
暮色降临,华灯初上。在宝山体育馆的环形跑道上,常常会出现一位身穿运动服,约莫50多岁的健步者。他的步子不快不慢,好像在边锻炼边思考问题。他就是宝钢中央研究院硅钢研究所首席研究员、国家科技进步一等奖获得者、全国五一劳动奖章获得者、2019年“劳模年度人物”李国保。在充满人类智慧的取向硅钢研究领域,李国保和他团队的研发速度正不断加快,他们以超乎寻常的勇气和力量,从跟跑者一跃成为取向硅钢的世界领跑者。
探索,披荆斩棘
取向硅钢是衡量一个国家钢铁工业综合技术水平的关键标志之一。它是变压器里的核心材料,是“钢铁产品中的工艺品”,被誉为钢铁产品“皇冠上的明珠”。正是这一“明珠”,在国民经济发展中具有无可替代的巨大作用。在2008年之前,世界上只有少数国家的钢铁企业有能力制造,而我国是世界上最大的取向硅钢进口国,尤其是用于大型变电站高性能变压器的高等级取向硅钢,那时几乎全部依赖进口。为打破国外取向硅钢制造技术的垄断地位,李国保勇挑重担,毅然加入宝钢取向硅钢技术研发与产业化项目团队。宝钢于1997年立项研究取向硅钢制造技术,2008年正式投产,累计投入近百亿元。从立项到投产,整整11年。这四千个日日夜夜,可以看到研发的艰难程度;这四千个日日夜夜,可以看到宝钢人为之付出的艰苦卓绝的努力;这四千个日日夜夜,也可以看到后来成为首席研究员的李国保肩负的担子有多重。
当时,国外垄断企业从取向实验室装备到生产工艺技术对宝钢进行了全面的封锁,李国保带领团队自主创新设计,开发出30余台实验室套试验装备,全线贯通了试验流程。取向硅钢制造工艺高度复杂,影响成品电磁性能的工艺参数多达数百个;控制窗口极其狭窄,某些关键工艺参数窗口比普通碳钢小1~2个数量级。李国保带领团队从每一个关键成分、温度、流量的检测与控制抓起,自主开发出数十项关键工艺参数检测技术,将宝钢实验室取向硅钢流程试验控制能力成倍提升,从而全面贯通了试验流程。
“科学有险阻,苦战能过关”。在长达数年的时间里,大大小小的实验岂止千次?攻克的难关又岂止百个?团队全体成员一周工作7天,每天工作14小时以上,没有节假日、没有星期天,他们在钢铁丛林中披荆斩棘,在钢铁丛林中与时间赛跑,也在钢铁丛林中考验自己的意志。当2005年第一块合格的取向硅钢诞生时,当看到这块表面结构像拼接起来的地图的取向硅钢时,两鬓已熬出点点白发的李国保,眼睛湿润了。
告捷,攀登高峰
取向硅钢实验成功,意味着将传统加热炉的温度降低了200℃以上,大大增强了取向硅钢的可制造性。然而,实验室与量产之间有着不小的差距。实验告捷,仅仅是万里长征的第一步。李国保说,实验工艺的突破只是到了山脚,在向山顶攀登过程中,还有自主研发生产装备、产线设计与建设、产业化试验等千难万险在等待着他们。而事实正是如此,2007年6月,正当量产实验进入关键阶段,有3批钢检验却都不合格,毛病出在热轧上。这可急坏了李国保。热轧加热炉停产,他带着几位研究人员冒着余温,钻到炉膛内检查,发现是钢坯化渣加热的曲线不对,又花了几周时间重新论证、修改后,量产实验终于取得了成功。
为尽快达到产业化,宝钢先后投入了9千多吨试验用钢。光是做好前工序的验证,先后就进行了100多轮试验,每轮实验大约需要两周时间,为了抢时间、争速度,李国保他们采用一轮进行,另一轮插入的统筹试验方法,这样就把每轮试验的时间缩短为三四天。这样的重叠试验,也大大缩短了“爬坡”期,把原来需要10年左右的时间进行压缩,只用一年多就完成了。
被大家亲切称为“李首席”的李国保,带领团队马不停蹄地乘胜追击。可是,“第一轮试制取向硅钢就给了我们一个下马威。”李国保回忆道:“炼制出来后,在运往热轧厂时,铸坯发出了噼里啪啦的爆裂声,裂纹纵横交错,这是在场人员始料未及的。”第一批取向硅钢热轧卷的综合合格参数仅为2.4%。面对这一结果,宝钢人并不气馁,李国保用每天连续工作十几个小时,作出了自己的回答。院、所领导为了鼓舞大家的士气,不仅亲临一线,发现问题及时解决,还善于调节,经常组织各种丰富多彩的活动,使团队内充满了不畏失败、积极进取的气氛。这一切为加快取向硅钢量产步伐奠定了坚实的基础。
2008年下半年,低温高磁感取向硅钢、激光刻痕取向硅钢产品在宝钢相继下线,并实现批量生产。有研究人员回忆起当时的情景:“第一炉合格的低温高磁感取向硅钢冶炼成功的钢水出炉时,映红了整个车间,这个壮观场面,一瞬间,把现场所有人的心都点亮了”。
领跑,掌控命门
李国保身在宝钢,把自己对钢铁事业的忠诚,化作对取向硅钢不屈不挠的研究,化作把命门掌控在自己手中的扎实步伐。在2018—2019年,他和团队突破了有利织构控制最佳化、宏观晶粒控制及高张力涂层系列关键技术,开发出世界领先的低噪声、超低铁损取向硅钢新技术和新产品,B27R085、B23R075等产品成为我国特高压变压器用钢领域名牌产品,昌吉—古泉世界最高电压等级(±1100KV)直流输电工程市场占有率达90%以上,使宝钢产品在我国特高压输电工程领域市场占有率达到了70%以上。这项技术成果荣获2018年度上海市科学技术一等奖。
为承担国家“十三五”重点研发计划重点基础材料技术提升与产业化专项《高效率、低损耗及特殊用途硅钢开发与应用》项目,李国保带领团队研用开发薄带取向硅钢及超高磁感取向硅钢制造技术,在2019年,B18R060、B20R065等3项产品实现世界首发,打破了国产取向硅钢技术长期跟随国外竞争企业的格局,实现极低铁损系列产品全球领跑。项目产品在高能效配电变压器及电力变压器领域获得推广和应用,正在为我国节能降耗、二氧化碳减排作出重大贡献。
在取向硅钢领域研发的漫漫长途中,李国保累计获专利70项,其中授权发明专利55项;承担项目累计新增产值82.35亿元,新增利润20.28亿元,累计创汇6.8亿美元。可以说,他取得的每一项专利都是沉甸甸的。现在,取向硅钢产品大量出口欧美高端市场,2019年出口占比30%,已成功应用于“一带一路”国家巴西的美丽山项目和巴基斯坦默拉项目,宝钢产品占比75%以上。特别引人注目的是,李国保团队用三年时间,于2019年研发出0.18毫米规格060等级的世界上损耗最低的取向硅钢新品,比目前国际最高等级还高2个牌号。宝钢已在世界上首发了取向硅钢新产品,30余项新产品填补国内空白,实现所有厚度规格取向硅钢最高等级全覆盖。新产品率先应用于制造1级能效标准的硅钢叠片铁心配电变压器和世界电压等级最高±1100kV特高压直流换流变压器。据介绍,如果采用060等级产品制造超1级能效的变压器,替代我国高耗能变压器,那么每年将节电约900亿度,接近一个三峡电站的年发电量。
这是多么巨大的成就啊,尽显领跑者的无限风采。然而,面对取得的巨大成绩,李国保依然低调如初:“过去,我们追赶别人,现在别人在追赶我们。唯有埋头研究、踏实工作,才能一直保持领先的优势”。