鋼鐵是目前全球應用范圍最廣的金屬材料，高端、特種鋼材則是鋼鐵材料中的明珠。在當今各國鋼鐵工業(yè)的競爭中，已不僅僅是總產(chǎn)量的競爭，還有產(chǎn)品結構，尤其是高端特種鋼材的生產(chǎn)水平和能力的角逐。而在這方面，恰恰是我國亟待補齊的一塊短板。在我國，飛機起落架、高速列車(chē)車(chē)軸、軸承等抗疲勞高強鋼，核電站用耐高溫、抗輻射的不銹耐熱鋼管等特種鋼材，都曾長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口。幾年前，我國圓珠筆筆頭都要依賴(lài)進(jìn)口的現實(shí)，至今讓許多人記憶猶新。

　　經(jīng)過(guò)多年的艱苦奮斗，1996年我國粗鋼年產(chǎn)量歷史性地突破1億噸，躍居世界第一。之后20多年，一直雄踞全球首位。然而，作為鋼鐵生產(chǎn)大國，我們卻遇到了低端供給過(guò)剩和高端供給不足的雙重尷尬與困擾。尤其是2008年國際金融危機之后，全球鋼鐵長(cháng)期處于產(chǎn)能過(guò)剩狀態(tài)，給我們帶來(lái)巨大壓力。如今，經(jīng)濟向高質(zhì)量發(fā)展轉型，去產(chǎn)能，鋼鐵首當其沖，仿佛一夜之間鋼鐵成了落后材料的代名詞。作為昔日的材料霸主之一，鋼鐵究竟還有沒(méi)有發(fā)展的空間和潛力？在產(chǎn)能過(guò)剩、生態(tài)環(huán)境壓力不斷加大的今天，中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的綠色轉型之路究竟在何方？要實(shí)現我國鋼鐵工業(yè)以結構優(yōu)化和質(zhì)量升級為標志的再次騰飛，必須以科技創(chuàng )新為抓手，全力推進(jìn)中高端鋼鐵材料的研發(fā)，打造我國自己的“超級鋼”。

　　好鋼是如何煉成的

　　2018年，我國的鋼產(chǎn)量就達到了9億噸。中國的鋼產(chǎn)量，比世界上其他國家鋼產(chǎn)量的總和還要多，高鐵、汽車(chē)、建筑、橋梁，這些大國重器都少不了鋼鐵的“身影”。中國可以生產(chǎn)幾乎所有品種、規格的鋼材，到2006年成為鋼鐵凈出口國。這個(gè)發(fā)展過(guò)程，給我國的經(jīng)濟建設、國防事業(yè)和人民生活提高都帶來(lái)了非常重大的影響。

　　鋼鐵是怎樣煉成的？首先要有鐵礦石和煤，然后把鐵礦石和煤通過(guò)焦化和燒結的環(huán)節，變成燒結礦和焦炭，然后在高爐里邊進(jìn)行化學(xué)反應，變成鐵水；鐵水出來(lái)以后，經(jīng)過(guò)轉爐的冶煉、吹氧、去碳、降碳，使碳達到一定的程度，然后經(jīng)過(guò)精煉，把成分進(jìn)行調整，變成鋼水；鋼水又經(jīng)過(guò)連鑄以后變成鋼坯，鋼坯經(jīng)過(guò)熱軋變成熱軋產(chǎn)品；熱軋產(chǎn)品再經(jīng)過(guò)冷軋，變成冷軋產(chǎn)品。這時(shí)候就得到了各種各樣的鋼材，比如型材、板材、管材等等。在這個(gè)過(guò)程中，要抓住一些鋼鐵重要性能來(lái)進(jìn)行調整，通過(guò)加工過(guò)程來(lái)提高鋼材的性能，這就是控軋控冷技術(shù)。

　　鋼材的控軋控冷技術(shù)，是指在軋制過(guò)程中通過(guò)控制加熱溫度、軋制過(guò)程、冷卻條件等工藝參數，改善鋼材的強度、韌性、焊接性能。而鋼鐵軋制就是通過(guò)施加一定的壓力，使鋼錠、鋼坯在旋轉的軋輥間改變形狀和性能。在鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)中，軋制控制是使粗鋼變成高精度、高性能、高效益鋼鐵產(chǎn)品的一個(gè)關(guān)鍵工藝。

　　我國鋼鐵軋制技術(shù)的研發(fā)和攻關(guān)，主要通過(guò)軋制與冷卻過(guò)程來(lái)控制、改善鋼材的性能。改變各種各樣的軋制條件，就會(huì )改變鋼的性能。如果能夠把軋制條件控制好，就會(huì )得到性能優(yōu)異的材料。世紀之交新一代鋼鐵材料的研究中，超級鋼的發(fā)展也是采用了控軋控冷技術(shù)。國外在發(fā)展過(guò)程中，發(fā)現原來(lái)的控軋控冷系統有點(diǎn)問(wèn)題。這種冷卻模式上的研究，如果和金屬指標、金屬內部材料的變化結合在一起，可以給調整材料性能提供一個(gè)好手段。所以，國際上又開(kāi)始研究超快速冷卻。

　　鋼鐵材料研發(fā)的未來(lái)

　　自從工業(yè)革命爆發(fā)后，鋼鐵生產(chǎn)從作坊生產(chǎn)進(jìn)入工業(yè)化大生產(chǎn)，在此后很長(cháng)一段時(shí)間，鋼鐵工業(yè)需要大量勞動(dòng)力，高耗能、高污染讓鋼鐵企業(yè)在人們心中漸漸蒙上了一層灰暗的色彩。二戰以后，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷給傳統的鋼鐵工業(yè)賦能，如今以智能化為代表的第四次工業(yè)革命，更是給人們帶來(lái)了無(wú)限遐想。在材料突破上，2018年，我所在的東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗室，在國際上率先研發(fā)出2000MPa級汽車(chē)用熱沖壓用高強鋼；在液化天然氣低溫容器用鋼上，世界上普遍采用的材料是9Ni（鎳）鋼，在保證鋼材性能的前提下，實(shí)驗室與企業(yè)合作，用5Ni鋼做出了9Ni鋼的性能，大幅節約了成本。在生產(chǎn)工藝上，研發(fā)出薄帶連鑄、無(wú)頭軋制等新流程、新工藝，正在向企業(yè)轉化，可應用于多個(gè)重要鋼種的生產(chǎn)。

　　日本新日鐵等諸多國際先進(jìn)鋼鐵企業(yè)都把生產(chǎn)自動(dòng)化、降低能耗、提高人均產(chǎn)鋼量和生產(chǎn)高附加值的“超級鋼”作為未來(lái)的發(fā)展方向，而這同樣是我國鋼鐵工業(yè)走向高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

　　中國鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展有四個(gè)目標：工藝綠色化、裝備智能化、產(chǎn)品高質(zhì)化、供給服務(wù)化。這四個(gè)方面分別是工藝、裝備、產(chǎn)品、 供給，其中工藝是龍頭。

　　工藝綠色化就是減少排放和污染，環(huán)境友好，這是一個(gè)方面；另一個(gè)方面就是節省資源和能源，以最低的消耗生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。比如說(shuō)減少排放和污染，現在鋼鐵工業(yè)在這方面還有很多問(wèn)題，但是整個(gè)行業(yè)確實(shí)作出了巨大努力，而且收到了很好的效果。鋼鐵生產(chǎn)用水量是很大的，現在中國有的鋼鐵企業(yè)可以做到生產(chǎn)不需要用新水，就把城市的廢水和鋼廠(chǎng)里的廢水加在一塊兒處理以后，再循環(huán)使用，在不增加一滴新水的情況下，生產(chǎn)1000多萬(wàn)噸鋼，得到了世界鋼鐵協(xié)會(huì )的可持續發(fā)展獎。生產(chǎn)過(guò)程必須是節省資源和能源的，才能夠降低生產(chǎn)成本。

　　裝備智能化。裝備智能化現在是一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，就是要通過(guò)智能化建設，讓裝備能自己運行得越來(lái)越好。鋼鐵工業(yè)是流程工業(yè)，它的控制系統是非常復雜的，涉及多學(xué)科的結合和交叉，需要煉鐵、煉鋼、連鑄、軋制專(zhuān)家和信息專(zhuān)家、自動(dòng)控制專(zhuān)家一起參與。另外行業(yè)上也要協(xié)調協(xié)同，鋼鐵行業(yè)和信息行業(yè)以及傳感器領(lǐng)域得結合起來(lái)。我們的實(shí)驗室在智能化方面也做了一些工作，已經(jīng)申請到國家“十三五”規劃的重大項目，和企業(yè)一起配合完成。

　　產(chǎn)品高質(zhì)化。產(chǎn)品的高質(zhì)化包括兩方面：一是現有產(chǎn)品要通過(guò)轉型升級、提質(zhì)增效，做到世界第一；二是領(lǐng)跑性、前沿性的技術(shù)要做到世界唯一。做材料研究需要三種能力，第一種是表征和評價(jià)，第二種是合成與加工，第三種是計算和建模。國內現在相對來(lái)說(shuō)最薄弱的就是計算和建模，我們將來(lái)要抓住計算和建模這個(gè)前沿。

　　供給服務(wù)化。有些企業(yè)在智能制造方面是非?；钴S的，在供給側結構性改革方面確實(shí)做得不錯?？蒲兄杏羞@樣不好的傾向，那就是不從實(shí)踐中尋找問(wèn)題，而是從國外文獻中找。這不是不可以，但這都已經(jīng)是二手的問(wèn)題。這些已經(jīng)被研究的問(wèn)題，是否符合我們的需求，是不是我們具體能碰到的問(wèn)題呢？無(wú)論做哪個(gè)方面的研究，都離不開(kāi)實(shí)踐，離不開(kāi)與企業(yè)的合作。我們的科學(xué)研究要面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰場(chǎng)、面向國家重大需求、面向人民生命健康，就一定要深入到企業(yè)和實(shí)踐中，否則就是無(wú)源之水、無(wú)本之木。從企業(yè)一線(xiàn)發(fā)現問(wèn)題，再篩選出關(guān)鍵共性問(wèn)題，上升到理論研究，然后和企業(yè)結合轉化到生產(chǎn)實(shí)踐中，科研成果必然會(huì )為企業(yè)歡迎，轉化自然不是問(wèn)題。供給側和用戶(hù)需求側這種緊密的結合，甚至是融合，融為一體，為技術(shù)提高帶來(lái)巨大的活力，使技術(shù)進(jìn)步有更大提高。

　　鋼鐵工業(yè)已經(jīng)有200多年歷史了，到今天來(lái)說(shuō)不是夕陽(yáng)工業(yè)，還正在朝陽(yáng)。只要持續創(chuàng )新，鋼鐵工業(yè)永遠是朝陽(yáng)工業(yè)，因為社會(huì )在發(fā)展，需求在不斷被提出來(lái)，鋼鐵的潛力通過(guò)新的技術(shù)開(kāi)發(fā)會(huì )不斷地提升。創(chuàng )新任重道遠，歷史的重任落在中國人的身上，我們責無(wú)旁貸?，F在中國占全世界二分之一以上的鋼鐵產(chǎn)量，中國人要把這件事做好，勇于擔當、敢于挑戰、善于創(chuàng )新，在世界鋼鐵工業(yè)歷史上留下中國人的印記。