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作为国民经济的重要基础产业，中华人民共和国成立时，我国钢铁工业穷且空，产量不足16万吨，还不够人均一把菜刀。 经过30年的努力，改革开放前中国钢铁产量已占世界的4.4%。
改革开放进程中，钢铁工业顺应中国经济腾飞创造了世界奇迹。 1996年以来产量持续居世界第一。 自2005年以来，中国钢材进口超过出口的历史结束了。
中国钢铁人奋斗半个多世纪，产量的跃升只是一个结果，贯穿其中的是无数技术、工艺甚至装备的突破。 其中，硅钢水平的高低可以视为一个国家是否是钢铁强国的重要标志。 由于制造工艺复杂、工艺难度高，硅钢被誉为钢铁行业的“皇冠上的明珠”。
“现在在硅钢领域，从所有用途来看，被国外‘卡住’的情况基本不存在，这段历史已经结束了。” 近日，中央钢铁企业、全球最大钢铁企业中国宝武首席科学家李国宝在接受澎湃新闻采访时如此表示。 现任宝钢股份硅钢事业部技术总监、首席研究员。
李国宝早年毕业于北京科技大学金属物理专业，这也是业内知名的“钢铁摇篮”。 60岁的李国宝已是国内外公认的硅钢领域顶尖人才。 30年来，他带领团队率先突破国外企业严格的技术封锁，自主研发了低温高磁感取向硅钢制造技术并实现产业化。
回顾李国宝的职业生涯，其实就是在读中国高端取向硅钢从无到有、从跟随发展到引领的详细记录。
李国宝及其团队荣获国家科技进步一等奖一项、国家科技进步二等奖一项、全国五一劳动奖章、上海市科技进步一等奖两项奖。 荣获庆祝中华人民共和国成立70周年纪念章。 今年3月，宝钢“高性能取向硅钢研发、制造与应用”项目还荣获“中国工业奖”称号，这也是我国工业领域的最高奖项。
重大电力工程，这个关键材料受制于人
硅钢是指含硅量1.0%-4.5%、含碳量小于0.08%的硅合金钢，又称电工钢。
三峡工程引起全国关注，从“左岸”电站到“右岸”电站，这是一个模仿、赶超、创新、超越的过程。 随着国家电力需求的不断增加，被誉为变压器“钢心”的取向硅钢也经历了这样的历程。
回忆20年前，李国宝告诉澎湃新闻，中国尚不具备供应高牌号取向硅钢的能力，长期依赖进口。 “这关系到国家电力的安全和发展，在这方面‘卡住’是难以忍受的。”
根据含硅量的不同，硅钢分为低硅片（中低档）和高硅片（高档）两种。 低硅硅片具有一定的机械强度，主要用于制造电机，俗称电机硅钢片； 高硅片磁性能好，但脆性大，主要用于制造变压器铁芯，俗称变压器硅钢片。 根据生产工艺不同，硅钢分为热轧和冷轧两种，其中冷轧硅钢根据内部晶粒的取向分为取向硅钢和无取向硅钢。
20世纪70年代，我国开始引进1.7米轧机系统； 终于，1978年，武钢1.7米轧机项目投入试生产，我国第一卷冷轧取向硅钢诞生。 然而，直到三峡工程建设期，工程急需的高牌号取向硅钢仍然“陷于困境”。
李国宝谈到当时的情况，“当时使用的材料都是从日本进口的。” 在这种情况下，必然会出现两个问题：一是能买到的产品不一定是最先进的产品；二是能买到的产品不一定是最先进的产品。 二是没有议价空间，每吨价格往往上调1000美元、2000美元。
2003年全国人大会议期间，国家领导人会见宝钢代表，要求宝钢尽快供应高牌号取向硅钢，保障国家电力安全。 事实上，夺得取向硅钢这颗“皇冠上的明珠”也是几代宝钢人的梦想。 宝钢三期工程开工时，专门预留了一块土地，1996年取向硅钢就被列入公司急需的战略产品行列进行发展。
国家明确下达的物资保障任务，加快了宝钢取向硅钢的进度。 2003年，宝钢正式成立硅钢项目领导小组，由公司总经理任组长； 并专门成立工作组，攻克取向硅钢技术难题。
2003年12月，李国宝加入宝钢硅钢研发团队。 “当时进来的每个人都受到了领导的严格检查。我也经历了三轮面试。” 正是这样一个精心挑选的团队，具有未来项目所需的研发素质和精神。 2003年以来，宝钢取向硅钢项目进入实质性推进阶段。
摆在我们面前最重要的问题是，该项目到底应该依靠引进，还是走完全自主研发的路线？ 以当时的设备和技术来看，后者难度极大，风险极大。
但前者的道路并不平坦。 李国宝双手比对着自己的一叠材料，“我们前期也和国外进行了技术谈判，希望能够尽快引进。最后，有一家公司提出了一个方案，在他们的方案中，高档产品大概只占整个产品组合的25%，剩下的75%都是低端产品，更令我们难以接受的是，高端产品要生产5年才能做出来，而且还需要所有产品需要 10 年才能投入生产。”
李国宝说，就是这么一堆材料、一个方案，“要价是2亿美元，每生产一吨钢都要付给他们。”
正是在这样的情况下，宝钢团队最终走上了自主研发之路，选择向世界最先进的低温HiB（高磁感取向硅钢）技术进军。 后来的事实证明，团队想做的事最终超额完成了。
最快自主研发：“钢铁史上应该没有这样的事”
在硝烟升起之前，“没米”只是问题之一，更困难的是先建灶。 李国宝等人当时面临着类似的情况，“当时我们有一些基础，但总的来说，连实验室设备都不齐全。”
产品研发始于实验室，但在国外竞争对手的封锁和干扰下，宝钢无法获得全套硅钢实验室设备。 当时，研究团队无奈，决定自主设计实验方法和实验设备，最终在不到一年的时间里建成了一整套国内独有、国际领先的取向硅钢实验装置。
在宝钢股份介绍中，作为取向硅钢自主创新的领军者，李国宝承担了技术体系规划、成套关键技术研发、生产线功能设计及自主集成、工艺调试及产品生产等工作。质量改进。 “2006年前后，所有设备的参数都明确了，完成了重大技术突破，可以为后期批量生产做好准备。”
谈及技术攻克难点，李国宝给出了这样一个框架，“当时宝钢团队研发的低温HiB技术，全世界只有一家日本企业完全掌握，韩国浦项也在当时”当时的研发过程，欧洲、美洲都没有这样的技术，中国当然也没有，而且都是高度机密，没有可供参考的资料，与以前的技术相比，低-温度HiB技术是完全颠覆性的，难度极高。”
“其实，从铁水开始，我们要从头开始研究。一般钢有20个左右的控制点，相对复杂，但我们做的取向硅钢有280多个控制点，每道工序要求严格，如果前道工序出现问题，后期几乎不可能弥补。 李国宝进一步补充道，所有工艺参数的控制窗口都很窄，“有些已经接近我们现有冶金工艺设备的极限了。”
2008年5月15日，宝钢成功生产出第一卷合格的取向硅钢成品，标志着取向硅钢自主创新的成功。 2008年下半年，低温高磁感取向硅钢和激光打标取向硅钢在宝钢下线，并实现批量生产。 投产第三年，宝钢硅钢实现HiB满产。
“该项目终于在2008年投产，并在2010年前后用于最高端的国家重大项目，如此快的进程在世界钢铁史上不应该出现。” 李国宝说道。
提起近20年前的时光，李国宝语气中依然流露出他的努力和自豪。 “炉子和设备都是不停的，特别是我们最关键的设备，一年四季都在开着，我们一直在那里做实验，春节也不例外。” 在研发工作的高峰期，硅钢团队的实验量相当于三年，甚至因为频繁加班讨论“一年使用3个投影灯泡”。 “第一天不管大家做实验、讨论多晚，第二天早上还是会准时上班。”
更让李国宝自豪的是，在将团队研发成果转化为产品的过程中，虽然出现了一些波折，但基本上很快就得到了解决，而且这个环节并没有花费太多时间。 总结其背后的原因，“首先，我们的实验设备是我们自己按照工艺要求搭建的，可以很好的模拟现场设备的状态，也就是说，我们的设备不仅仅是一个测试设备，还服务于作为试点测试设备。性格。”
李国宝还强调了第二点，“我们实验室有合格率的概念，要反复验证。” 以团队当时开展的新型抑制剂添加技术的研发为例，“这是一个很小的工艺变化，但意义非常大，为了这个项目，我们重复了30多个轮次，并评估每轮的通过率。”
李国宝总结说，以上两点保证了团队的研发成果非常可靠。 “特别注意合格率，团队的传统一直保持到现在，我们现在研发的任何钢材，从实验室到量产，基本上都是无缝衔接，不会有太大的差别，基本上都是这样的。”可以算是‘一一做’。”
《钢铁之心》彻底告别进口，超低损耗更进一步
2009年10月，激光打标产品顺利通过国务院三峡建设委员会组织的技术审查； 2010年8月应用于三峡右岸地下电站500KV输变电工程变压器。 至此，2003年启动的任务终于交出了第一张完整的答卷，这也宣告了中国在高端取向硅钢领域不再受制于人。
宝钢取向硅钢的开发和应用得到了国家的高度认可。 2013年，宝钢“低温高磁感取向硅钢制造技术开发及产业化”项目荣获国家科学技术进步奖一等奖。
但李国宝等人的硅钢之路仍将继续前进，“我们还要做出损耗极低的取向硅钢”。 “输变电设备用超低损耗取向硅钢的开发与应用”项目再次荣获国家科学技术进步奖二等奖。
超低损耗取向硅钢的意义是什么？ 据了解，该项目初期，我国输变电损耗约占总发电量的6.6%，总损耗约3840亿千瓦时，相当于年发电量的4倍三峡电站。 因此，对特高压、高能效输变电变压器对“钢铁之心”的进一步要求就是超低损耗。 在复杂的国际形势下，自主研发超低损耗取向硅钢材料及其核心制造技术具有重大战略意义。
总体而言，取向硅钢的总损耗由磁滞损耗、涡流损耗和异常损耗三部分组成。 取向偏差角、硅含量、厚度和磁畴宽度是降低取向硅钢损耗的关键控制因素。 以减少取向差角的控制为例，世界在普通取向硅钢和高磁感取向硅钢的制造水平上分别停留了30年和50年。
据介绍，李国宝带领团队持续创新核心技术，突破一系列关键技术，开发出19项世界领先的低噪声、超低铁损新型取向硅钢产品，其中7项是全球首演，其中 6 项超额完成。 共获得专利70项，其中授权发明专利55项。
“取向硅钢有不同规格，从全球来看，宝钢率先推出了不同规格的最高等级产品并应用于工程，占比72%。” 李国宝说道。
除三峡工程外，产品还应用于昌吉至古泉±、白鹤滩至江苏±800kV等大型特高压直流工程。 2017年以来，宝钢取向硅钢已占据特高压交直流变压器市场95%以上的份额。 宝钢股份为2021年6月投产的白鹤滩水电站供应高端硅钢3万余吨，其中取向硅钢1.4万吨。 直流输出换流变压器等关键设备用钢占比100%，彻底告别进口取向硅钢。
在中国特高压走向世界的同时，宝钢取向硅钢也在“出海”。 据此前数据显示，宝钢取向硅钢在巴西贝洛蒙特±800kV特高压直流项目应用占比超过78%，在巴基斯坦穆拉±660kV直流项目应用占比100%。
值得一提的是，在解决了国家电力安全和发展的瓶颈之一后，宝钢硅钢近年来不断瞄准另一个重要应用领域，即新能源汽车驱动电机用无取向硅钢。
在新能源汽车快速发展的背景下，驱动电机用无取向硅钢产品工艺流程长、工艺窗口窄、生产难度大。 全球有能力稳定大批量生产顶级高档产品的企业屈指可数，供应一直处于“紧平衡”状态。今年3月，宝钢股份传出一则消息。引起市场高度关注，即无取向硅钢产品结构优化项目正式建成投产，又称宝钢硅钢五期工程。
这是全球首条完全面向新能源汽车行业的专业高牌号无取向硅钢生产线。 该项目每年将为新能源汽车用户提供50万吨优质高牌号无取向硅钢产品。 这也凝聚着宝钢硅钢团队数十年的心血。 “五期生产线最关键的轧机、退火炉的很多技术是世界上找不到的，我们有很好的‘武器’，可以做出世界市场上最好的产品。” 李国宝说道。
紧接着，今年6月29日，宝钢在武汉又一条新生产线继续开工。 宝钢武钢还将建设一条完全面向新能源汽车产业的专业化高牌号无取向硅钢生产线。 该项目预计2025年6月建成，年产能55万吨，每年可为440万辆新能源汽车提供高牌号无取向硅钢。
李国宝提到，从无取向硅钢生产来看，新能源领域和高效工业电机将是该项目的重点。 “在我们未来的无取向硅钢生产计划中，高端产品肯定会超过50%。”
技术的发展永远在路上。 外行人看“傻、黑、厚”的钢铁行业。 在李国宝看来，“产品的外观可能看起来有点‘傻、黑、厚’，但‘里面’很精致。”
“我们现在领先半个身子，但我想在天花板上戳一条裂缝”
硅钢是宝钢六大战略产品之一。 此前，2020年4月29日，宝钢股份硅钢事业部正式成立。 宝钢的目标是将宝钢硅钢打造成世界第一品牌。
您如何看待这个目标？ 李国宝认为，作为一个全球品牌，“当然品牌需要享有很高的国际声誉。别人想用你的产品吗？有多少产品销往国外？从这两方面来看，宝钢的硅钢已经很好了。” -已知。” 李国宝提到，近年来，宝钢高端取向硅钢产品出口比例高达近30%，此外还有一些应用于变压器的“隐形”出口。
更重要的是，在李国宝看来，世界第一品牌意味着宝钢硅钢的先进性。 “被别人‘卡住’的历史已经结束了。”
但他表示团队还有更进一步的空间，“我们最好领先别人一个位置，现在还领先半个位置。虽然品牌可能比别人高，质量也比别人好，我们仍然走在同一条轨道上，在科技的道路上，当能够找到一条新的道路时，它将在钢铁的历史上留下深深的印记。”
回顾几十年的创新历程，心无杂念、目标明确的李国宝并没有过多提及困难。 “我们知道路是可行的，只是有点困难，但我们常说，如果没有困难，这件事早就被别人做了，所以没有我们的立足之地。”
最令他感动的是，公司长期以来调动一切有利于创新的资源来支持他们的研究团队。 “可以说，资源非常充足、倾斜，我不觉得任何事情都会受到任何条件的限制而做不成。领导给予充分的信任，这里的科学家或者研发人员也尽力而为。”以确保他们在现场。始终处于领先地位。”
事实上，作为全球最大的钢铁企业，中国宝武现在更加注重技术创新。 就在2022年7月，中国宝武首批首席科学家授牌并签约，这也是中国宝武的最高学术职务。 今年6月，刚刚履新的中国宝武党委书记、董事长胡王明，内部调研的第一站就来到宝武核心研发机构——中央研究院。中国宝武. 胡王明强调，只有创新才能发展，只有创新才有宝武的未来。
除了充足的资源和充分的信任，李国宝同时感到幸运和快乐，“我们的团队努力了20多年，很稳定，彼此也很熟悉，没有那么难。” ——相互之间叫‘内耗’。包括和现场技术人员，讨论问题就是讨论问题，不说还有什么需要考虑的，大家都在努力把这件事做好。” 谈起自己的徒弟，他甚至谦虚地说，“我带的东西很少，主要是因为他们素质过硬，工作也很努力。”
当被问及自己的“科研清单”中哪一项是最高追求时，李国宝简单地对记者说，“我只是希望能在目前硅钢的天花板上打开一个缺口，看看上面一层是什么。然后我希望我们的团队将继续在现有基础上继续发展，使这项业务保持领先水平。”
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