,又具有特殊的解決、處理能力,將實現這一類產品的高質量、高性能、引領性。而且,短流程技術完全符合綠色化發展的大趨勢,特別是在全球排放問題日益緊迫、嚴峻的今天,鋼鐵工業必須積極開發各種短流程技術,充分發揮其優越性,促進鋼鐵行業的綠色化發展。

  考慮到鋼鐵工業發展的綠色化趨勢,東北大學RAL于2008年與鋼鐵研究總院合作承擔國家自然科學基金重點項目———“基于雙輥薄帶連鑄的高品質硅鋼織構控制理論與工業化技術研究”,開始了攻克硅鋼薄帶連鑄技術的戰斗歷程。經過8年的艱苦奮戰,已經在實驗室的層面上取得了重大進展。他們采用薄帶連鑄技術提供特殊組織與結構的熱軋帶坯,經后續冷軋、熱處理,開發出不同硅含量、性能優異的無取向硅鋼、取向硅鋼和高硅鋼,徹底顛覆了傳統電工鋼生產工藝和成分設計,為以更低的成本和更高的質量綠色化地生產電工鋼、實現產業化開辟了一條有極大潛力的新路。這一系列創新技術被命名為E2Strip(ECOElectricSteelStripCasting),即綠色化薄帶連鑄電工鋼技術。

  這樣一個風險大、難度大的項目,在產業化方面自然遇到了“第一臺套魔咒”,如何化解?

  王國棟介紹,在與企業交流過程中,他們發現,人們的疑問主要集中在兩處:一是“為什么歐洲和日本都不做薄帶連鑄了?為什么韓國的薄帶連鑄技術開發停滯不前?”二是“薄帶連鑄硅鋼真是那么神奇嗎?”

  針對這些疑問,王國棟仔細研究了薄帶連鑄技術發展的歷史以及目前的狀況,搞清歐、日、韓研究中斷或研究停滯的真正原因是其鑄機設計帶來的高成本問題,而非薄帶連鑄技術本身的問題。同時,他們與企業研究人員一起,由企業提出成分設計和生產工藝方面的要求,共同進行驗證性重復實驗,驗證薄帶連鑄各類硅鋼產品的實際性能,并一起從理論上分析其原因,讓企業人員親身體驗薄帶連鑄的特征和優勢,以及技術的可靠性和成熟度,打消了企業人員對薄帶連鑄技術的懷疑。經過這些周到、細致的工作,目前,這一原創性技術已經得到了企業的理解和支持,正在與一個企業合作建設一條半工業—半生產的高硅鋼線,制造國際頂尖、國家急需的高硅鋼;與另一家企業就建設一條年產40萬噸高性能、低成本、綠色化無取向和取向硅鋼的工業化生產線也已經簽訂轉讓合同。

  “至此,我們2011計劃中最困難、顛覆性最強的兩條自主創新的生產線終于突破‘第一臺套魔咒’,開始在企業落地。相信它一定會生根、發芽、開花、結果,為企業轉型升級做出貢獻,為我國硅鋼生產技術領跑世界做出貢獻。”王國棟說。

  據介紹,2000年以來,該重點實驗室與企業、學校、科研院所合作,創新成果先后獲得國家科技進步獎一等獎2項、二等獎9項,國家技術發明獎二等獎1項。科研經費連續兩個評估周期(2003年~2013年)位列國家工程類重點實驗室之首。國務院副總理劉延東在視察重點實驗室時,稱贊該團隊“成為為經濟、社會發展服務并取得重大成就的典范”。

  王國棟感嘆:“現在,如果大家再重溫鄧小平1982年為寶鋼的題詞,可能體會就會更加深刻。”

文章來源:中國冶金報

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