在今年舉辦的第六屆中國鋼鐵規(guī)劃論壇上，中國工程院院士王國棟針對鋼鐵行業(yè)在新常態(tài)下的生態(tài)化發(fā)展需求進行了深入的分析。
王國棟是軋制技術領域的國際知名專家，早在上世紀六十年代，他就開始接觸軋制技術生產管理一線，并歷任東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室主任，中國金屬學會常務理事，中國材料研究學會榮譽理事，中國金屬學會軋鋼學會副理事長，中國金屬學會軋鋼學會軋制理論學術委員會主任，東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室學術委員會常務副主任，遼寧省金屬學會理事。
同時，他也致力于推廣鋼鐵技術的學術研究與大眾普及。他曾擔任《軋鋼》編委會主任，Steel Research International、《鋼鐵研究學報》《東北大學學報》《冶金自動化》《塑性工程學報》《寬厚板》等期刊的編委或顧問。
生態(tài)化發(fā)展需求迫在眉睫
鋼鐵行業(yè)對我國社會經濟發(fā)展十分重要。鋼鐵材料不僅是性能優(yōu)良、應用廣泛、作用重大的經濟、環(huán)保材料，也是最重要的結構和功能材料，在國民經濟、人民生活和國家安全等方面發(fā)揮著不可替代的作用。
過去30年以來，特別是最近十幾年，我國鋼鐵工業(yè)產量迅速增長，支撐著國家經濟社會的高速發(fā)展，目前我國粗鋼產量已經接近世界總產量的50%。但是這種增長被專家稱作是一種“模仿型排浪式消費”，“這種消費是大家一哄而上、攀比模仿、你有我也要有的集中式消費階段，到一定程度以后，反而凸顯出產品缺乏特色、品牌等問題，演變成非常困難的競爭局面”，王國棟在會上表示。
同時，他也指出了我國鋼鐵行業(yè)的諸多弊病：鐵礦石對外依存度接近80%，合金多數依賴進口；能耗占我國工業(yè)總耗能的10%，噸鋼能耗比世界平均水平高10%~15%；噸鋼二氧化碳排放比世界先進水平高20%，是霧霾的重要源頭之一。
難以為繼的資源和能源，以及不堪重負的環(huán)境，再加上我國在技術裝備上主要還是依靠引進或仿制，缺乏自主創(chuàng)新和特色，這一切都倒逼著我國鋼鐵行業(yè)必須要進行自主創(chuàng)新，綠色制造，制造綠色，減少資源和能源消耗，制造出環(huán)境友好、低成本、高性能的產品。
因此，王國棟認為，在新常態(tài)下，我國鋼鐵行業(yè)也要隨之進行深刻調整。一方面要淘汰落后產能；另一方面在調整存量的過程中，企業(yè)要進行大量的技術改造。“不僅是落后企業(yè)，只要不符合標準的企業(yè)都需要進行技術改造，突破瓶頸、提高質量、增加效率。同時要根據自然需求進行差異化的發(fā)展，要有自己的品牌和‘絕活’。”
此次，借助我國鋼鐵產業(yè)正在制定“十三五”規(guī)劃的契機，王國棟希望產業(yè)能夠依據國際鋼鐵產業(yè)的發(fā)展方向和我國鋼鐵行業(yè)存在的問題，確立重點領域和主攻方向，確定突破口來攻克關鍵共性技術。
他指出，“綠色制造，制造綠色”是目前全球鋼鐵行業(yè)的發(fā)展趨勢。我國鋼鐵行業(yè)也應該瞄準綠色化目標，建設綠色鋼鐵行業(yè)關鍵共性技術創(chuàng)新基地，把我國建設成綠色鋼鐵工藝技術的全球領跑者。“我認為，我國鋼鐵領域目前有條件做到這一點。”
為此，這就要求我國鋼鐵行業(yè)要堅持問題導向。“實踐中的問題、市場的需求是創(chuàng)新的原點，我們要根據問題開展基礎理論、學科交叉、工藝開發(fā)和裝備研制，同時通過創(chuàng)新解決前沿、關鍵、共性技術問題。”王國棟如是說。
技術改造調整存量
我國在經濟結構調整上正在進行調整存量、做優(yōu)增量并存的深度調整。在此當中，技術改造是新常態(tài)下以科技創(chuàng)新調整存量的一個重要方式。
在《國務院關于促進企業(yè)技術改造的指導意見》中，將技術改造作為淘汰落后產能，實現內涵式發(fā)展的投資活動。王國棟也表示，淘汰落后產能不能只是淘汰小高爐，在每條生產線上所存在的落后的瓶頸環(huán)節(jié)也是落后產能，也需要通過技術改造進行水平的提升。
他指出，指導意見中提出要著重強調五個方面：更加注重促進技術創(chuàng)新能力的增強和創(chuàng)新成果的產業(yè)化，提升產業(yè)核心競爭力；更加注重節(jié)能降耗減排治污，促進綠色發(fā)展；更加注重信息技術的集成應用，推進信息化與工業(yè)化深度融合；更加注重產業(yè)公共服務能力建設，夯實產業(yè)基礎；更加注重產業(yè)轉移和集聚發(fā)展，優(yōu)化產業(yè)布局。這五大方面也應該成為鋼鐵企業(yè)未來進行技術改造的中心和重點。
從全球鋼鐵行業(yè)來看，發(fā)達國家在不斷地進行鋼鐵產業(yè)的技術改造。也正是由于這些技術改造，才使得發(fā)達國家至今仍然能夠生產出全世界最好的產品。
上世紀六七十年代，發(fā)達國家的軋制設備生產出世界上水平最高的產品。隨后為應對能源危機、生態(tài)化發(fā)展壓力，他們又大膽進行技術創(chuàng)新。同時，機械制造行業(yè)與冶金行業(yè)開展合作，進行新型板形控制軋機、大側壓、立輥調寬、熱處理裝備等大型化、連續(xù)化裝備的更新?lián)Q代。信息產業(yè)也與冶金行業(yè)開展各種合作，研制出高度自動化的控制系統(tǒng)，實現尺寸、形狀、張力控制等自動化、智能化的生產線。同時，他們也進行了生態(tài)化短流程裝備生產線的研發(fā)與應用。
王國棟為臺下的鋼企老總們舉了個生動的例子：“曾有一個外國專家告訴我，我的軋機從投產到現在，幾乎沒有一個零件沒有進行過改造。正是由于技術改造使得他們可以開發(fā)出一大批新技術，也使得他們目前的鋼鐵行業(yè)仍然處于先進水平。”
他從國外的技術改造經驗中得出，并不是說設備在建成之后就可以“高枕無憂”，可以直接產生很好的效益。我國鋼鐵產業(yè)必須要進行自己再開發(fā)的過程，這個再開發(fā)的過程就是進行技術改造。
我國鋼鐵行業(yè)在工藝、裝備上的確具有很大的改造需求。因為我國鋼鐵行業(yè)一部分引進了國外的先進技術，部分企業(yè)的裝備水平甚至超過國外上世紀90年代的水平。有一部分企業(yè)的引進設備存在問題，有的放置沒有處理，有的仍花重金由國外公司進行改造，大多數企業(yè)并沒有掌握設備的核心技術。
“局部落后會影響全局效益的提高，通過技術改造解決局部性落后產能問題對全局的升級換代具有重大作用。”王國棟表示。
特別是生態(tài)化建設為全球提出了新的問題和需求，目前國外的企業(yè)也尚未提出理想的解決方案。因此“這必須依靠我們自己解決，我們要經過技術改造，出特色、出個性、出創(chuàng)新、出質量、出效益。要樹立敢于在‘洋設備’上動刀的勇氣，要培養(yǎng)在‘洋設備’上動刀的能力。”他的一番話引起了臺下數百名業(yè)界人員的共鳴。
王國棟也以河北鋼鐵董事長、黨委書記于勇所提出的“大力推進產線對標，促進改造”為例，介紹了目前鋼企采取的技術改造舉措。河北鋼鐵全方位的產線對標，包括相同產線的售價、產品結構、人員配置、技術水平配置等，“實際上是在尋找產線的瓶頸問題，就是在尋找創(chuàng)新的原點，找到問題，在問題上創(chuàng)新，就會取得成績”。
近期，他也在與唐鋼京唐港中厚板公司開展技術改造合作，以目前南鋼2800舊軋機和5000新建軋機作為對象進行產線對標，明確差距，進行改造，爭取在三年之內讓軋機達到國內先進的行列。
創(chuàng)新驅動做優(yōu)增量
經濟結構調整的另一方面是做優(yōu)增量。
在這方面，王國棟認為，要根據市場需求，差異特色，創(chuàng)新驅動，技術領跑來得到明顯的效益和實現產業(yè)化目標。新常態(tài)下，科技創(chuàng)新、做優(yōu)增量的重要形式是發(fā)現新的增長點，這主要依賴于市場需求，依靠市場發(fā)現和培育新增長點。
鋼鐵行業(yè)也看到，2015年“兩會”上已經出現了一系列相應的利好政策，這些政策無論是在基本設施的投資上，還是在重要戰(zhàn)略部署上，都對鋼鐵行業(yè)提出了巨大的需求，包括京津冀協(xié)同發(fā)展，“一帶一路”戰(zhàn)略以及亞洲基礎設施投資銀行的建立等等。
王國棟以我國海洋工程用鋼材料為例，他說，我國在海洋工程用鋼、艦艇主要用鋼與國外存在著近30年的技術差距。而厚規(guī)格、高強度的海工鋼依舊依賴進口，造成了歐洲、日本等少數企業(yè)的價格壟斷，導致價格一度升至1萬歐元/噸。海底管線鋼水深僅能做到國際先進水平的1/10。北極航線對我國海上交通線暢通至關重要，但極地船舶用鋼完全依賴進口。
因此，他也指出，鋼鐵行業(yè)下一步應該在這些方面開展一系列的基礎研究、關鍵工藝技術和關鍵品種研究，覆蓋我國海洋建筑工程服役環(huán)境的高強、高耐蝕系列化不銹鋼鋼筋產品和應用技術。
協(xié)同創(chuàng)新“辦大事”
“要實現中國夢，我們就要集中力量辦大事。”王國棟在大會上強調。這就要求鋼鐵行業(yè)要大力開展協(xié)同創(chuàng)新，集中力量辦大事，抓重大、抓尖端、抓基本，形成推進自主創(chuàng)新的強大合力。
他從幾個維度對鋼鐵行業(yè)的未來創(chuàng)新發(fā)展提出了建議。他提出，鋼鐵行業(yè)要進行產學研用的無縫結合，實現“工藝—裝備—產品—服務一體化創(chuàng)新”，實現學科交叉，行業(yè)協(xié)同。
在“工藝—裝備—產品—服務一體化創(chuàng)新”當中，工藝是龍頭，裝備是手段，產品見效果，服務是終極目標。他指出，“只有工藝、裝備的改變，才能給產品帶來大的改變，產生大的突破”，而工藝裝備的改變實際上就是技術改造。
從學科交叉和行業(yè)協(xié)同來講，學科交叉點、行業(yè)的匯聚點在王國棟看來是創(chuàng)新的金庫和新的增長點。現代科學技術問題的解決和工程的實施，需要多學科、多行業(yè)、多層次隊伍協(xié)同攻關，實現群體躍進。特別是行業(yè)協(xié)同，“我們的工作往往和機械制造業(yè)、信息產業(yè)緊密相連”，老學科拓寬領域、老工業(yè)部門改造，實現減量化、低碳化、數字化、生態(tài)化的發(fā)展，都需要學科交叉和行業(yè)協(xié)同。
另一方面，王國棟也一針見血地指出了鋼鐵產業(yè)中長期存在的問題。他指出，鋼鐵產業(yè)要“將創(chuàng)新鏈由研發(fā)延伸到整個產業(yè)化過程”。過去所推廣的“R&D”導致很多成果到研發(fā)過程就已經結束。
下一步，鋼鐵產業(yè)應該實現由“R&D”到“R&DES”（基礎研究—技術研發(fā)—工程轉化—服務推廣）的轉變，打通教育、科技與經濟之間的通道，實現轉化，解決“兩張皮”的問題。
此外，王國棟也提出了循環(huán)創(chuàng)新機制的概念：“所謂循環(huán)創(chuàng)新機制是指問題、需求由市場提出來，此后，經過研究提出新的思想并在實驗室里實現，之后再到工廠進行應用研究，此后再用于市場進行檢驗。通過這樣一個循環(huán)往復的過程，使我們的研發(fā)水平不斷地提高。”
產品開發(fā)解決方案
在協(xié)同創(chuàng)新“辦大事”的理念指導下，王國棟也提出了更加具體的解決方案。
首先是實現鋼鐵生產系統(tǒng)的數字化和信息化，他在PPT中展示了企業(yè)信息物理系統(tǒng)（CPS）在鋼鐵廠的使用。據了解，制造業(yè)領域的CPS系統(tǒng)是數字化系統(tǒng)，包括能自主交換信息的智能機器、存儲系統(tǒng)和生產設施，它們能獨立運行和相互控制。同時，企業(yè)以CPS的形式建立起全球網絡，整合機器、倉儲系統(tǒng)和生產設施。
“這個系統(tǒng)實際上就是德國4.0講的信息化系統(tǒng)，通過數字化的過程，使我們能夠實現泛在，無時不在、無處不在地獲得信息，掌握整個過程。”王國棟表示。
在材料開發(fā)方面，王國棟推薦了減量化、低成本材料設計的綠色化新理念。工藝、成分、組織和性能是材料研究的四面體。
在成分上，根據資源節(jié)約型的成分設計要求，鋼鐵產業(yè)可以減少合金元素的含量，或者使用低價的合金元素代替高價合金元素。在工藝減量化中，采用節(jié)省資源和能源、減少排放、環(huán)境友好的加工工藝方法。他舉了個例子，當前鋼的用鎳量是9%，通過研究發(fā)現，用鎳量可以減少至5%，甚至是3.5%，從而做到資源能源的節(jié)約。
最后，他也為未來鋼鐵產品的開發(fā)指明了基本思路。
他指出，鋼鐵行業(yè)要以國家重大需求為牽引，以市場為導向，進行上下游融合，和用戶融合在一起進行研發(fā)。同時，實現產品的“八字方針”：創(chuàng)新、個性、定制和優(yōu)質。
“由于鋼鐵行業(yè)是大規(guī)模流程化生產，但現在市場也細分為小批量個體定制，因此下一步鋼鐵行業(yè)也可以向個性化定制生產發(fā)展。同時，要更多地依靠兩化融合，如果做到這一點，我們就往工業(yè)4.0的目標又邁進了一步。”王國棟最后表示。■