院士说专业·笔记｜王国栋院士：“钢铁人生”如何炼成

中青报·中青网见习记者 杨 洁

钢铁是坚硬的、冰冷的。但在“中国超级钢之父”、中国工程院院士、东北大学教授王国栋的眼中，钢铁是随和的、易于驯化的、朴实无华、任劳任怨、克己奉公的材料。

在“院士说专业”节目里，王国栋院士提到，从国防建设到大国重器，钢铁是最重要的原材料，“人类社会的发展离不开钢铁。”

钢铁是怎样炼成的？

当回到最初的原材料，一块铁矿石是钢铁的源头。当铁矿石被破碎，磁选成铁精粉后，通过烧结将铁精粉炼成具有一定强度、粒度的烧结矿，煤粉通过焦化炼成一定强度、粒度的焦炭。而当烧结矿被运送至高炉，经历热风、焦炭的“淬炼”使烧结矿还原成生铁后，转炉内高压氧气便将铁水升温，待加入白灰等原料脱磷、去除夹杂，就形成了钢水，历经精炼、连铸等环节，在轧钢流程中便能生产出各种规格的钢材，发往全国各地使用。

“钢铁是最慷慨的材料，也是无私奉献的材料。它作为最基础原材料，且大规模制备和使用的材料，展现了各种各样的优异性能。”王国栋说。

经过与不同其他元素结合，采用多种工艺方法，可以得到电工钢、不锈钢、低温钢等材料，既可制成油井管，在严苛的采油环境中作业，也可用于核电发电设备、高压输电线路等。

王国栋介绍，“要实现钢铁材料的广泛运用，需要物理、化学、生物，学科交叉，同时也需要化工、机械、电器等行业的深度融合。”

从入门冶金行业，到成为“钢铁侠”，一路走来，王国栋院士并不容易。

早在1968年，王国栋去往鞍钢小型厂工作。当时小型厂二车间生产一种用于国产汽车前桥的周期断面钢材，由于技术原因，多个环节材料浪费严重，原本可以轧制出四个周期解放汽车前桥的坯料，成材率只有75%。

在实践中发现了问题的痛点，王国栋和师傅们改进技艺，使周期断面钢材的轧制取得突破性的进步，保证了成材率。

正是有了10年的工厂一线的实践经验，王国栋逐渐了解了钢铁的生产流程，影响钢铁生产中质量、产量、成材率、效率、劳动强度等指标的因素，也熟悉了当前中国的钢铁工业的发展现状和世界的钢铁制造水平。

在20世纪八九十年代，当日本、韩国已相继启动了探究晶粒细化极限的实验，王国栋院士带领团队，立足于现有工业条件下能够生产的定位，创新提出晶粒适度细化的概念。从实验室到钢厂再到应用，经过大量论证、测量、模拟、计算、实验等，解决了一个个难题，研制出了中国的“超级钢”。而超级钢的应用，不仅每年至少为国家节省数亿元的开支，而且有效地降低了资源消耗，减轻了环境压力，对于国民经济全面、协调、可持续发展具有重要意义。

回首往事，王国栋认为，正是深入钢铁生产的一线才让他了解到行业的需求、痛点、前沿，才有了研究方向、研究课题。从而，可以在创新工作之中发现问题，并在实践之中解决问题，推动产学研深度融合，找到科研攻关的方法。他鼓励年轻人说：“包括冶金工程专业在内的材料类专业，要求青年人更是要在实践之中将理论和实践结合，准确地找到解决问题的方法，培养知行合一的品质。”

 “如今，在冶金行业，工作危险系数高，工作环境艰苦，整天跟机器打交道的情况已经很少见了。”王国栋院士提到，钢铁等冶金行业面临数字化转型的新机遇，需要采用数字技术、数字化生产设备以及智能化的物流等自组织系统完成生产。

这对即将踏入冶金和其他材料行业的学生提出了新的要求，“材料行业越来越需要创新性、复合型、实践型的人才；需要掌握多学科融合的知识，有一定创新思维和实践能力的人才。”王国栋提到，以钢铁为例的冶金行业已经步入了新的发展阶段。目前，他带领团队正在研究如何形成数字化创新生态。当生产中出现了新的问题，工作人员可以利用大数据、机器学习等处理方式，来调适应用，解决生产中的难题。

在“双碳”等绿色化战略的大背景之下，以钢铁为例的冶金行业和所有材料行业一样，都面临着新的问题。王国栋提到，一方面在实现绿色发展的问题上，解决如低碳高炉、废钢原料冶炼高级钢材、无缺陷坯高速连铸、氢冶金、易循环钢铁材料等相关问题；另一方面钢铁企业要在5到10年的时间内完成数字化的转型，构建创新型基础设施的，满足各行业所需的高质量要求。此外，钢铁等冶金行业还需进一步与下游合作，共同开发产品，逐步构建起完整的生态链。

材料类专业的学科知识连接千行百业。王国栋院士提到，材料制造是充满不确定性的“黑箱”，将有无穷无尽的科研发展潜力。

面向未来，如何炼成新一批“钢铁侠”？

王国栋院士列出了一串知识和技能清单：拥有从工艺、装备、产品、服务全链条一体化创新的能力；要有用数字科学方法解决钢铁生产中实际问题的能力，并不断倒逼探索重大理论问题的改进方案能力；要“不甘人后，力争上游”。

“核心技术只能靠自主研发”。从事钢铁研究40多年，王国栋院士带领团队研发的“超级钢”在国际上连创多个第一：基于新一代控轧控冷工艺研发的高性能绿色桥梁钢用在了港珠澳大桥之上。

“钢铁工业向国家和社会奉献‘No1 or Only 1’的产品。”王国栋院士希望学习材料类专业的年轻人，要在科研学习之中培养创新精神，未来才能在实际工作之中做到“人无我有、人有我精、人精我强”。在行业的转型升级的关键时期，一起投入其中，研发引领性的新产品，开启新一代的“钢铁人生”。

（制图：聂亚栋）