作為國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，中國鋼鐵行業(yè)在新中國成立時一窮二白，產(chǎn)量不到16萬噸，人均還不夠打一把菜刀。苦戰(zhàn)30年，到改革開放前中國已占當(dāng)時世界鋼產(chǎn)量的4.4%。

而在改革開放的進程中，鋼鐵工業(yè)更是同步中國經(jīng)濟騰飛創(chuàng)下了世界奇跡，自1996年起產(chǎn)量持續(xù)居全球第一。2005年起，中國鋼材進口大于出口的歷史徹底終結(jié)。

在中國鋼鐵人奮爭的半個多世紀里，產(chǎn)量躍遷只是一個結(jié)果，貫穿其中的是無數(shù)項技術(shù)、工藝甚至裝備的攻堅。其中，硅鋼水平可視作一個國家是不是鋼鐵強國的重要標志，由于制造流程復(fù)雜、工藝難度高，硅鋼被譽為鋼鐵工業(yè)中“皇冠上的明珠”。

“現(xiàn)在在硅鋼領(lǐng)域，從所有的用途上去看，被國外‘卡脖子’的情況基本上不存在了，這個歷史已經(jīng)結(jié)束了”。近日，鋼鐵央企、全球最大鋼企中國寶武的首席科學(xué)家李國保在接受澎湃新聞（m.dbgt.com.cn）記者采訪時如是表示。其同時也是寶鋼股份硅鋼事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)、首席研究員。

中國寶武首席科學(xué)家、寶鋼股份硅鋼事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)、首席研究員李國保。本文圖片均由采訪對象提供

李國保早年畢業(yè)于北京科技大學(xué)金屬物理專業(yè)，該校也是業(yè)內(nèi)久負盛名的“鋼鐵搖籃”?，F(xiàn)年60歲的李國保已是硅鋼領(lǐng)域國內(nèi)乃至全球公認的頂尖人才。過去的30多年時間里，其帶領(lǐng)團隊率先突破國外企業(yè)嚴密的技術(shù)封鎖，自主創(chuàng)新開發(fā)出低溫高磁感取向硅鋼制造技術(shù)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

回溯李國保的職業(yè)生涯，實際上就是在翻閱中國高端取向硅鋼從無到有、從追隨發(fā)展至領(lǐng)跑的詳實記錄。

李國保及其團隊先后被授予國家科技進步獎一等獎、國家科技進步獎二等獎，全國五一勞動獎?wù)?，上海市科技進步獎一等獎2項等。榮獲慶祝中華人民共和國成立70周年紀念獎?wù)碌?。今?月，寶鋼股份“高性能取向硅鋼研發(fā)制造與應(yīng)用”項目還被授予“中國工業(yè)大獎”稱號，這也是我國工業(yè)領(lǐng)域的最高獎項。

重大電力工程，這種關(guān)鍵材料受制于人

硅鋼是指含硅為1.0%-4.5%、含碳量小于0.08%的硅合金鋼，又稱為電工鋼。

三峽工程舉國矚目，而從“左岸”電站到“右岸”電站，這又是一個模仿、追趕至創(chuàng)新超越的過程。在國家對電力的需求不斷增加之際，被稱作變壓器“鋼鐵之心”的取向硅鋼也同樣走過了這樣一段歷程。

回憶起20年前，李國保向澎湃新聞記者談及，當(dāng)時中國尚不具備高等級取向硅鋼的供應(yīng)能力，長期依賴進口?！笆玛P(guān)國家電力安全和發(fā)展，這方面被‘卡脖子’，是不能忍受的?！?/p>

按含硅量不同，硅鋼分為低硅片（中低牌號）和高硅片（高牌號）兩種。低硅片具有一定的機械強度，主要用于制造電機，俗稱電機硅鋼片；高硅片磁性好，但是較脆，主要用于制造變壓器鐵芯，俗稱變壓器硅鋼片。按生產(chǎn)工藝不同，硅鋼又分為熱軋和冷軋兩種，冷軋硅鋼又根據(jù)內(nèi)部晶粒朝向分為取向硅鋼和無取向硅鋼。

上世紀70年代，中國開始進行一米七軋機系統(tǒng)的引進工作；最終在1978年，武鋼一米七軋機工程試投產(chǎn)，誕生了我國第一卷冷軋取向硅鋼。然而，直至三峽工程建設(shè)時期，項目急需的高牌號取向硅鋼仍被“卡脖子”。

李國保說起當(dāng)時的情形，“當(dāng)時用的材料均從日本進口”。在這一局面下有兩個問題必然會出現(xiàn)：第一，能購買到的不一定是最先進的產(chǎn)品；第二，毫無議價空間，還動輒以每噸1000美元、2000美元的幅度漲價。

2003年全國人大會議期間，國家領(lǐng)導(dǎo)人接見了寶鋼代表，要求寶鋼盡快供應(yīng)高等級取向硅鋼，保障國家電力安全。實際上，摘下取向硅鋼這顆“皇冠上的明珠”也是幾代寶鋼人的夢想，在寶鋼三期工程啟動時，即特別預(yù)留了用地，并在1996年將取向硅鋼列入了公司亟待發(fā)展的戰(zhàn)略產(chǎn)品行列。

國家明確下達的材料保障使命，則加速了寶鋼取向硅鋼向前推進的步伐。2003年當(dāng)年，寶鋼正式成立了硅鋼項目領(lǐng)導(dǎo)小組，由公司總經(jīng)理擔(dān)任組長；并專門成立工作小組，專項負責(zé)突破取向硅鋼技術(shù)難題。

2003年12月，李國保加入寶鋼硅鋼研發(fā)團隊，“當(dāng)時進來的人個個都是領(lǐng)導(dǎo)嚴格把關(guān)的，我當(dāng)時也經(jīng)歷了三輪面試?！闭沁@樣一支精挑細選的隊伍，具備了日后項目攻堅所需的研發(fā)素質(zhì)和精神。從2003年開始，寶鋼取向硅鋼項目進入了實質(zhì)性推進階段。

擺在面前的首要問題是，項目靠引進還是走完全自主研發(fā)路線？按照當(dāng)時的裝備和技術(shù)，后者難度和風(fēng)險極大。

但前者也并非一條坦途。李國保雙手比著高高的一摞資料，“我們在前期也跟國外進行了技術(shù)談判，希望能夠盡快引進，最后有一家公司提出來一個方案，在他們的方案里，高等級產(chǎn)品大概只占總產(chǎn)品組合的25%，其余75%都是低端產(chǎn)品。更讓我們無法接受的是，投產(chǎn)5年之后才能做高端產(chǎn)品，所有產(chǎn)品全部達產(chǎn)要在10年之后。”

李國保談到，正是這樣一摞資料、一個方案，“要價2億美元，后面每生產(chǎn)一噸鋼還得再算費用給他們?！?/p>

就是在這種情形下，寶鋼團隊最終開啟了自主研發(fā)道路，并且選擇了向全球最先進的低溫HiB（高磁感取向硅鋼）技術(shù)進軍。后來的事實證明，這支團隊想干的事，最終都超額完成。

最快的自主研發(fā)：“鋼鐵史上應(yīng)該是沒有的”

炊煙升起之前，“無米”只是問題之一，更棘手的是還要先搭灶臺。李國保等人當(dāng)時面臨的情況類似，“當(dāng)時我們有一些基礎(chǔ)，但總體來講，連實驗室的設(shè)備都不齊全。”

產(chǎn)品研發(fā)始于實驗室，然而在國外競爭對手的封鎖干擾下，寶鋼無法獲得成套的硅鋼實驗室設(shè)備。彼時研究團隊無奈之下決定自主設(shè)計實驗手段和實驗裝備，最終用了不到一年的時間，建成了國內(nèi)獨有、世界領(lǐng)先的全套取向硅鋼實驗裝備。

在寶鋼股份的介紹中，作為取向硅鋼自主創(chuàng)新領(lǐng)軍人物，李國保承擔(dān)了技術(shù)系統(tǒng)策劃、成套關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)線功能設(shè)計與自主集成、工藝調(diào)試與產(chǎn)品質(zhì)量提升等工作。“2006年左右，所有設(shè)備的參數(shù)摸清楚了，重大的技術(shù)突破也已經(jīng)完成了，后面就可以準備大生產(chǎn)了。”

談及技術(shù)攻克難度，李國保給出這樣的框架，“當(dāng)時寶鋼團隊研發(fā)的低溫HiB技術(shù)，全世界僅日本一家公司完全掌握，韓國浦項當(dāng)時也正處于研發(fā)過程中，歐洲沒有、美洲沒有，國內(nèi)當(dāng)然也沒有，且都是高度保密的，沒有什么可供借鑒的資料。和此前的技術(shù)相比，低溫HiB技術(shù)是完全顛覆性的，難度巨大?！?/p>

“實際上從鐵水開始，就要從頭研究。一般的鋼種有20個左右的控制點，算是比較復(fù)雜的，但我們做的取向硅鋼算下來有超過280個控制點，每一個工序都有著苛刻的要求，前面工序出了問題，后面也幾乎無法彌補。”李國保進一步補充道，所有工藝參數(shù)的控制窗口都非常狹窄，“有些已經(jīng)接近我們現(xiàn)在冶金工藝裝備的極限了。”

2008年5月15日，寶鋼成功生產(chǎn)出第一卷合格的取向硅鋼成品，這標志著取向硅鋼自主創(chuàng)新取得成功。2008年下半年，低溫高磁感取向硅鋼、激光刻痕取向硅鋼產(chǎn)品在寶鋼相繼下線，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)。投產(chǎn)第三年，寶鋼硅鋼即實現(xiàn)了全HiB生產(chǎn)能力。

“項目最終在2008年投產(chǎn)，2010年左右就用到了最高端的國家重大工程上，這么快的進程在世界鋼鐵史上應(yīng)該是沒有的。”李國保如是表示。

提起近20年前的那段時光，李國保的語氣仍然流露出那股拼勁和自豪。“爐子和設(shè)備都是不停的，特別是我們最關(guān)鍵的設(shè)備，一年到頭都是一直開著的，一直在那里做實驗，春節(jié)都不例外?！痹谘邪l(fā)工作高峰期，硅鋼團隊一年做了相當(dāng)于三年的實驗量，甚至因為經(jīng)常加班討論“一年用壞3個投影儀燈泡”?！盁o論頭一天大家做實驗或者討論到多晚，第二天一早照樣按時上班?！?/p>

讓李國保更為自豪的是，團隊研發(fā)的成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程中，雖然經(jīng)歷一些波折，但基本很快解決，這一環(huán)節(jié)并沒有耗費太多時間?？偨Y(jié)背后原因，“第一，我們的實驗裝備都是我們自己根據(jù)工藝需求來建設(shè)的，可以非常好地模擬現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)，也就是說我們的裝備既是一個試驗的裝備，也充當(dāng)了中試的角色?！?/p>

李國保同時強調(diào)了第二點，“我們在實驗室里就有了合格率的概念，我們要反復(fù)驗證。”其以團隊當(dāng)時進行的新型抑制劑添加技術(shù)的研發(fā)為例，“它是一個很小的工序改變，但是意義是非常大的，就這一個項目，我們重復(fù)了30多輪，每一輪的合格率都會去考核?！?/p>

李國?？偨Y(jié)稱，上述兩點保證了團隊的研發(fā)結(jié)果可靠性非常高?！坝绕涫侵匾暫细衤?，團隊的這個傳統(tǒng)一直保持到現(xiàn)在，我們現(xiàn)在所開發(fā)的任何一個鋼種，從實驗室走到大生產(chǎn)，基本上是無縫對接，不會有大的出入，基本上可以算是‘干一個成一個’?！?/p>

“鋼鐵之心”徹底告別進口，超低損耗再進一步

2009年10月，B27R090激光刻痕產(chǎn)品順利通過由國務(wù)院三峽建設(shè)委員會組織的技術(shù)評審；2010年8月應(yīng)用于三峽右岸地下電站500KV電力送出工程變壓器。至此，始于2003年的使命終于交出第一張完整的答卷，也宣告了中國在高端取向硅鋼領(lǐng)域不再受制于人。

寶鋼取向硅鋼的開發(fā)和應(yīng)用得到國家的高度肯定，2013年，寶鋼“低溫高磁感取向硅鋼制造技術(shù)的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項目獲得國家科技進步獎一等獎。

然而，李國保等人的硅鋼之路還要繼續(xù)前進，“還要做極低損耗的取向硅鋼?！崩^上述國家科技進步獎一等獎獲得8年之后，寶鋼牽頭完成的“特高壓高能效輸變電裝備用超低損耗取向硅鋼開發(fā)與應(yīng)用”項目再度獲得國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。

超低損耗取向硅鋼的意義何在？據(jù)了解，該項目立項初期，我國輸變電損耗約占發(fā)電總量的6.6%，總損耗約3840億千瓦時，相當(dāng)于三峽電站年發(fā)電量的4倍。因此，特高壓、高能效輸變電變壓器對“鋼鐵之心”提出的進一步要求就是超低損耗。而在復(fù)雜的國際形勢下，獨立自主開發(fā)超低損耗取向硅鋼材料及其核心制造技術(shù)又具有重大的戰(zhàn)略意義。

總體來看，取向硅鋼總損耗由磁滯、渦流及反常損耗3個部分組成，取向偏離角、硅含量、厚度及磁疇寬度則是降低取向硅鋼損耗的關(guān)鍵控制要素。以減小取向偏離角控制為例，國際上此前在一般取向硅鋼和高磁感取向硅鋼制造水平上即分別停留了30年和50年之久。

據(jù)介紹，李國保帶領(lǐng)團隊持續(xù)創(chuàng)新核心工藝技術(shù)，突破一系列關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出世界領(lǐng)先的19項低噪聲、超低鐵損取向硅鋼新產(chǎn)品，其中7項世界首發(fā)，6項超目標完成，累計獲專利70項，其中授權(quán)發(fā)明專利55項。

“取向硅鋼有著不同的規(guī)格，現(xiàn)在從全球來看，不同規(guī)格最高檔次的產(chǎn)品，寶鋼做到首發(fā)、率先在工程上使用的，已經(jīng)占到了72%?！崩顕Ｕ劦馈?/p>

除三峽工程之外，產(chǎn)品還先后應(yīng)用于昌吉-古泉±1100千伏、白鶴灘-江蘇±800千伏等大型特高壓直流工程。2017年以來，寶鋼股份取向硅鋼在特高壓交、直流變壓器市場占比高達95%以上。2021年6月份投產(chǎn)的白鶴灘水電站，寶鋼股份為其供應(yīng)高端硅鋼3萬余噸，其中取向硅鋼1.4萬噸，直流送出換流變壓器等關(guān)鍵設(shè)備用鋼占有率達100%，徹底告別進口取向硅鋼。

中國特高壓走向世界的同時，寶鋼取向硅鋼也隨之“出?！薄４饲皵?shù)據(jù)顯示，寶鋼取向硅鋼在巴西美麗山±800千伏特高壓直流工程中的應(yīng)用占比達到78%以上，在巴基斯坦默拉±660千伏直流工程中的應(yīng)用占比達到100%。

值得一提的是，解決了國家電力安全和發(fā)展方面的瓶頸之一后，近年來寶鋼硅鋼還繼續(xù)瞄準了另一重要用途，即新能源車驅(qū)動電機用無取向硅鋼。

新能源汽車快速發(fā)展的背景下，其驅(qū)動電機用無取向硅鋼產(chǎn)品因工序流程長、工藝窗口窄、生產(chǎn)難度大，全球具備大批量穩(wěn)定生產(chǎn)頂級高牌號產(chǎn)品能力的企業(yè)較少，供應(yīng)一直處于“緊平衡”。今年3月，寶鋼股份的一則消息引發(fā)了市場極大關(guān)注，就是無取向硅鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化項目正式建成投產(chǎn)，也被稱為寶鋼硅鋼五期。

這是全球第一個完全面向新能源汽車行業(yè)的高等級無取向硅鋼專業(yè)產(chǎn)線，該項目每年將為新能源汽車用戶提供50萬噸頂級高牌號無取向硅鋼產(chǎn)品。這同樣凝聚了寶鋼硅鋼團隊數(shù)十年的心血，“五期產(chǎn)線最關(guān)鍵的軋機、退火爐，很多技術(shù)在世界上是找不著的，我們有很好的‘武器’，就可以做出世界上最好的產(chǎn)品?！崩顕１硎?。

緊接著，就在今年的6月29日，寶鋼在武漢繼續(xù)啟動另一條新的產(chǎn)線。寶鋼股份武鋼有限也將建設(shè)一條完全面向新能源汽車行業(yè)的高等級無取向硅鋼專業(yè)生產(chǎn)線。該項目預(yù)計2025年6月完工，年產(chǎn)能可達55萬噸，每年可為440萬輛新能源汽車提供高等級無取向硅鋼。

李國保提及，從無取向硅鋼生產(chǎn)來說，新能源領(lǐng)域以及高效的工業(yè)電機將是項目的重點?！拔磥砦覀兊臒o取向硅鋼產(chǎn)量規(guī)劃中，高端產(chǎn)品肯定要超過50%?！?/p>

技術(shù)發(fā)展永遠在路上。外行人看著“傻大黑粗”的鋼鐵工業(yè)，在李國?？磥恚爱a(chǎn)品外觀看著可能有點‘傻大黑粗’，其實‘里面’十分精細?！?/p>

“我們現(xiàn)在領(lǐng)先半個身位，但我還想把天花板捅開一條縫”

硅鋼是寶鋼股份六大戰(zhàn)略產(chǎn)品之一。此前的2020年4月29日，寶鋼股份硅鋼事業(yè)部正式掛牌成立。寶鋼的目標是，要將寶鋼硅鋼打造成全球第一品牌。

如何看待這一目標？李國保認為，作為一個全球品牌，“首先當(dāng)然需要這個品牌在國際上享有很高的知名度，別人想不想用你的東西？有多少東西是賣到國外去的？從這兩個方面來看，寶鋼硅鋼知名度已經(jīng)非常高。”李國保提到，近年來寶鋼高端取向硅鋼產(chǎn)品中出口部分的比例最高達到了近30%，此外還包括已應(yīng)用于變壓器的一部分“隱形”出口。

更為重要的一點，在李國?？磥?，全球第一品牌即意味著寶鋼硅鋼的先進性，“被別人‘卡脖子’的歷史已經(jīng)結(jié)束了?！?/p>

但其談到，團隊仍有更進一步的空間，“我們最好能比別人領(lǐng)先一個身位，現(xiàn)在還是半個身位，雖然可能牌號比別人要高、質(zhì)量比別人要好，但是還是在同一條技術(shù)的路上，什么時候能夠蹚出一條新的路來，那在鋼鐵史上就會留下很深的印記?！?/p>

回首幾十年的創(chuàng)新歷程，心無旁騖、目標明確的李國保并不太提及困難。“我們知道路是走得通的，只是有點困難，但我們又經(jīng)常說，如果沒有困難，這件事早就被別人做好了，哪有我們的份?！?/p>

讓他感觸最深的是，長期以來公司調(diào)動一切有利于創(chuàng)新的資源，支持他們這支研究隊伍?！翱梢哉f資源是非常充分且傾斜的，我沒感覺到哪一件事會受到什么條件的限制而做不了，領(lǐng)導(dǎo)給予充分的信任，在這里的科學(xué)家或者研發(fā)人員也都全力保證自己在領(lǐng)域內(nèi)始終是處于領(lǐng)先的?！?/p>

實際上，作為全球最大鋼企，中國寶武眼下對科技創(chuàng)新的重視更為突出。就在2022年7月，中國寶武首批首席科學(xué)家授牌簽約，這也是中國寶武的最高學(xué)術(shù)崗位。今年6月，履新不久的中國寶武黨委書記、董事長胡望明在寶武內(nèi)部的調(diào)研首站就是中國寶武的核心研發(fā)機構(gòu)中央研究院。胡望明強調(diào)，惟有創(chuàng)新才能驅(qū)動發(fā)展，只有創(chuàng)新才有寶武的未來。

除了充足的資源和充分的信任，李國保同時感慨自己是幸運且幸福的，“我們這個團隊摸爬滾打20多年了，非常穩(wěn)定，彼此之間非常熟悉，互相之間沒有所謂的‘內(nèi)耗’。包括跟現(xiàn)場的技術(shù)人員之間，討論問題就是討論問題，沒有說還需要顧及點什么，大家都是為了把這件事情做好?！闭劶白约旱耐降?，他甚至謙虛地表示，“我?guī)У煤苌?，主要是他們自己素質(zhì)過硬、工作很拼。”

問及其“科研清單”中哪項是最高的追求，李國保對澎湃新聞記者簡單地道出一句，“我就希望把硅鋼目前的天花板捅開一條縫，看看上面一層是什么。然后希望我們團隊繼續(xù)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，把這項事業(yè)一直保持領(lǐng)先的水平?！?/p>