付靜 蘇頔瑤 世界金屬導報
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以鋼鐵強國為己任 放科技創新之異彩
——專訪東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室主任袁國
2020年初,國家科技進步獎榜單公布,東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室(RAL)作為主要完成單位的高品質特殊鋼綠色高效電渣重熔關鍵技術的開發和應用以及貧雜鐵礦石資源化利用關鍵技術集成與工業示範兩個項目分獲國家科技進步一、二等獎,RAL再次成為行業焦點。以中國工程院院士王國棟為學術帶頭人的RAL是我國軋制技術及其自動化領域唯一的國家重點實驗室,在軋制技術乃至鋼鐵全流程的科技創新上一直非常活躍,並且成績突出,為我國軋制技術的發展和鋼鐵工業的進步做出了重要貢獻。近日,世界金屬導報一行特地來到東北大學,近距離感受RAL風採,並對RAL主任袁國進行專訪。
記者:您能否簡要為我們介紹一下RAL的基本情況?
袁國:RAL於1991年獲批建設,前身是建於1950年代的東北工學院軋鋼實驗室。1995年,實驗室通過國家驗收,正式開放運行,成為我國軋制技術及其自動化領域唯一的國家重點實驗室。近年來,隨著國家對科技創新工作的大力推進,我們實驗室也加快了發展的步伐。2014年,實驗室作為核心單位組建國家級2011鋼鐵共性技術協同創新中心;2017年,借東北大學建設「雙一流」學科群的契機,我們開始依託實驗室構建我國唯一的「冶金工業流程學科群」;2019年,我們依託實驗室獲批建設金屬材料變革性製造技術省部共建協同創新中心,並獲批建設高等學校學科創新引智計劃111基地——金屬材料集成計算工程創新引智基地。人員方面,實驗室以王國棟院士為學術帶頭人,擁有一批基礎研究-技術創新-成果轉化融通創新的複合型人才,包括教育部長江、傑青、新世紀人才、「四青人才」、萬人計劃領軍人才等國家級人才、教授39人,副教授31人,共計95名教職工。形成「礦-冶-鑄-軋-材」多學科交叉、覆蓋全產業鏈條科技創新需求,面向國家和鋼鐵冶金行業重大需求,有組織的協同創新與自由前沿探索相結合的大型整體科研團隊。
我們實驗室的定位是:面向國家重大需求,開展基礎和應用基礎研究,為鋼鐵工業及金屬材料加工提供關鍵工藝技術支撐,推動行業產業技術進步;以可持續發展為導向,開展前沿性、探索性、戰略性重大課題基礎研究,提供原創性理論,引領軋制技術發展和創新;開展高水平協同創新和國際合作,培養高層次人才,成為綠色軋制全球領跑者和具有重大國際影響力的鋼鐵材料學術基地。
目前,RAL重點研究方向包括鋼鐵流程綠色化理論與關鍵技術、軋制及加工過程智能化、先進鋼鐵材料與組織性能調控、金屬材料集成計算工程以及高質化金屬材料及先進位備等五個方向。
記者:剛才您談到了目前RAL的幾大重點研究方向,您能否介紹一下近年來,RAL在這些科研方向上取得了哪些重點突破?
袁國:首先,我想先說幾個具體的統計數據,這些數據應該說從一定程度上也反映出我們取得的一些成績。2015-2019年期間,國家級重大重點項目11項,千萬級以上重大科研項目44項,累計科研經費規模達到10億元以上;相關科研成果獲得國家級科技成果獎勵3項,省部級科技二等獎以上獎勵35項,發表學術論文1600餘篇,授權發明專利450餘件,出版專著和教材32部。尤其是2020年,實驗室多年科研工作厚積薄發,相關成果通過國家獎初評2項;可以說,科研工作體量和成果水平,體現了我們實驗室作為國家隊,在承擔國家和行業重大任務,推動科技成果服務鋼鐵冶金產業發展方面的重要作用。
重點突破方面,我舉一些代表性工作。
一是材料基因組合金設計理論,我們通過將物理冶金基礎理論融入人工智慧策略中,建立起鋼鐵材料集成計算設計方法,大幅簡化了鋼鐵結構材料的計算設計流程,並大幅減少了人工智慧算法對數據量的硬性需求,降低了研發成本。
二是高強韌汽車鋼前沿理論,我們提出VC析出相與熱衝壓成形耦合控制機制,形成了新型高強度汽車用鋼增韌方法,並且發現了鍍層板韌性降低的物理本質,有效解決了汽車板Al-Si鍍層的界面致脆難題。這個工作將為全球汽車行業的輕量化做出重要貢獻,並使汽車及上遊鋼鐵企業受益。
三是高品質特鋼高精度無頭軋制工藝技術,我們圍繞當前國際前沿的綠色化短流程無頭軋制理論及工藝技術,形成了高速連鑄及一體化組織調控等系列理論體系和關鍵技術,推動我國高品質先進特種鋼材高精度軋制技術發展。
四是高性能複合板的先進位備技術,我們開發的高性能複合板替代了昂貴的單一材料,並將複合板推廣到了海工、石化、橋梁等重點工程領域,將真空軋制複合技術寫入容標委標準,推動行業複合板技術升級換代。
五是超低溫鋼組織控制與關鍵技術,我們牽頭國家重點研發計劃項目,重新認識低鎳鋼和高錳鋼強韌化原理,開發並生產出可替代9Ni鋼的新型液化天然氣(LNG)儲罐用鋼,使我國在超低溫鋼領域持續保持國際領先水平。
六是高品質特殊鋼綠色高效電渣重熔關鍵技術,我們提出原創性的潔淨化和均質化電渣理論,突破高品質特殊鋼綠色高效電渣重熔關鍵技術,滿足我國高端裝備用特殊鋼材料的需求,研製的系列「卡脖子」材料,有力支持了C919大飛機、載人航天、探月工程、新一代核電、水電和火電等國家重大工程和重大裝備建設,這一技術也獲得了2019年度國家科技進步獎一等獎。
七是貧雜鐵礦石資源化利用關鍵技術,我們創建了「固-固罩蓋界面調控」 等基礎理論,多項創新技術填補了國內外空白,為高端鋼鐵材料提供了精品原料,這一技術獲得了2019年度國家科技進步獎二等獎。
八是鋼鐵全流程數字孿生與信息物理系統(CPS),我們圍繞鋼鐵領域主產線生產過程智能化,通過多學科交叉融合,開發基於數據與機理的數字孿生模型,形成模塊化CPS工作模式。
目前,我們正在與河鋼邯鋼、華為合作,開展鋼鐵企業主產線智能化生產的數字孿生和信息物理系統關鍵技術創新,從而實現鋼鐵企業主產線的生產過程智能化。
記者:RAL在「十四五」乃至未來更長時期有哪些規劃與設想?
袁國:實驗室的未來規劃,科研工作仍是重中之重。總體方向上就是要保持在材料加工學科軋制研究方向上的國內領先地位,通過我們的工作和協同創新,使我國鋼鐵行業成為「高質化、綠色化、智能化」的全球領跑者。聚焦材料的綠色、高端、智能的前沿領域和方向,致力於發展面向未來的基礎理論和關鍵技術,解決行業重大需求難題。
具體來說,工作重點包括科研工作、人才隊伍建設、人才培養、平臺建設等。
科研工作方面,要優化運行模式,在基礎科研、技術創新、引領發展以及成果轉化等方面齊發力,使基礎研究能夠支撐應用技術創新,應用實踐能夠牽動基礎研究深化。
在人才隊伍建設和人才培養方面,要從源頭髮力,加強本科生和研究生培養,同時要加強產學研協同創新和國際化,匯聚一批行業專業技術人才和國際化人才,支撐科研工作和人才隊伍建設。
科研平臺的建設與管理方面,要聚集國際前沿和行業重大需求,政產學研多種模式,有組織的建設一批中試和產學研合作基地、聯合創新中心、研究院等,加快推動科技創新突破;同時,對實驗室當前的研發平臺,既要填平補齊,提高儀器設備水平,更好地服務科研工作,也要通過管理、培訓等手段提高操作人員水平,推動實驗科研設備的高效化利用。
記者:一直以來RAL在產學研用融合方面成績都非常突出,能夠與鋼鐵企業密切合作,真正將研究成果落到生產實處。您能否和我們分享一下經驗?
袁國:RAL在產學研用方面取得的成績一方面得益於國家和東北大學在政策層面給予的支撐,另一方面也受益於我們與很多鋼鐵企業建立起的良好合作關係,同時也得益於東北大學長期以來形成的深入企業、服務企業、服務行業需求的求真務實的學風和科研工作作風。產學研用融合的一個關鍵問題是兼顧企業的利益和學校的科技創新工作。
具體來說,一是要以問題為導向,這個問題不是指論文中的熱點,而是從聚焦國際前沿和實踐中提煉出來的,也就是說來自企業或行業在實際生產中遇到的難題和痛點,這樣科研從問題中來,將來科研工作有突破就有利於落地。比如,我們與寶鋼股份合作開展的鋼管控軋控冷項目,成效非常顯著,屬國際首創,目前也已經申請國際標準,解決了企業及行業切實的難題。如果問題僅僅是從論文中摘出來的,可能是別人涉及少或研究不多的,那麼首先這個問題就有兩個可能,或者別人確實沒有注意到,或者可能根本不需要研究。因此很有可能是沒有實際應用價值的研究方向,那必然無法落地。
二是切實地和企業對接,知道企業的痛點,也就是產學研結合,現在說的產教融合。到企業去,說企業話、做企業的關鍵的事。比如,有些企業遇到的技術問題可能相對較為簡單低端,我們也會認真處理,給企業創造收益和價值,建立信任之後,企業也會為我們的很多研究工作提供支持。
三是不以利潤或者合同額度大小為導向選擇合作的課題,而要以項目的作用和價值去衡量和選擇。有些與企業的合作,如果我們認為是有價值的科研工作,那我們甚至會自籌一些資金把它做下去。
四是要有綜合創新能力,就是多學科聯合,比如現在我們與冶金和自動化控制工程這些專業聯繫得很緊密,確實發現在解決企業的全流程、全系統的問題上有很大的幫助。
五是要有工程實施能力,根據我們的學科特點,我們通過招聘和聘請專業的工程技術人員作為成果轉化隊伍來完成這些工作,保證理論與實踐銜接,確保科研工作不是只停留在書本和紙面上,而是能夠落地,從而杜絕紙上談兵。
技術落地具體來講還需要做到如下幾個方面:
1)工藝、裝備、產品、服務一體化,這也要求我們要注重深入實踐,用王國棟院士的話講,就是要把論文寫在軋鋼生產線上,寫在行業進步上;
2)合理地處理和企業之間的關係,兼顧雙方的利益,良好地溝通,共同進行科研成果轉化;
3)實現多學科交叉,強化科研成果的工程轉化的實力和能力。
採訪現場
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