跨海大橋、艦船用鋼,高強度汽車用鋼……被譽為“工業(yè)糧食”的鋼鐵,在經濟新常態(tài)下,亦有“產能陰霾壓城城欲摧”。如何破解鋼鐵行業(yè)的生存困局,實現“黑色”向“綠色”的轉型發(fā)展,中國工程院院士、東北大學教授王國棟給出自己的答案:創(chuàng)新!
“創(chuàng)新,是引領鋼鐵行業(yè)走出寒冬、綠色發(fā)展的第一動力,更是高碳排產業(yè)向低碳化發(fā)展的必經之路。通過設備升級和新技術開發(fā),不斷提高鋼鐵生產的質量和效益,實現綠色、低耗鋼鐵生產,由跟跑到并行,直至成為領跑。”王國棟的話語中,創(chuàng)新和領跑成為高頻詞。
長年鏖戰(zhàn)在鋼鐵綠色軋制技術的第一線,王國棟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重要的創(chuàng)新成果。
這些成果中,“超級鋼”的研發(fā),彰顯領跑者的速度和激情。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(chuàng)新性地提出“晶粒適度細化和復合強化”的學術思想。經過近一年的實驗室研究,王國棟與他的科研團隊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(tǒng)控軋控冷技術,研發(fā)出新一代鋼鐵材料原型鋼——超級鋼。
隨后,他們與寶鋼合作,在2050熱連軋機生產線上實現了400MPa超級鋼熱軋帶鋼的工業(yè)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—300元。
這個課題,連創(chuàng)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(yè)生產的工藝窗口;第一次在工業(yè)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。這一研究成果應用于寶鋼、鞍鋼、本鋼等大型鋼鐵生產企業(yè),實現批量工業(yè)生產超級鋼數百萬噸,產生了巨大的經濟效益和社會效益。
之后的10年間,王國棟和他的研發(fā)團隊繼續(xù)瞄準鋼鐵行業(yè)綠色化、減量化的大方向,聚焦新一代控制軋制控制冷卻技術(TMCP)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。
將超級鋼開發(fā)中采用的細晶強化思路進一步拓展,以超快冷技術裝備為手段,王國棟提出利用細晶強化、析出強化和相變強化實現鋼材綜合強化的一整套創(chuàng)新理論思路,開發(fā)出先進控制冷卻工藝技術、裝備與自動化系統(tǒng),并通過工程再創(chuàng)新,將創(chuàng)新成果向企業(yè)轉化和實現產業(yè)化。這些創(chuàng)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(fā)揮了重要作用。
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