领航钢铁轧制技术创新的“人才雁阵”

发布人:Super User  发布时间:2012-11-08  浏览次数:12311

  雁群在天空中飞翔,一会儿排成“人”字,一会儿排成“一”字,并定时交换左右位置。生物专家认为,雁群这一飞行阵势是它们飞得最快、最省力的方式;管理专家将之运用于管理学的研究,称其为“雁阵效应”。轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(RAL),正是这样一个高高翱翔的群体,一个“人才雁阵”,通过顽强拼搏、团队协作,正在成长为引领钢铁轧制行业技术创新的“领跑者”。

领航钢铁轧制技术创新的“人才雁阵”
——记轧制技术及连轧自动化国家重点实验室学术骨干群体

  “十载已成功,喜庆临门……充当高科技尖兵,品种工艺与质量,争创全新。”这是加工学科元老王廷溥教授为东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室成立10周年而作的《浪淘沙》中的诗句。如今,实验室自获批立项走过的20余年,正如加工学科的老教授们所期许的那样,始终瞄准行业发展中的关键技术、共性技术和前沿技术,不断进行技术创新,在国民经济发展的主战场上尽情展现才华,成为钢铁行业技术创新“大舞台”的重要角色。

  重学风,在实践中培养人才

  年轻人要成为人才,成为国家人民的栋梁之才,必须在革命、生产实践中经风雨,见世面。士兵要成为优秀的士兵,必须经过枪林弹雨的考验,身经百战才能造就钢铁战士;军官也必须经过重大战役的锻炼和考验,才能成为元帅和将军。正是基于这样一个观点,RAL提倡在实践中培养人才,在实践中锻炼人才,在实践中考察人才,在实践中选拔人才。

  怎样搞科研?怎样在科研实践中培养人才?“搞科研,不能靠说,不能靠写,必须靠干!”“不能急功近利,不能弄虚作假,必须脚踏实地。”这是王国栋院士对实验室学术科研人员提出的一个基本要求,也是让实验室“高手”云集、人才频出的重要原因。

  作为实验室的当家人、实验室主任吴迪教授大力提倡研究人员、教师、学生深入企业,深入钢铁下游用户行业,了解钢铁行业及相关行业的发展状况和重大需求,从中凝练出研究方向,确定出研究课题。他反复强调,实验室必须将自己的工作与国家的重大需求联系起来,与解决企业的关键、共性问题联系起来。近10多年来,RAL不断总结分析钢铁行业的发展现状和趋势,认识到钢铁工业面临的资源、能源、环境方面的压力,以及提高钢铁产品质量、降低生产成本的迫切需求,将开发绿色化的轧制工艺技术和产品作为自己的目标,立志成为绿色轧制技术的全球领跑者。

  围绕这样一个中心,根据国家对重点实验室的要求,吴迪带领大家确定了一批关系全局、有良好发展前景的自主课题,定出了课题目标,号召大家积极承担。这些课题的目标,不是论文数量,也不是获奖的数量,更不是争取国家项目的经费数额(实验室有国家专项资金支持)。课题的目标必须说明,要解决什么样的科学问题,解决什么样的关键共性问题,有哪些工业应用或者潜在应用;研究的目标不能笼统定性说明,必须定量提出具体工艺、技术、质量参数。这些目标就是将来考核的内容。发表的论文、获得的奖励、得到的研究经费只是研究工作的副产品,但绝对不是RAL追求的终极目标。

  吴迪还反复强调,申请项目不能贪大,不能只是关注经费多少,重要的是做好我们承担的工作,与兄弟单位密切合作。特别是纵向课题,应当是有限的纵向项目指导下的研发和大面积推广,做就做到底,实现工程转化和产业化。“我们不能期望整个舞台都由我们表演,我们只要舞台的一小角。但是,我们要尽自己最大的努力,表演出大家喜欢的最精彩的节目。”他要求RAL人要始终记住:拿了国家的科研经费,得到了企业的巨额资金,每一分钱都要用到刀刃上,不能辜负了人民的信任和期望!

  近年来,国家在科技上增加了投入,与10年前相比,科研经费成数量级增长。但是,吴迪要求大家清醒地认识到,这些钱都是纳税人的血汗,是国家和人民的财富。因此,RAL对国家要绝对讲诚信、重责任,在争取项目上不忽悠,不夸口,先预研,先横向,再申请国家项目。王国栋院士形象地把这种方法称为“农村包围城市”。这两年RAL申请成功的国家项目,事先都经过充分的实践探索和考验,得到了很好的验证。这,正是对国家和人民的诚信和责任使然。

  在吴迪的带领下,RAL的教师、学生深入国民经济主战场,研究工作与生产实践结合,与工程相衔接,在理论联系实际、研究工作为国民经济服务的大路上越走越宽。新一代控轧控冷技术与产品、无酸洗冷轧技术、薄带连铸硅钢技术、中厚板热处理生产线、实验研究创新平台、液化天然气储运用9Ni钢、大线能量焊接用钢等等,一批创新的工艺、技术、装备、产品源源不断地应用于国民经济的各个方面,转化为生产力和企业的核心竞争力。在为国家做出巨大贡献的同时,RAL一批思想好、学风正、深入实际、诚实肯干的年轻学术骨干成长起来,形成了有大局观和实战能力的创新人才队伍。

  王国栋院士非常推崇袁隆平院士的一句话:“不能没有书本、也不能没有计算机,但书本和计算机上种不出稻子来。”他一直认为,实验室的所有工作一定要结合实际,所有的创新一定要建立在实践的基础上。如果远离实际,只是趴在计算机上进行自圆其说的所谓“模拟”计算,那对我们的老师和学生真是非常危险,对我们国家真是一种灾难。这种情况下,可能培养不出真正的科学家,而是培养出一批学术界的“周老虎”!

  搭舞台,让年轻人担当主角

  年轻人有的是充满希冀的年华、奋发有为的斗志、生灵活虎的力量,需要的是茁壮成长的境遇、创新发展的氛围、崭露头角的机会。正如当代著名小说家柳青先生所言:“人生的道路虽然漫长,但紧要处常常只有几步,特别是当人年轻的时候。”

  “每一个项目都是一个展示才华的舞台,我们要把这个舞台让给年轻人,让他们做主角”。作为实验室的“领头雁”,王国栋院士认为,让年轻人参加、承担科研任务,可以帮助年轻人迅速成长。科研任务就是实验室给予年轻人成长的关键机会,是给他们一个“撬动地球”的支点。

  王昭东教授就是一个不断开拓前进、逐渐挑起大梁的新秀。经过几年的历练,如今他已经成为实验室中厚板在线和离线热处理工艺和装备开发领域的年轻带头人。在钢铁行业,热处理设备及工艺是钢铁产品生产线上的“禁区”,长期为国外几个大公司垄断,其关键技术是保密的。由于这一问题是一个学科综合性问题,涉及热处理工艺与设备、机械设计与制造、金属材料、自动控制及仪表、液压控制等多个学科领域,长期以来,我国都是依赖进口。几年前,王国栋院士和他的团队将这个领域列为必须攻克的学术和工程“高地”。王昭东、袁国、韩毅、张福波、高俊国、李勇、王超、付天亮等一代年轻人组成攻坚的“先锋队”,克服重重困难,从工艺做起,进行中厚板热处理工艺和装备的开发,终于登上了这一“高地”,并在“高地”上升起了鲜艳夺目的五星红旗。

  作为“中厚板辊式淬火机设备研制及淬火工艺技术开发”项目的第一负责人,从2004年起,王昭东带领袁国、韩毅等博士、硕士研究生开始攻关。他们查阅大量的资料,深入到企业中调研分析,一边学习,一边研究,逐个突破中厚板热处理设备及工艺的关键点和难点,终于开发出高冷却能力、高冷却均匀性的大型淬火装备整体超宽狭缝式喷嘴,获得了国家发明专利,打破了国外的核心技术垄断。在此基础上,他们设计了技术先进、功能优良的大型辊式淬火机,并克服工程上的重重困难,实现了工业应用。从太钢临汾的第一台淬火机开始,课题组通过激烈的招标竞争,已经有9条生产线的骄人业绩。这一项目在南钢、宝钢、新余钢铁、唐钢等企业广泛应用。利用这些热处理设备,一批国外企业垄断、国内空白的高档产品也不断开发出来,有力的支持了国民经济建设,创造了巨大的经济效益。他们开发的辊式淬火机多次荣获省部级一、二等奖,热处理产品高强耐磨板获得江苏省科技进步一等奖。

  特别是2011年,宝钢4200mm中厚板轧机拟建设一套世界最高水平的热处理生产线,国际知名的LOI、DREVER-SMS等都派出最强阵容,参加投标,志在必得。经过激烈的竞争,RAL的年青团队以其创新的技术、成功的业绩、良好的服务,一举中标。在竞争激烈的国际舞台上实验室年轻人的精彩表演,得到了业界的认可,树起了又一个值得纪念的丰碑。

  “作为项目的负责人极大地锻炼了能力和水平,这得益于实验室宽容失败、包容个性的氛围,也得益于实验室‘重点研究项目由青年教师作课题负责人或执行负责人’、‘委派青年骨干教师独立参与项目竞争和投标’的有关政策。”实验室的年轻人感慨地说。

  2004年开始攻读博士学位的袁国,恰逢实验室开始进行辊式淬火机的研制。从这个项目一开始,他就加入了这个团队,和同志们一起承担起这副沉甸甸的担子。从首套辊式淬火机——临钢3200mm淬火机淬火工艺技术开发和设备完善工作开始,袁国共先后与8个淬火机大项目结缘。他与同志们团结战斗、共同克服实践中遇到的困难,共同分享成功后的胜利喜悦,在实战中“摸爬滚打”,“强筋健骨”,成长为实验室的青年学术骨干。

  从项目的参与者到项目的负责人,密集的工作任务“逼”人成长。2009年,袁国和课题组的年轻人们仅仅用6个月时间就完成了总承包项目——南钢3500mm辊式淬火机。这个进度,比国外同类公司节省了一年多的时间。南钢的项目是“交钥匙工程”,不仅需要提供装备和技术,还要负责土建、安装、调试的全程服务。安装、调试的工期极短,只有10天,而正规的公司也要40天才能完成。他们说,企业的需要就是我们的目标。这10个日日夜夜,他们几乎全都奋战在生产现场,在项目进展的关键时期,袁国和项目组的同志们3天2夜只吃两顿饭。当崭新的淬火机矗立在车间里,处理后的钢板由淬火机缓缓通过时,他们尽情欢跃,他们挥洒泪水。他们就是这样,将一个个困难踩在脚下,把一个个成果奉献出来。在这个过程中,他们的理想变成了现实,他们的灵魂得到了升华。百炼成钢,年轻人的成长尤其如此。

  “实验室采取‘重点研究项目由青年教师作课题负责人或执行负责人’的鼓励政策,为的是让他们成为技术创新的‘全才’。”实验室主任吴迪教授说。越是创新,越是有许多不可预见的困难。实验室把每一个创新路上的障碍都看作是年轻人“练兵”的机会,让年轻人去闯、去干。当然,在项目的实施过程中,实验室更多的是给他们指导和关心,在思想上、技术上、资金上给予支持,帮助这些年轻人破除一个又一个障碍。

  通过这些艰苦,甚至是痛苦的磨练,实验室的一批年轻人成长起来了,他们有深厚的理论功底和坚实的学科基础,又有实践精神和工程能力,又善于团结合作和互相帮助。在我国钢铁工业这个巨大的舞台上,这样的年轻人组成的钢铁队伍,担当主角,攻难克艰,自然无往而不胜。

  

      抓特色,“一招绝”挺起RAL品牌

 

  “必须在实践中铸造自己的‘一招绝’”,王国栋院士教育实验室的科研人员时常常这样说,“要解决国民经济发展中的重大问题,解决企业发展中的技术难题,必须拿出自己的‘高招’和‘绝招’”。实验室的科研人员已经形成一个共识:在所有的科技创新项目中,必须以过硬的技术打动人,以创新能力征服人。

 

  现代钢铁生产过程趋于大型化和自动化,以热连轧机生产为例,生产线全长达1公里,钢坯单重30吨,一炉钢水的重量近300吨,直接在庞大、复杂、高度自动化的钢铁生产线上进行实验研究和产品开发,成本高,风险大,是不现实的。

 

  怎样才能采用十几公斤重的试样代替几十吨重的钢坯,用小规模的实验设备代替庞大的轧制和冷却生产设备,在最接近于生产现场环境的工业化实验设备上进行实验研究?

 

  1998年,实验室敏锐地意识到,研究设备是决定企业发展的基础条件,他们看好了中试设备这一新的增长点和创新点。实验室决定在老一辈科学家工作的基础上,以老一辈科学家朱泉教授团队建设的板带3连轧机、白光润教授团队建设的型钢3连轧机、王廷溥教授团队建设的薄带铸轧机和王占学教授团队力主引进的热力模拟实验机等RAL赖以建设的四大支柱装备为起点,以中试设备研发为突破口,做出RAL自己的特色,创出RAL自己的品牌。李建平挺身而出,大胆地担起了这个担子。一些有志于轧制研究设备研发的年轻人花福安、牛文勇、王贵桥、杨红、甄立冬等团结在李建平的周围,组成了一个新的团队,建设具有我国特色的轧制实验设备成了他们共同的追求目标。

 

  李建平从1985年到2008年做了23年的实验人员。如饥似渴的学习和不断的实际工作积累,李建平掌握了现代轧制技术的知识和自动化技术的技能,练就了轧制过程自动控制的“高招”和“绝招”。在RAL,李建平肯于动脑,心灵手巧,是大家公认的。首钢3340mm中厚板轧机技术改造,是RAL第一次承担中厚板热轧领域的大型科技攻关项目,液压AGC辊缝位置在线检测与控制是产品质量的关键性难题,一直无法解决。李建平凭借丰富的理论和实践经验,大胆采用磁致伸缩和横向偏摆技术,从不同于外国专家的技术路径入手,成功研制出高精度辊缝测量仪,解决了这一困扰钢铁界多年的技术难题,让国内外专家信服地竖起了大拇指。目前,该项技术已经派生出多种型号的高精度测量产品,在钢铁企业得到广泛推广应用。正是看中了李建平所具有的这些创新潜质,实验室不惟资历、不惟学历、只惟实践,把研发实验设备这个重要任务交给了李建平。

 

  在中试的王国里,李建平如鱼得水。中试研究设备研发这个项目,正好与李建平的兴趣、特长相吻合,他全身心投入了这项研究,领导着实验设备研发团队,从最开始的一台小轧机的设计、调试到如今终于将庞大的钢铁生产线浓缩到了工业化实验研究设备上——在RAL建立了国内第一个现代轧制技术、装备和产品研发创新平台,并且将研究成果推广到钢铁企业。在1998年到2011年的13年里,李建平的科研团队在材料成型过程数学、物理模拟与轧制过程研究装备开发及应用领域,取得了多项具有突破性的科研成果。他和他的团队研制出具有自主知识产权的组合式多冷却路径控制“高刚度控轧控冷实验机组”;研制成功国内第一台“高精度液压张力四辊可逆温轧/冷轧实验轧机”和国际一流的“带钢、硅钢连续退火实验机”,攻克了热轧、快冷、温轧、冷轧和连续退火热处理5大技术难题,构建了高强板带材、高品质硅钢极薄带材工艺技术、装备和产品2大研发创新平台、5大系列研究装备,已经在鞍钢、宝钢、首钢、太钢和武钢等16家国内著名钢铁企业推广应用,这16家企业的钢产量已经超出了中国钢产量的一半。他们几乎垄断了轧制实验设备的国内市场,累计获得研究经费4.3亿元。RAL的研究设备为企业装上了腾飞的翅膀,安装上了技术进步永不停歇的发动机。

 

  李建平凭借“勤奋专注、坚毅踏实”的人生准则和他的大量成果,赢得了实验室和学校的好口碑,开发的特色轧制技术开发平台也成了学校的品牌,获得了国家、省和行业部委、企业的高度评价。在刚刚结束的2012年国家科技进步奖评审中,“现代轧制技术、装备和产品研发创新平台”项目通过国家二等奖初评答辩,“高品质硅钢生产工艺研究装备开发及应用”项目通过了2012年辽宁省科技进步二等奖终审答辩,“现代轧制过程中试研究创新平台”2010年获得辽宁省科学技术进步一等奖,“板带轧制实验装备中试研究装备与应用”2011年获得国家冶金行业科学技术二等奖。

 

  “不学千招会,就拿一招绝”,为了练就“高招”和“绝招”,必须拿出滴水穿石的毅力,经得起失败,耐得住寂寞。骆宗安和他的课题组也是一个以实验设备为主要研究对象的群体,他们攻坚的目标是世界上顶尖的热加工模拟设备——热力模拟试验机。为了这台设备,他们付出了整整10年。

 

  2000年,骆宗安应王国栋院士的“召唤”,放弃了在鞍钢做厂长的职位,走进了实验室,读博士,开阔视野。这一步竟又促成了一位“武林高手”。

 

  2001年,骆宗安在读博士的时候,王国栋院士就将热力模拟试验机这个任务布置给骆宗安,作为他的博士论文课题。热力模拟实验机在热轧新产品开发和工艺优化中起重要作用,具有综合性强、技术含量高的特征,融材料科学、传热学、力学、机械学、工程检测技术、自动控制和计算机领域的知识和技能为一体。之前只有美国、日本等极少数发达国家能够研制生产,而我国是应用热力模拟技术进行热加工研究最活跃的国家,不得不承受国外设备的高价位垄断。所以,这个任务真可以说是一块“硬骨头”。

 

  “美国的那家公司从上个世纪50年代就开始做这个设备,而且是专门做这一个设备,可以说技术已经很成熟了。”骆宗安在背水一战的几年里,身边质疑声不断,也有人怀疑过王国栋院士的这一决策。

 

  从开始着手研究,到现在自己制作的试验机在学校和企业里应用,已经十多年过去了。回顾这段历程,骆宗安不禁感慨万千:“这台设备做了4年的时间。最初研究的两台彻底报废,到2004年底才做出来样机,后来在工厂调试又用了一年的时间,纠一个程序的错误就得用去3天到一周,忙来忙去,甚至把20年的吸烟习惯都给戒掉了。”“这种高精尖的设备一是做起来很难,二是市场推广也慢,直到2008年,我们才向企业推出了第一台设备。”在研究应用生产实际的漫长征途中,骆宗安没有放弃,实验室也从未放弃,给予自主课题的资金支持和政策的扶持。企业的同志们也给予了他们极大的宽容,允许失败,失败再来。这一切犹如雪中送炭,温暖着骆宗安的心,鼓舞着课题组每个人的斗志。正是这些坚定的支持,使骆宗安敢于面对困难,迎着困难上,一直坚持到热力模拟试验机应用于实际,变成实验室的王牌产品。

 

  原本从国外引进得1000万的设备,骆宗安的课题组只用200万元。单热力模拟实验技术与装备一个项目就申请了11项专利,其中发明专利6项。现在,设备已经应用到济钢集团有限公司、湖南华菱湘潭钢铁有限公司、包头钢铁集团公司等企业,这些单位直接节约购置设备费用超过3000万元。RAL已经报废了当年引进的GLEEBLE-1500,装备了两台自主研发的MMS-300,教师和研究生利用这两台设备完成的品种开发和工艺开发项目多次荣获国家级、省部级科技进步奖,创造间接经济效益4亿元左右。

 

  在实验室,没有七八年的磨砺是做不了项目负责人的,只有长久的锤炼,才能厚积薄发,催生一个又一个创新成果。骆宗安的项目组已经发展成为由苏海龙、谢广明、冯莹莹等教师和研究生组成的相对稳定的学术群体。除了实验装备开发这一领域,他们还在钢板复合轧制工艺和设备开发领域频出成果,在创新的道路上不断前进。

 

  在国际范围内,RAL的实验设备已经由跟跑变成了领跑。这些世界上顶尖的轧制实验设备,让参观实验室的国际、国内同行们大开眼界,叹为观止。

 

  促合作,协同攻克行业关键共性问题

  实验室现有固定研究人员69人,其中教授18人(中国工程院院士1人、博士生导师12人)、副教授15人、讲师20人、助教2人、科学研究及实验技术人员14人(其中副高级以上8人)。学术带头人按照每个人的专攻强项大体分为几个方向,一是以张殿华、李建平、王君为代表的材料成型过程综合自动化方向,二是以刘振宇、朱伏先、陈礼清、许云波为代表的产品组织性能预测与控制方向,三是以杜林秀、高秀华为代表的钢种开发方向,四是以吴迪、王昭东为代表的设备工艺方向,五是以赵宪明、邸洪双、李长生、赵德文为代表的新技术、新工艺方向。

  RAL倡导团队协同创新,针对一个个具有挑战性的项目,他们集中优势力量,团队合作,方向融合,联合攻关,组成大队伍,承担大项目,完成大成果,作出大贡献。新一代控轧控冷技术(NG-TMCP)是实验室近年持续投入、集中发展的研究方向。它对于我国热轧钢材的升级换代、减量化生产具有极为重要的意义。要完成这样一个艰巨而宏大的任务,必须集中实验室各个方面的力量,全力以赴,联合攻关。因此,实验室吸纳了轧制工艺、物理冶金、装备与自动化等几个梯队的人员力量,从工艺-装备(含自动化)-产品-服务几个方面开展合作开发,完成了由R & D(研究-开发)向R & DES(研究-开发-工程-推广)的转化,形成了完整的创新链,实现创新全过程,迅速将科研成果产业化,突破了科研成果转化的瓶颈。

  从1998年承担“973”项目开始,经过十余年的团队联合攻关,新一代控轧控冷技术取得了丰硕的成果,工艺技术、装备、产品全面开花,在热连轧厂、中厚板厂、H型钢厂、棒材厂广泛采用,取得了节省合金元素、提高钢材质量、生产工艺简化的良好效果。在科技部、工信部、发改委的5个与钢铁工业相关的政府文件中,都将新一代控轧控冷技术列为国家重点推广的关键共性技术,在全行业推广应用。《世界金属导报》还将这项技术评选为“2011年世界钢铁技术10大进展”之一。

  这一技术受到企业的普遍欢迎。在2011年10月南钢4700mm轧机招标中,RAL一举击败几个国际知名的重机设备公司和自动化公司,中标轧后冷却装备与自动化系统。首钢迁钢2160mm热连轧机和曹妃甸2250mm热连轧机,都是刚刚投产不久的世界顶级设备,已经决定由RAL对轧后冷却系统进行改造,实现其装备水平的进一步提升。

  在科学实践、创新发展的过程中,一批年轻的专家成长起来了。在控制冷却设备和自动化系统开发方面,王昭东、袁国、李海军、李勇、田勇、王丙星等学术骨干,带领团队,成果迭出,享誉业内外;在物理冶金原理和钢种开发方面,刘振宇、周晓光、衣海龙、蔡晓晖、唐帅、贾涛等一大批年轻人建立新理论,提出新观点,引领控轧控冷理论和实践的发展。

  新一代控轧控冷技术得到政府和企业的认可,并大面积推广应用,说明了一个道理就是:只有团队的通力合作,团结奋斗,协同创新,才能调动实验室整体的力量,形成大队伍,才能挑战大项目,取得具有重大意义的大成果,为国家经济发展和国防安全作出大贡献。

  要形成强大的优秀人才队伍,学科交叉是必需的。在多年的科研工作过程中,实验室深刻体会到“引进一个专业绝对要比单单引进一个优秀人才更重要”。实验室要解决行业的关键共性问题,需要良好的学科布局和很强的学科综合实力,只有这样才能为求解轧制技术领域学科的前沿理论问题和解决国家重大战略需求中的关键科学问题以及行业发展中的重大应用工程技术难题提供学科专业支撑。如今,实验室广聚各个方面的人才,已发展成为涵盖材料、加工、机械、液压、自动化、计算机等多个学科、专业人才汇聚的综合性科研开发基地。

  轧钢生产线的自动化系统是多变量、快响应、非线性、大滞后的复杂非线性系统,是指挥近千米长生产线高速、稳定、高精度运行的“五官”、“大脑”和“神经”。轧制过程自动化的水平代表着自动化技术在行业应用领域的最高水平,轧制技术的发展离不开自动化技术的发展和强力支撑。在实验室成立之初,顾兴源教授、王金章教授带领的自动化专业团队和王光兴教授带领的计算机专业团队即加盟了实验室的建设,将自动化技术的“基因”深植于RAL,为轧制技术的快速发展和产业化提供了良好的学科和技术方面的支撑。

  王国栋院士常说:“我们希望搞自动化的同志加盟轧制技术研发,不是让你们改行,而是给你们提供一个发挥、表演的舞台,希望你们能够在这个舞台上表演出最精彩的节目。”他也要求:“搞轧制过程自动化,就要了解轧制过程,当你对轧制过程的了解超过了轧制专家的时候,你的自动化也就达到了最高的境界。”

  今天,学科交叉的效果已经显现,轧制过程自动化不仅成为实验室迈向国民经济主战场的一个重要的阶梯,而且成为了实验室不断前进的开拓力量,成为实验室每一个成员手中的锐利武器。每一个实验室的重大成果,都离不开自动化技术的支撑,都凝聚着自动化技术人员的心血和汗水。自动化学科的交叉推动了轧制技术的发展,而轧制技术的强大需求也促进了自动化技术的进步。这就是学科交叉、协同创新的结果。这是双赢。

  1989年,在实验室筹备的过程中,读完硕士的张殿华就注意到自动化应用于轧钢领域的广阔前景,随着自动化专业队伍来到实验室,开始在轧制过程自动化这片广阔的领域拼搏、奋斗。如今他是实验室的副主任、轧制过程自动化方面的带头人、国内外知名的轧制过程自动化专家。20多年在轧制领域的奋斗,他不仅在自动化技术方面攻克了一个个难关,攀登上一个个高峰,还攻读了轧钢专业的博士学位,在实践中领略了轧制技术的真谛,成为名副其实的轧制过程自动化专家。而他所带领的轧制过程自动化队伍已经成为行业著名、能打硬仗的专业化队伍。

  1998年8月28日,实验室与首钢签订了“首钢3340mm中厚板轧钢厂四辊精轧机液压AGC工程项目”,张殿华依靠他多年来的学术成长和经验积累,解决了大型中厚板轧机液压厚度自动控制系统的关键问题,调试一次成功。这一战,让张殿华一举成名,先后获得省、市、行业4项科技奖励。

  在板带钢热连轧计算机控制系统领域,张殿华和他的团队将一系列创新性的研究成果先后应用于热轧工程实践,完成了十几条大中型板带热连轧全线计算机控制系统工程,攀钢1450mm热连轧机改造项目获得国家科技进步二等奖,申报发明专利二十余项。

  在板带钢冷连轧自动化控制系统领域,张殿华带领团队先后与SIEMENS-VAI、三菱和TMEIC等国际一流公司合作,完成了唐钢1700mm5机架冷连轧、宝钢益昌薄板5机架冷连轧、鞍钢莆田1450mm酸轧联机等多条生产线的自动化系统建设、开发工作。“冷轧板带板形计算机控制系统”成果应用到鞍钢、唐钢、洛阳铝等多条冷轧生产线,并在RAL建立了相关的研究和调试平台。这个项目打破了国外对冷轧板形控制系统这项高技术的长期垄断,是我国冶金领域核心技术自主创新的重大进步,2011年获得国家科技进步二等奖。

  2011年,张殿华与迁安市思文科德薄板科技有限公司签订了“80万吨精品冷轧项目酸洗冷连轧机组自动控制系统研制”重大工程项目,合同额1.06亿,是东北大学截至目前合同额最大的一个科研项目。

  现在,张殿华的团队已经发展成为由过程自动化、基础自动化、计算机、轧制工艺、液压系统等几个方向人才组合而成的协同作战团队。徐建中、龚殿尧等教师和李旭、高阳、孙维等一批出身于轧制专业的张殿华教授的昔日弟子,已经成为轧制过程自动化研究方面的骨干。他们以学科交叉促进创新,为钢铁技术创新“造血”,为实验室协同创新“输血”。

  王君教授也是来自自动化学科,一直从事中厚板轧制自动化的研究和工程项目,他带领矫志杰、何纯玉等出身于加工、机械方面的年轻新秀,转战南北,在首钢、重钢、唐钢、邯钢、敬业、三明、武钢等多家中厚板厂建功立业,解决了中厚板轧机厚度控制、侧弯控制、冷却控制等问题,受到企业的普遍赞扬。

  实验室几个方向的项目组既相互协作,又术业专攻,仿若推动实验室良性循环的“红细胞”,为钢铁行业源源不断地供“氧”。

  有些大项目,常常涉及整个钢材轧制生产链。这类项目流程长,工序多,影响因素复杂,需要上下游工序协调、多学科合作,更需要研究者们齐心合力,密切配合,相互照应,融会贯通。2008年,实验室承担了国家自然科学基金重点项目“基于双辊薄带连铸的高品质硅钢织构控制理论与工业化技术研究”。硅钢被称为“钢铁材料的艺术品”,它的研究涉及到冶炼、浇铸、热轧、冷轧、热处理等诸多工序,还涉及到研究设备改造和建设。由于我们是采用一个全新的薄带连铸流程,技术难度更大,工序间的合作更显重要。

  为此,实验室首先将这些来自不同研究领域的年轻精英汇聚在一起,探讨如何分工,如何合作,如何拧成一股绳,协同创新,拿下这个重点项目。这些沙龙式的研讨,迸发出新的思想火花,也焕发出协同创新的热情。

  曹光明、李成钢专门负责冶炼和薄带连铸工艺。他们两人都是加工学科毕业,但是深深爱上了薄带连铸这个特殊的过程。在刘振宇教授的指导下,他们首先改造了铸轧设备,开发了重要的铸辊、侧封等装置和部件以及铸轧自动控制系统。同时,他们还进行了大量的炼钢和铸轧工艺研究,探寻铸轧的规律。硅钢这个难于驾驭的钢种,他们“玩”得得心应手,不仅实现了精确的铸轧条件控制和铸带成分控制,满足了下游研究的需要,而且他们还与从事硅钢研究的刘海涛博士等合作,研究出利用浇铸过程控制铸带结晶组织的工艺理论和方法。即使含硅量6.5%的高硅钢:只要需要,绝对可以按要求提供。薄带连铸硅钢的第一关他们牢牢地守住了。

  后续的热轧和冷轧、热处理等工艺过程非常复杂,技术难度非常高。在校外,他们联合了钢铁研究总院连铸中心的硅钢研究组;在校内,他们联合了织构和材料各向异性实验室;在实验室内部,则按照取向、无取向、高硅钢不同品种,由张晓明、许云波教授、刘海涛博士后和张元祥、张婷等一批研究生承担。经过3年的通力合作和刻苦攻关,他们研究出一系列先进、适用的工艺理论和方法,实现了薄带连铸硅钢晶粒尺寸、析出、织构、磁性能的全流程控制。目前实验室研究出的无取向硅钢原型钢性能超过常规方法大生产的实物质量,取向硅钢的磁性能达到了先进企业CGO的实物水平,6.5%硅的高硅钢也试制出大尺寸样品。

  硅钢研究需要的轧机和热处理研究设备也没有问题,人才济济的RAL有这样的人才。李建平领衔的实验设备研发团队,加班加点,特别为硅钢研究开发了特色的热处理装备和专用的温轧轧机。通过这个工作,实验室的研究装备家族又增加了新的成员,为企业研发硅钢提供了有竞争力的新手段。

  一个项目3年周期。在2012年春季召开的NSFC重点项目验收会上,专家们对照申请书,逐项审查,给予了充分肯定和高度评价。这个项目以优异的成绩通过了验收,还引出了后续的更加重大的项目。目前,这项技术已经列入了国家科技支撑计划和“863计划”,正在与企业合作,进行成果转化和产业化工作。

  正是这样一个自然科学基金重点项目,推出了一项重大的工艺技术,同时形成了一个高水平的硅钢研究队伍,涌现出一批硅钢研究的人才。NSFC项目结束了,但是硅钢研究平台建立起来了,硅钢研究队伍凝聚起来了。这个平台、这个队伍,还将继续运转,继续发展,继续前进。“既然我们已经占据了领跑的位置,我们就将保持它!”王国栋院士坚定地将目光锁向更高更远处。

 

  聚人才,创新潮涌谱写技术创新新篇

  作为一个国家级的研究单位,实验室要有海纳百川、汇聚天下贤士的博大胸怀。赵宪明教授在哈工大锻压专业读完本科、硕士、博士后,1995年6月来到东北大学参与实验室的筹建工作,是第一个从兄弟院校来到实验室工作的博士。“从参与实验室筹建的老先生们身上传承下来一种海纳百川的包容精神,对于不同专业背景、不同学校背景的人没有排挤和排斥,而是惜才如金、求贤若渴。”回想起刚加入实验室的时候,赵宪明仍然很感激实验室的老前辈白光润教授的耐心帮助和指导。

  赵宪明来到实验室的时候,实验室正承担国家“863”项目,急需在棒材方面开辟新的领域,开发出我国建筑部门急需的低成本的高强螺纹钢筋。赵宪明在吴迪教授的带领下,开始进行关键装备——超快冷系统及控冷工艺的研究。这是一个集合材料、加工、机械、液压、自动化、计算机等多个学科的创新技术。

  他先后转战山东石横钢厂、江西萍乡钢厂、福建三明钢厂等十几家单位,研发了具有特色的棒材快速冷却系统,探索了低温控轧、高温轧制+快冷等几个不同的研究方案,终于实现了高强钢筋低成本、减量化生产,为企业创造了巨大的经济效益,为我国高强钢筋的发展闯出了一条新路,也为实验室出色完成863项目的指标、实现超级钢千万吨级生产做出了突出贡献。

  此后,赵宪明又将这项技术推广应用于轴承钢生产,在解决轴承钢网状碳化物这一难题方面取得重要突破。这一工作的重要意义在于,它将新一代控制轧制和控制冷却技术推广到合金钢,为合金钢生产减量化、生态化开辟了新的途径。目前这项技术已经应用到宝钢特钢、江苏兴澄、河北石家庄钢厂等合金钢厂,用于提高轴承钢的质量。最近,赵宪明教授又将这项技术应用于窄带钢轧机轧制弹簧钢,也取得了改善产品性能的良好效果。

  关于实验室的科研管理,赵宪明认为,“每个人在承担项目的时候,可以邀请其他方向的老师参与自己的项目,为项目提供技术支持。现在实验室的老师们已经非常适应这种自由组合的工作模式,哪些需要自动化、机械、材料等其他学科的支持,老师们就探索相互合作。”通过这样一种合作方式,课题负责人可以根据需要调配所需学科的人力。“这在作为项目负责人与企业进行技术谈判的时候,有着得天独厚的优势,不仅可以节省项目的人力成本,而且有利于孕育创新思维。”

  花福安副教授本科毕业于中国科技大学机械专业,在中科院自动化所获得自动化方面的硕士学位,在金属所获得金属材料博士学位,他的经历就是学科交叉的缩影。来到东大后,由于兴趣和志向相同,他加入了李建平教授的实验设备研发团队,他的综合创新能力得到发挥,先后承担了国家自然科学基金仪器设备专项等重要科研项目,开发出连续退火模拟试验机、硅钢连续退火成套设备等热处理实验装备,在仪器开发方面开辟了一个新的领域。

  谢广明博士毕业于哈工大焊接专业,拿到博士学位后,来到RAL,加盟骆宗安的科研小组,利用实验室购进的电子束焊接等先进设备进行板坯扩散焊接复合的研究,同种金属扩散焊接复合已经在企业推广成功,多种异种金属材料扩散焊接复合也取得很大进展。最近,他根据汽车行业发展的需要和自己的研究基础,申请了自然科学基金项目,进行摩擦搅拌焊的研究。实验室也决定,购置相应的焊接设备,扶持这方面的研究工作。

  对于肯于钻研、有发展潜力的年轻人,实验室派他们到国外优势单位学习、考察、进修,加强他们的理论素养,打好基础。蔡晓晖博士、贾涛博士毕业留校后,实验室分别安排他们到德国阿亨大学和加拿大UBC学习。在国外学习期间,他们阅读了大量的物理冶金文献,对轧制过程组织性能演变的规律进行了深入的研究,他们的工作得到教授们的充分肯定。回国后,他们投入到实验室的研究工作中,结合新一代控轧控冷技术研究,在相变和析出理论研究方面继续工作,将这项研究向前推进。

  在实验室这个和谐创新的氛围中,不仅年轻人在实践中成长,一些老教授也焕发了青春,在技术创新的第一线冲锋陷阵,一马当先,言传身教,带动后人。赵德文、朱伏先教授是博士生导师,虽然年近退休,仍然承担繁重的教学和科研任务,仍然不断做出创新的成果,成为年轻人的楷模。赵德文老师常年深入首钢秦皇岛公司中厚板生产现场,与企业工程技术人员结合,基于他深厚的理论功底,通过缜密的理论分析和实验研究,提出厚板的“直接轧制法”,代替原来的两阶段轧制,大幅度提高了厚板的中心层质量,提高了轧制效率。朱伏先教授带领博士生张朋彦进行大线能量焊接钢材的研究,在氧化物冶金、析出控制领域取得突破,在国内率先开发的大线能量焊接用钢材线能量可以达到每厘米几百千焦,甚至每厘米上千千焦,达到了国际先进水平,填补了国内空白,已经在湖南湘钢生产并提供用户使用,为我国造船、压力容器、桥梁、高建等行业的高效、优质生产提供了关键钢材。

  实验室的实验研究人员和工程技术人员,担负着为科研教学服务的重要任务,是实验室发展的重要力量。邹杰是实验室的老技师,工程能力特强,机电安装、调试有丰富经验,又善于与企业现场人员沟通。根据他的特点,实验室安排他负责现场的安装调试。几年来,不仅调试工作进展顺利,还与企业建立了密切的合作关系。近年实验室添置了大量的高精尖设备,如何提高利用率、发挥投资效益成了重中之重。实验室积极调动实验人员的积极性,引导他们为科研和教学提供优质服务。为尽快发挥引进实验设备的效益,实验室提出重要、繁忙设备应大幅度增加开机时间,薛文颖、吴红艳、王佳夫等同志积极响应,目前他们正在落实这项工作。张维娜等一批高学历的年轻人,担任实验室重要研究设备的使用、维护等工作,他们勤奋学习,刻苦研究,很快掌握了高级、复杂的检测设备,强力地支持了实验室的研究工作。

  实验室在用人方面,坚持“用人当用强”,不苛求实验室的每一个人都是全才,而是更多地发现每个人的特点和强项。据此安排工作,把每个人的优势发挥出来,集成起来,这样就可以组成足以克敌制胜的最佳阵容。

  夯基础,蓄势待发引领轧制技术未来

  植物生长,根深才能叶茂;科学研究,基础牢固才能大有作为。RAL认识到这一点,要求实验室成员认真学习基础理论,加强基础研究,夯实基础,厚积薄发。

  这些年来,RAL先后承担了钢铁材料基础研究的3个“973”项目。一期“973”,承担课题“新一代钢铁材料轧制过程中实现晶粒细化的基础研究”,在超级钢的研究取得突破成果,获得国家科技进步一等奖。二期“973”,承担课题“利用铸轧技术生产细晶均质不锈钢和高磷铜耐侯钢薄带的基础研究”,发现薄带连铸含磷钢逆向偏析规律和铁素体不锈钢薄带连铸组织控制规律,前者已提供宝钢进行新薄带连铸机的建设,后者指导实验室后续硅钢薄带连铸组织控制,对薄带连铸技术的发展做出了重要贡献。三期“973”正在进行中,已经在高强钢组织控制和热处理装备开发应用上完成创造性成果,并获得一项省级科技进步一等奖。RAL还连续参加承担加工过程“973”项目,完成了一批有价值的研究成果。RAL还完成了1项自然科学基金重大项目(金属熔体凝固控制与若干先进成形技术的基础研究-近终形双辊铸轧薄带钢基础研究),6项自然科学基金重点项目(金属材料组织性能预报及在线监测、特种合金及高合金钢热连轧过程中的组织演变及控制理论、薄钢板连铸连轧过程组织性能控制与检测、轧制板材过程中有限元高速在线算法基础、基于双辊薄带连铸的高品质硅钢织构控制理论与工业化技术研究、超纯铁素体不锈钢微合金化机理),以及一批自然科学基金面上项目和青年自然科学基金项目。

  这些研究工作对于推动RAL加强基础、开拓创新发挥了重要作用,延伸出一批具有重大实用价值的先进工业化技术和后续研究,为RAL的可持续发展提供了重要支撑。同时,也涌现出一批通过基础研究促进技术创新的优秀人才,加强了实验室的人才队伍。

  刘振宇教授就是基础研究突出、创新工作出色的年轻教师。刘振宇教授1985年至1994年近10年的时间里在东大校园完成了自己的本科生、硕士生、博士生的学习阶段,硕士生和博士生阶段主要进行热轧钢材组织-性能演变过程的模拟与控制,之后在新西兰、日本博士后工作期间,从事金属材料氧化机理的研究、合金扩散型相变和先进高温合金材料开发研究工作。这些材料学领域的基础研究工作为刘振宇日后回国、在科研中不断取得创造性成果打下了厚实的理论基础。

  2003年,刘振宇满怀希望回到实验室。他说:“回国工作一方面是出于对学校的感情,另一方面,也是实验室给予了宽松的科研环境。”回国之后,实验室根据他的研究基础,为他“量身打造”了参与企业横向项目的机会,安排他研究鞍钢ASP连铸连轧工艺氧化铁皮控制技术。对此,刘振宇颇有感触,“王院士根据我的研究方向,很快为我安排了鞍钢连铸连轧工艺氧化铁皮控制技术,让我之前的研究成果有了更加广阔的应用空间。”刘振宇没想到,在国外很难实现的从理论到应用领域的跨越,在实验室只需这简单的一小步。

  依靠他在材料高温氧化方面的理论功底,刘振宇建立了钢材热加工过程中氧化铁皮演变的机理,建立了描述氧化铁皮结构和厚度演变的预测模型,很快解决了ASP生产线的氧化铁皮控制问题,还开发出我国汽车工业急需一个新的钢种-黑皮钢。有了黑皮钢,汽车大梁制造厂免除了酸洗工序,避免了酸的消耗,还改善了工厂的操作环境。这一工作开辟了钢材氧化研究的新途径,氧化铁皮不再是钢材生产中产生的“废弃物”,而是在后续加工中可起到保护产品表面或取消酸洗等重要作用的“功能性附属品”。这项工作引起了企业的极大关注,已经有11个企业采用。目前氧化铁皮控制技术已经应用到更高的强度级别大梁钢、还应用到硅钢等钢种。2009年这个项目获得冶金科技进步一等奖。接着,刘振宇又乘胜前进,在热轧氧化铁皮控制的基础上,进一步提出了无酸洗冷轧技术,旨在通过热轧氧化铁皮的控制和后续热处理的改进,取消涂镀材冷轧前的酸洗工序,实现轧钢工作者多年取消酸洗工序的梦想。这一工作在2011年确定为“十二五”国家科技支撑计划优先启动课题,与宝钢合作实施,目前正在进行中。

  刘振宇承担的另一个课题是钢铁二期“973”项目中的课题——利用铸轧技术生产细晶均质不锈钢和高磷铜耐侯钢薄带的基础研究,这项工作也与材料腐蚀有关,是刘振宇的强项。研究过程中,他发现了薄带连铸中磷发生逆偏析的规律,他提出利用这个原理,开发含磷钢连铸薄带,在不增加钢中贵重合金元素如镍和钼含量的条件下提高钢材的耐蚀性,其腐蚀速度比常规耐候钢降低30%。该项技术正在应用于宝钢新建的薄带连铸机。与常规热轧流程相比,这一短流程技术可降低能耗60%、降低CO2排放80%,钢材的耐腐蚀性能有一定提高,有很好的应用前景。目前,薄带铸轧技术工业化已被列入国家“十二五”科技支撑计划。

  2008年,刘振宇又成功申请到国家自然科学基金重点项目——超纯铁素体不锈钢微合金化机理,国际上首次阐明了铁素体不锈钢再结晶织构偏离γ-纤维织构的机理及消除这种织构偏转的技术路线,解决了节镍型不锈钢生产中的一个关键问题,被德国著名物理冶金学家Raabe教授评价为“精细而令人感兴趣的工作”。这一工作在宝钢铁素体不锈钢工业生产中成功应用,达到国际领先水平。

  在加强基础、努力创新这一思想的指导下,实验室涌现出了一大批技术创新拔尖人才。这些年总共有18人次得到各种“人才”称号,有的得到教育部新世纪优秀人才支持计划资助,有的被评为辽宁省普通高等学校优秀青年骨干教师,有的被列入辽宁“百千万人才工程”百人层次或千人层次。

  当加强基础、努力创新成为实验室每一个人的自觉行动时,实验室就有了希望。这一时刻正在到来。实验室的教授们、研究生们不仅深入实际,做好今天的研究,还自由探索,构思实验室的未来。正是因为有了这样一个氛围,实验室才能不断有新的思想提出,不断有成功的喜讯传来。

  邸洪双教授开展了基于动态材料模型加工图的理论研究,首次证明了Prasad失稳判据与Murty失稳判据的相似性;Gegel 稳定判据与Malas稳定判据的统一性。作为应用,采用加工图与激活能图研究了TB5钛合金的热变形问题,确定了该合金的热加工工艺窗口。

  杜林秀教授除了进行超高强汽车板、高强汽车大梁钢、高强车轮钢等应用技术研究外,还长期坚持进行超细晶、纳米化钢材的大尺寸、实用化加工技术基础研究,并提出了具体的实用方案,获得了大尺寸、细晶化的原型钢。

  陈礼清教授正在进行资源节约型无镍铬不锈钢的研发,Fe-Mn-Al-C系钢的实验表明,可以实现抗高温氧化。下面工作重点是要提高其耐蚀性,将在研究其腐蚀机理的基础上,设计合金体系,提高耐蚀性能,以部分取代奥氏体不锈钢。

  李长生教授提出解决难加工金属薄带成形的热辊温轧工艺方法。这种方法轧制过程中轧件依靠与加热轧辊的接触传热和变形温升实现温轧。

  张晓明教授在研究铁粉对润滑效果影响的基础上,与化学系合作开展绿色高效的纳米润滑剂的研究。

  徐建中教授跟踪国际技术发展,研究多辊智能轧机板形控制技术和多辊轧机辊系弹性变形理论,开发板带矫直过程板形控制设定模型,为RAL未来智能化矫直技术开发奠定理论基础。

  高秀华教授在研究成功系列管线钢、抗HIC管线钢、抗大变形管线钢的基础上,将结合承担的国家十二五支撑计划项目,开展耐腐蚀油船货油舱用钢研究和耐腐蚀集输管线、输送管线钢研究。

  许云波教授采用低硅含磷系成分开发了TRIP780和980热轧薄板,其组织具有晶粒超细化和纳米析出特征,力学性能超过国内外冷轧板水平,成形性能优异。针对冷轧硅钢、TRIP、IF钢等,研究在(超)快速退火(URA)条件下的再结晶组织和织构演变机理进行了系统研究,结果表明:URA对硅钢织构、TRIP钢的组织和综合力学性能、IF钢强度和冲压性能有显著影响。

  这些研究的共同特点,是考虑了国家需求和技术发展趋势,从基础研究开始,着眼于实验室的未来发展。也许有些想法还有很长的路要走,但是,相信有一天,看似丑小鸭的“奇思妙想”,会逐渐羽翼丰满,长大成为白天鹅,在轧制技术的发展中发挥引领未来的作用。


  创新驱动发展,创新永无止境。我国作为一个拥有13亿人口、经济迅速崛起的发展中大国,持续稳定地生产低成本、高质量钢铁产品与掌握石油、粮食等战略资源具有同等重要的地位。这需要科技工作者在前进的道路上不停地探索,大胆地创新。RAL的教师和学生们瞄准“建设国际领先的轧制技术协同创新基地,开发节能减排的绿色轧制工艺、技术和产品,致力于成为新一代轧制技术的全球领跑者”的发展目标和未来愿景,形成了实验室科学研究和科技创新的“雁阵模式”,用实际行动绘制出了科技创新驱动发展的广阔图景。我们祝愿RAL的领航轧制技术创新的“雁阵”,在自主创新的蓝天里越飞越高,越飞越远,贡献国家,造福人类。