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  在今年举办的第六届中国钢铁规划论坛上,中国工程院院士王国栋针对钢铁行业在新常态下的生态化发展需求进行了深入的分析。

  王国栋是轧制技术领域的国际知名专家,早在上世纪六十年代,他就开始接触轧制技术生产管理一线,并历任东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室主任,中国金属学会常务理事,中国材料研究学会荣誉理事,中国金属学会轧钢学会副理事长,中国金属学会轧钢学会轧制理论学术委员会主任,东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室学术委员会常务副主任,辽宁省金属学会理事。

  同时,他也致力于推广钢铁技术的学术研究与大众普及。他曾担任《轧钢》编委会主任,Steel Research International、《钢铁研究学报》《东北大学学报》《冶金自动化》《塑性工程学报》《宽厚板》等期刊的编委或顾问。

  钢铁行业对我国社会经济发展十分重要。钢铁材料不仅是性能优良、应用广泛、作用重大的经济、环保材料,也是最重要的结构和功能材料,在国民经济、人民生活和国家安全等方面发挥着不可替代的作用。

  过去30年以来,特别是最近十几年,我国钢铁工业产量迅速增长,支撑着国家经济社会的高速发展,目前我国粗钢产量已经接近世界总产量的50%。但是这种增长被专家称作是一种“模仿型排浪式消费”,“这种消费是大家一哄而上、攀比模仿、你有我也要有的集中式消费阶段,到一定程度以后,反而凸显出产品缺乏特色、品牌等问题,演变成非常困难的竞争局面”,王国栋在会上表示。

  同时,他也指出了我国钢铁行业的诸多弊病:铁矿石对外依存度接近80%,合金多数依赖进口;能耗占我国工业总耗能的10%,吨钢能耗比世界平均水平高10%~15%;吨钢二氧化碳排放比世界先进水平高20%,是雾霾的重要源头之一。

  难以为继的资源和能源,以及不堪重负的环境,再加上我国在技术装备上主要还是依靠引进或仿制,缺乏自主创新和特色,这一切都倒逼着我国钢铁行业必须要进行自主创新,绿色制造,制造绿色,减少资源和能源消耗,制造出环境友好、低成本、高性能的产品。

  因此,王国栋认为,在新常态下,我国钢铁行业也要随之进行深刻调整。一方面要淘汰落后产能;另一方面在调整存量的过程中,企业要进行大量的技术改造。“不仅是落后企业,只要不符合标准的企业都需要进行技术改造,突破瓶颈、提高质量、增加效率。同时要根据自然需求进行差异化的发展,要有自己的品牌和绝活。”

  此次,借助我国钢铁产业正在制定“十三五”规划的契机,王国栋希望产业能够依据国际钢铁产业的发展方向和我国钢铁行业存在的问题,确立重点领域和主攻方向,确定突破口来攻克关键共性技术。

  他指出,“绿色制造,制造绿色”是目前全球钢铁行业的发展趋势。我国钢铁行业也应该瞄准绿色化目标,建设绿色钢铁行业关键共性技术创新基地,把我国建设成绿色钢铁工艺技术的全球领跑者。“我认为,我国钢铁领域目前有条件做到这一点。”

  为此,这就要求我国钢铁行业要坚持问题导向。“实践中的问题、市场的需求是创新的原点,我们要根据问题开展基础理论、学科交叉、工艺开发和装备研制,同时通过创新解决前沿、关键、共性技术问题。”王国栋如是说。

  我国在经济结构调整上正在进行调整存量、做优增量并存的深度调整。在此当中,技术改造是新常态下以科技创新调整存量的一个重要方式。

  在《国务院关于促进企业技术改造的指导意见》中,将技术改造作为淘汰落后产能,实现内涵式发展的投资活动。王国栋也表示,淘汰落后产能不能只是淘汰小高炉,在每条生产线上所存在的落后的瓶颈环节也是落后产能,也需要通过技术改造进行水平的提升。

  他指出,指导意见中提出要着重强调五个方面:更加注重促进技术创新能力的增强和创新成果的产业化,提升产业核心竞争力;更加注重节能降耗减排治污,促进绿色发展;更加注重信息技术的集成应用,推进信息化与工业化深度融合;更加注重产业公共服务能力建设,夯实产业基础;更加注重产业转移和集聚发展,优化产业布局。这五大方面也应该成为钢铁企业未来进行技术改造的中心和重点。

  从全球钢铁行业来看,发达国家在不断地进行钢铁产业的技术改造。也正是由于这些技术改造,才使得发达国家至今仍然能够生产出全世界最好的产品。

  上世纪六七十年代,发达国家的轧制设备生产出世界上水平最高的产品。随后为应对能源危机、生态化发展压力,他们又大胆进行技术创新。同时,机械制造行业与冶金行业开展合作,进行新型板形控制轧机、大侧压、立辊调宽、热处理装备等大型化、连续化装备的更新换代。信息产业也与冶金行业开展各种合作,研制出高度自动化的控制系统,实现尺寸、形状、张力控制等自动化、智能化的生产线。同时,他们也进行了生态化短流程装备生产线的研发与应用。

  王国栋为台下的钢企老总们举了个生动的例子:“曾有一个外国专家告诉我,我的轧机从投产到现在,几乎没有一个零件没有进行过改造。正是由于技术改造使得他们可以开发出一大批新技术,也使得他们目前的钢铁行业仍然处于先进水平。”

  他从国外的技术改造经验中得出,并不是说设备在建成之后就可以“高枕无忧”,可以直接产生很好的效益。我国钢铁产业必须要进行自己再开发的过程,这个再开发的过程就是进行技术改造。

  我国钢铁行业在工艺、装备上的确具有很大的改造需求。因为我国钢铁行业一部分引进了国外的先进技术,部分企业的装备水平甚至超过国外上世纪90年代的水平。有一部分企业的引进设备存在问题,有的放置没有处理,有的仍花重金由国外公司进行改造,大多数企业并没有掌握设备的核心技术。

  “局部落后会影响全局效益的提高,通过技术改造解决局部性落后产能问题对全局的升级换代具有重大作用。”王国栋表示。

  特别是生态化建设为全球提出了新的问题和需求,目前国外的企业也尚未提出理想的解决方案。因此“这必须依靠我们自己解决,我们要经过技术改造,出特色、出个性、出创新、出质量、出效益。要树立敢于在洋设备上动刀的勇气,要培养在洋设备上动刀的能力。”他的一番话引起了台下数百名业界人员的共鸣。

  王国栋也以河北钢铁董事长、党委书记于勇所提出的“大力推进产线对标,促进改造”为例,介绍了目前钢企采取的技术改造举措。河北钢铁全方位的产线对标,包括相同产线的售价、产品结构、人员配置、技术水平配置等,“实际上是在寻找产线的瓶颈问题,就是在寻找创新的原点,找到问题,在问题上创新,就会取得成绩”。

  近期,他也在与唐钢京唐港中厚板公司开展技术改造合作,以目前南钢2800旧轧机和5000新建轧机作为对象进行产线对标,明确差距,进行改造,争取在三年之内让轧机达到国内先进的行列。

  在这方面,王国栋认为,要根据市场需求,差异特色,创新驱动,技术领跑来得到明显的效益和实现产业化目标。新常态下,科技创新、做优增量的重要形式是发现新的增长点,这主要依赖于市场需求,依靠市场发现和培育新增长点。

  钢铁行业也看到,2015年“两会”上已经出现了一系列相应的利好政策,这些政策无论是在基本设施的投资上,还是在重要战略部署上,都对钢铁行业提出了巨大的需求,包括京津冀协同发展,“一带一路”战略以及亚洲基础设施投资银行的建立等等。

  王国栋以我国海洋工程用钢材料为例,他说,我国在海洋工程用钢、舰艇主要用钢与国外存在着近30年的技术差距。而厚规格、高强度的海工钢依旧依赖进口,造成了欧洲、日本等少数企业的价格垄断,导致价格一度升至1万欧元/吨。海底管线钢水深仅能做到国际先进水平的1/10。北极航线对我国海上交通线畅通至关重要,但极地船舶用钢完全依赖进口。

  因此,他也指出,钢铁行业下一步应该在这些方面开展一系列的基础研究、关键工艺技术和关键品种研究,覆盖我国海洋建筑工程服役环境的高强、高耐蚀系列化不锈钢钢筋产品和应用技术。

  “要实现中国梦,我们就要集中力量办大事。”王国栋在大会上强调。这就要求钢铁行业要大力开展协同创新,集中力量办大事,抓重大、抓尖端、抓基本,形成推进自主创新的强大合力。

  他从几个维度对钢铁行业的未来创新发展提出了建议。他提出,钢铁行业要进行产学研用的无缝结合,实现“工艺装备产品服务一体化创新”,实现学科交叉,行业协同。

  在“工艺装备产品服务一体化创新”当中,工艺是龙头,装备是手段,产品见效果,服务是终极目标。他指出,“只有工艺、装备的改变,才能给产品带来大的改变,产生大的突破”,而工艺装备的改变实际上就是技术改造。

  从学科交叉和行业协同来讲,学科交叉点、行业的汇聚点在王国栋看来是创新的金库和新的增长点。现代科学技术问题的解决和工程的实施,需要多学科、多行业、多层次队伍协同攻关,实现群体跃进。特别是行业协同,“我们的工作往往和机械制造业、信息产业紧密相连”,老学科拓宽领域、老工业部门改造,实现减量化、低碳化、数字化、生态化的发展,都需要学科交叉和行业协同。

  另一方面,王国栋也一针见血地指出了钢铁产业中长期存在的问题。他指出,钢铁产业要“将创新链由研发延伸到整个产业化过程”。过去所推广的“R&D”导致很多成果到研发过程就已经结束。

  下一步,钢铁产业应该实现由“R&D”到“R&DES”(基础研究技术研发工程转化服务推广)的转变,打通教育、科技与经济之间的通道,实现转化,解决“两张皮”的问题。

  此外,王国栋也提出了循环创新机制的概念:“所谓循环创新机制是指问题、需求由市场提出来,此后,经过研究提出新的思想并在实验室里实现,之后再到工厂进行应用研究,此后再用于市场进行检验。通过这样一个循环往复的过程,使我们的研发水平不断地提高。”

  首先是实现钢铁生产系统的数字化和信息化,他在PPT中展示了企业信息物理系统(CPS)在钢铁厂的使用。据了解,制造业领域的CPS系统是数字化系统,包括能自主交换信息的智能机器、存储系统和生产设施,它们能独立运行和相互控制。同时,企业以CPS的形式建立起全球网络,整合机器、仓储系统和生产设施。

  “这个系统实际上就是德国4.0讲的信息化系统,通过数字化的过程,使我们能够实现泛在,无时不在、无处不在地获得信息,掌握整个过程。”王国栋表示。

  在材料开发方面,王国栋推荐了减量化、低成本材料设计的绿色化新理念。工艺、成分、组织和性能是材料研究的四面体。

  在成分上,根据资源节约型的成分设计要求,钢铁产业可以减少合金元素的含量,或者使用低价的合金元素代替高价合金元素。在工艺减量化中,采用节省资源和能源、减少排放、环境友好的加工工艺方法。他举了个例子,当前钢的用镍量是9%,通过研究发现,用镍量可以减少至5%,甚至是3.5%,从而做到资源能源的节约。

  他指出,钢铁行业要以国家重大需求为牵引,以市场为导向,进行上下游融合,和用户融合在一起进行研发。同时,实现产品的“八字方针”:创新、个性、定制和优质。

  “由于钢铁行业是大规模流程化生产,但现在市场也细分为小批量个体定制,因此下一步钢铁行业也可以向个性化定制生产发展。同时,要更多地依靠两化融合,如果做到这一点,我们就往工业4.0的目标又迈进了一步。”王国栋最后表示。■