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(三)
(接上期)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。
(待续)