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东大要闻
“核心技术得掌握在自己手里” ——记东北大学特殊钢冶金研究所
作者:张蕾 编辑:王钰慧 来源:东北大学 更新日期:2018-10-26 浏览次数:次 字体:


    大国重器,牵涉国运国脉,关系民族盛衰。

    国产航母、核电站、水利工程、航空发动机、核潜艇、跨海大桥……这些国家重大装备、重大工程的建设和推进,无一不对材料的性能和质量提出了极高的要求。

    与普通钢相比,特殊钢具有更高的强度和韧性,以及耐腐蚀、耐氧化、耐高低温等优越的化学、物理和力学性能。而这样的高品质钢材,正是从前我国钢铁冶金行业的短板。面对发达国家长期的技术封锁和市场垄断,以东北大学冶金学院姜周华教授为带头人的特殊钢冶金团队,瞄准国家重大需求,针对特殊钢种开展了原始创新和科研攻关,自主研发了一系列关键技术及产品,打造了一支集基础理论、工艺装备、产品研发和高层次人才培养的钢铁冶金“特种部队”。

成为规则的制定者

    2005年,国际电工委员会(IEC)给姜周华教授发来消息,告知他获得了IEC授予的最高奖项—“IEC1906”奖。成立于1906年的IEC,是世界上最早的国际性政府间标准化机构,负责有关领域中的国际标准制定、修正等工作,堪称技术领域的“联合国”。

    东北大学牵头完成的“高品质特殊钢绿色高效电渣重熔关键技术的开发和应用”项目,共制定了3项国家标准,并将其中2项实质性转化为国际标准,大大提高了我国在国际标准制订中的地位和影响力,引领了我国电渣技术在国际上的话语权。

    出色的工作,使项目负责人姜周华教授获得了IEC国际标准奖,成为我国获此殊荣的第一人。

   “标准是技术的制高点。”姜周华说,“能成为国际行业标准的制定者,首先我们的技术得达到世界领先水平。”团队的研究此前就受到了国际同行的广泛关注,有关论文几次登上了国际期刊的杂志封面。

    电渣冶金是生产高档优质特殊钢材料和铸件的重要方法之一,其产品在航天、航空、海洋、石油、电力、军工等领域用途广泛。团队针对传统电渣冶金的不足,突破了传统电渣重熔经典理论,形成了一系列电渣冶金新工艺、新技术和新装备,并在推广和应用中取得了极大的社会、经济以及环境效益。

    乌东德水电站位于四川省凉山州会东县与云南省昆明市禄劝县交界的金沙江下游河道,是我国继三峡、溪洛渡之后的第三座千万级巨型水电站,发电机组单机容量高达100万kW,为世界之最,对发电机内部钢板的质量和性能要求极高。由于从前这样的高端特厚板材我国根本无法自主生产,工程设计部门于是规定:150mm以上钢板全部要从国外进口。

    在工程实施阶段,特殊钢团队自主研发的特厚板坯和特大型钢锭电渣重熔技术已经成熟,能够制备出世界上最厚的高质量板坯电渣锭,板坯截面尺寸可达2000×950mm,最大重量达到50吨,也可以为巨型水电站水轮发电机组提供对Z向性能有特殊要求的265mm S500Q/Z35钢板和350mm S355J2/Z35 钢板。

    为了证明其对进口产品的可替代性,全国冶金、水利等行业顶级专家学者云集三峡总公司,经过详细论证,一致认为产品的性能和质量全面优于进口钢板。至此,重大工程高品质超厚钢板“一定要进口” 的限定被彻底打破。

    在我国C919大飞机建设中,很多部件都需要通过模锻制造,即在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件,飞机起落架就是其中之一。对于如此规模的模具用钢,对其极高的标准和要求可想而知,国内无此先例。关键时刻,应用特殊钢团队自主研发的成套设备和工艺制造出的特厚板产品—390mm高质量20MnNiMo电渣钢脱颖而出,成功应用于制造C919大飞机起落架的8万吨模锻压机支座(为世界最大断面尺寸),使得价格高昂、交货时间漫长的进口钢板在性能、质量领先的国产产品面前完全失去竞争力。

    此外,利用特殊钢团队技术开发的耐蚀合金已应用于AP1000和CAP1400核电示范项目中,制备出世界首套AP1000核电主管道;高端油田阀体替代进口;锻造模块已替代进口高端热作模具钢,应用于大型压铸模具……

    这些处于国际领先水平的工艺、装备和产品,满足了我国重大工程与重大装备、军工国防等对特厚板材和特大型钢锭等高端钢材的迫切需求,具有重大的战略意义。

    五年来,特殊钢团队主持十三五重点研发、863、军工GF专项、重点基金项目重点重大项目5项,自然基金面上和青年项目10项;主持和参与重点基金、863、科技支撑、企业横向等项目30余项。发表论文300余篇,其中SCI 论文100余篇,专著4部;申请发明专利100余项,授权37项(美国专利1项);国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步奖7项,科技成果鉴定8项(国际领先3项,国际先进5项)。

    特殊钢团队自主创新和集成了600MW以上大容量超超临界火电机组汽轮机护环高纯净度冶炼、氮合金化和氮含量精确控制、锻造成型和冷变形强化等系列关键技术,实现了大容量护环批量稳定生产,已出口印度2件,国内销售3件,全部实现装机应用,成功打破了日本和德国在此领域30余年的技术封锁和市场垄断,迫使进口护环大幅降价,保障了我国能源建设安全。

    “打破技术封锁,才能不再受制于人。” 姜周华说,在国际政治经贸局势深刻变化的今天,这一点显得尤为重要。“核心技术一定得掌握在自己手中。”


打造钢铁冶金“特种部队”


    姜周华教授无疑是特殊钢冶金团队的“灵魂人物”和“掌舵人”,他敏锐关注着国际前沿技术发展,精准把握科研方向,带领团队以国家经济建设、社会进步、安全发展的重大需求为目标导向,坚持自主创新,“专啃硬骨头”。

    研究所的8名教师,每个人都有各自的主攻方向,分工、协作,定位明确,擅长团队作战;几十名博士、硕士研究生也在老师们的指导下、在参与国家重大创新课题中得到充分历练和快速成长,成为不可忽视的有生力量。

    团队并不是随便一群人的简单组合。管理大师德鲁克曾说过:“组织(团队)的目的,在于促使平凡的人,可以做出不平凡的事。”一个个国际领先水平的科研成果,一项项牵涉国家重大战略的工程应用,昭示着这个团队的不平凡。

    正可谓“惟坚毅者始能遂其事”,成果很闪亮,过程不简单。科研从没有捷径可走,研究过程也从来都不会一帆风顺,总是充满了不如意。面对需要一一攻克的技术难题,他们不断往返于企业和实验室之间,采集数据、分析原因、设计方案。当科研成果在现场应用达不到预期效果和性能的时候,就得反复观察分析,从头系统整理实验数据,改进实验技术,不断进行验证和检测,夜以继日,周而复始。

    “在企业做实验时,我们就跟工人一起上班。”研究所副所长李阳说,“不少现场试验往往在夜间进行,所以我们连续工作几十个小时也是常有的事。”  

    “能吃苦、能战斗”是特殊钢团队的标签。李花兵老师曾因为对课题有了新的想法,深夜11点把另两位“战友”接到实验室讨论问题,一直谈到凌晨3:30才把他们送回家。

    强将手下无弱兵。在这样的团队氛围影响下,学生们成长迅速。2016年,博士生冯浩等5名学生在姜周华和李花兵的指导下斩获中国金属学会“第二届冶金青年创新创意大赛”特等奖,高校组仅此一项;博士生韩纪鹏的论文《钢中低熔点元素的危害及含锡钢的发展研究》获评《钢铁研究学报》优秀论文。2017年,博士生张树才在“镍基合金和超级不锈钢国际会议”上作特邀报告,获得了广泛好评。2018年,博士生陈常勇在意大利召开的国际炼钢科技大会上的报告得到了与会专家的一致好评。

   团队十分看重高水平的基础研究与实际应用的结合。“要用科学的态度去做科研,计算机模拟要做,钢也得天天炼。”姜周华教授说,实验室的炼钢炉每天都不停歇,“学生就跟工人一样动手炼钢,是比较辛苦,但是在这儿就是要做好吃苦的准备。我们培养的学生,不是只能坐在办公室里的人。”经过几年的锻炼,学生们从基础研究、计算分析到现场实操能力都十分过硬,“练就了一身硬功夫”。目前,特钢所培养的200余名毕业生遍布在世界各地,很多已成为冶金企业的骨干或行业的佼佼者。

    博士生庄迎是团队里为数不多的女生,毕业后进入太原钢铁(集团)有限公司工作。因为能吃苦,也懂技术,时常深入生产一线,善于在现场发现问题,并提出很多建设性的解决方案,完成了多项公司和国家的重大科技攻关项目,工作以来几乎每年都被评为公司先进,已成为技术中心的科研骨干。

    “要出好成果,必须得多付出。”这是博士生冯浩和张树才等人都认同的“团队铁律”。虽然科研攻关十分辛苦,但是投身于特殊钢冶金行业、为满足国家重大需求贡献一份力量,也是特钢人实现自我价值的无悔选择。

    相信随着国产大飞机试飞、港珠澳大桥贯通、国产航母试水……他们的成就感和幸福感又增添了几分。



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