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专家信息 | 轧钢技术和装备不停地引进的原因分析
迎接21世纪我国轧钢界应该做什么 | 关于实施钢铁装备国产化推进企业自主创新和现代化的建设

专家信息 :

2005年,我国钢产量达到3亿吨,而在建国初的1955年.全国年产钢仅有286万吨。

六十载.风云翻卷.今昔之别可谓天壤。其中.技术上的开拓创新起了有力的推动作用.凝结了科技工作者的毕生的智慧与心血。

张进之.1937年生,钢铁研究总院教授级高级工程师。多年来,他一直从事于钢铁和冶金工业的开拓创新.在“轧钢”技术的研究方面贡献尤为突出。

科研创新,提升轧制理论水平

金属轧制技术.已有几百年的历史,由人工轧制到计算机控制轧制。生产方式有了巨大的转变。作为冶金工业基础的轧制理论建立于19世纪。

多年来,轧制理论领域,我国独立进行研究和开发出的技术和理论不多,一直处于跟踪、模仿国外先进国家的阶段。

1960年.张进之教授毕业于东北大学压力加工专业。东北大学坐落于辽宁沈阳.南滨浑河.北畔南湖.创建于1923年.著名的爱国抗日将领张学良曾兼任校长。

那时.满怀爱国热情以及创业激情的张进之教授意识到.:如果我国钢铁工业引进风潮不断,在关键技术上仰人鼻息,就永远无法摆脱落后的命运。轧制理论必须创新!

认准了方向.张教授有“咬定青山不放松”的精神。几十年来.他致力于建立轧制过程新理论以及技术开发.逐步建立了较为完善的轧制工艺技术体系.主要包括厚度控制、钢板的板形控制、张力控制技术等核心工业技术。

1959年.还在读书期间.张进之就提出了用综合等储备原理的图表法制定压下规程的方法,其技术关键是发现单位轧制压力可将限制压下量的各因素:压力、力矩、功率、屯流和咬入角统一分析。1978年,中科院梁国平研究员提出负荷函数概念,引用该方法将设计压下规程解析化.推广应用到实际生产的计算机控制系统中。此外,在实际应用中,该方法又发展为人工智能的板形控制方法.测算法轧机弹跳方程、轧件变形抗力和摩擦系数非线性估计方法等。

它已在太钢MKw一1400可逆冷轧机(获冶金部科技进步二等奖)、重钢2450中厚板轧机(获国家“七五“攻关奖)、上海钢铁三厂2350中板轧机(获上海市科技进步三等奖)、邯钢2800、鞍钢2400、天津2450、新余2500(获省部级科技进步二等奖)、韶关25OO、美国citisteel4064等国内外板带轧机上推广应用。

1967年参加热连轧数学模型攻关项目研究时,张教授发现:国外热连轧数学模型中没有张力因子。”连轧张力”是联系各机架参数的纽带.是最关键的因素。按照物质守恒原理,他推出了精确的连轧张力微分方程,根据张力与厚度、力矩、前滑等物理规律推出了多机架动态张力公式、稳态张力公式和秒流量相等条件,使秒流量相等条件由公理转变为定理。他还引入当量速度差和连轧惯性常数等新概念,得出连轧张力与当量速度差成正比、与连轧常数成反比的连轧定律。

在连轧张力理论研究方面.国外原来的两种机架动态张力公式.都存在原则性错误。张进之的研究成果得到了国内外同行的肯定。之后,由张力公式又推出张力间接测厚方法,张力与辊缝闭环的流量AGC方法,该方法已在冷连轧普遍应用。最近.他又发现流量AGC存在极限精度,提出提高板厚精度和简化装备的可实施方案。目前.张进之的连轧张力理论与实践均处于国际领先地位。

1996年.张教授发现了板型理论缺轧件参数.用微分法推导出轧件参数计算公式.建立了解析板型刚度理论。以往板形板厚控制上是矛盾的.日本人提出的最佳当量刚度分配.即适当降低厚控精度而提高板形精度。解析板形刚度理论微分表达式则以动态负荷分配方式同时提高了板形和板厚的精度。该方法已在新余中板轧机上推广应用获省部级奖。

1979年,张教授的厚控理论取得了突破性进展,发现了轧件扰动可测,推导出DAGC。日本神户制钢在1983年、德国AEG在1988年也提出了类似方法,但在理论上不完善。而我国的D3AGC从理论上推出可变刚度系数计算公式等五项推论。

之后.该方法已在国内外推广应用.于哈尔滨101厂1700、西南铝加工厂1400、2800铝带轧机、济钢2500、鞍钢2350、韶关2500、美国citisteel4064等中厚板轧机上推广应用。1996年.该方法在宝钢2050热连轧机上再次试验成功.代替了原西门子厚控数学模型,获得国家发明三等奖。2003年以来,DAGC已推广到攀钢1450.在四川威泰山950和唐山不锈550港陆1250等多套热连轧机上应用。

1992年开始进行板形测量和控制理论研究。他将自己的研究分为三个阶段:第一阶段,从美国的轧件刚度及数学表达式、日本的板形遗传数学模型,他推出了轧机扳形刚度的表达式j第二阶段,得益于陈先霖院士”美国轧件刚度表达式不适合作为轧件的板形刚度”的启发.他将轧机的板形刚度定义为轧机的横向刚度除以轧件宽度.推出了轧件板形刚度的数学表达式:第三阶段,进一步简化解析板形刚度理论,运用数学变换消掉了轧机和轧件板形刚度参数,将板形和板厚统一起来。

如今.他已完成了模型参数确定和计算机模拟实验工作.并在工业轧机上得到应用。1997年,他获得了第二届全球智能控制最佳应用论文奖。

张进之教授将轧制理论从描述静态平衡关系发展到动态解析理论的新阶段,提高了板带材质量,降低了生产成本,简化了机电装备。

张教授在《中国科学》、《中国工程科学》、《金属学报》、《钢铁》等刊物上发表学术论文150多篇.主要代表作有《连轧张力公式》、《压力AGC参数方程及变刚度轧机分析》、《连轧理论与实践》、《解析板形刚度理论》、《动态设定型板形板厚自动控制系统》等,理论和观点曾被多部教科书、专著加以引用。同时,他的多项研究成果被授予国内外专利。

由于贡献卓著,张教授得到了国内外轧制、自动化界的高度评价。他先后荣获国家“六五”、”七五”科技攻关奖、国家发明奖、省部级科技进步奖等各项奖励十多次.并被授予“国家特殊贡献专家”等荣誉称号。

关注教育创新,塑造创新性人才

我们的时代渴望创新型的人才.这正是教育的责任所在,教育该如何创新,张进之教授一直关心着这个问题。作为冶金领域的专家.他期望着.能够有更多的优秀人才为这个行业的发展贡献力量。

张教授说,”当年读小学时.我曾经指出老师解题的错误.老师不仅没有批评我,反而鼓励我说’你长大了可以当一名好工程师,建一栋大楼差不了十块砖’。教育创新就是要培养这样一种环境,发展、保护和鼓励人类固有的探究精神,这是教育工作者的努力方向。”

他认为要培养学生创新思想和创新能力,老师首先要有创新的精神、行动,以示表率。年轻人要深入实际,提出、分析、解决问题。并且.学生注重科研基本功的锻炼,不要过分依赖计算机而失去创造性。同时,还要培养学生批判性、实证性、公开性、普适性的科学精神.以及说真话、干实事、不怕得罪人的科学态度。

我们面对的一项重大历史任务是传统工业如何实现现代化,如何用高新技术改造传统工业。要实现这个目标,就要解决具体实施的方法。”张教授认为.科学层次十分重要,20世纪三大发现:相对论、量子力学、混沌学,是自然科学的巨大进步.但它们主要还是描述和解决微观世界、生物、社会等问题的科学理论方法。对于宏观的工程技术问题,需要的仍是牛顿力学方法。工业过程中的规律,以往研究的人不多.当时手段也不具备.现在的高新技术,如电子计算机、控制论、信息论等已有可能应用于建立反映基本规律的数学模型,从而在传统工业上实现新的飞跃。这可能是中国人在21世纪面临的一次历史性机遇和历史任务。至今,张进之教授在钢铁、冶金工业领域从事科研五十多年了。流逝的年华,记录在白发皱纹间.闪光的成绩.写入我国钢铁工业的发展史。未来的路还很长,我们祝愿孜孜以求的张进之教授在科研之路上作出更大的贡献,获得更丰硕的成果。

迎接21世纪我国轧钢界应该做什么 :

摘要分析了我国钢铁工业现代化的总体形势;指出我田轧钢行业要摆脱落后面貌,应采取3个步骤:第1,引进和消化先进技术;第2,实现轧机装备国产化;第3.进行技术创新.第1步已基本做到,希望在2001年实现轧钢工艺装备国产化,做好第2步,并提出要创立创新意识,建立创新体系,提高创新能力,并做好准备,最充分地适应21世纪追求新技术的时代。

关键词21世纪,轧钢,工艺装备,国产化,创新

what Steel Rolling Industry Must Do When 21 Century Coming in Our Country

Zhou Chuandian

Abstract The total situation of modern of iron and steel industry in our country is analyzed, and three steps to avoid of the backward situation are pointed out, which are importing and digesting the advanced technique,emboding domestic mill equipment and renovating technique. The firt step has been made. The steel rolling equipment will be made in China in 2001 based on it, the second step must do will, mean while, the necessarities of founding originality idea, system and ability are put forward to adapt the time of pursuing new technique in 21 century.

key words 21 century, steel roiling, process equipment, domestic, originality

接《轧钢》编辑部来函,并附寄15年前我对杂志所做的批件,引起我的一段回忆。80年代初期,国内只有《钢铁》一种刊物,我看到许多同志,每期到手,见有自己专业的文章,便认真阅读;若没有、就随手放在一边。在一次科技座谈会上,我发表意见,深感技术杂志在传播技术、培养人才方面的重要作用。《钢铁》作为综合性刊物,统观钢铁全局,指引发展方向,发表高水平的论述,应该是它的任务,不可缺少,但它毕竟受篇幅所限。因此,比较通俗、专业性强、适应广大科技工作者需要的专业刊物也应该办起来。会后,对我的这一建议,反映颇为强烈,大有风起云涌之势,各个专业积极行动起来,无拨款就自筹资金,请示办刊的报告接二连三送了上来,我是有招必批。这份《轧钢》的批件就是这样来的.批件中有这样一句话:“办好了,会受到欢迎的”.据来函说,15年来,该刊的质量不断提高,受到广大读者的欢迎,这使我感到欣慰和鼓舞!为此,我要对杂志编辑部多年来的辛勤劳动表示衷心的感谢,并祝愿你们在迎接2]世纪的新时代,做出更多、更好的成绩。

讲新时代,就要有个时代感,轧钢界应该做些什么呢?这是一个值得深思的问题、在这里,我愿意发表一点外行的话,供同志们参考。

下个世纪是个什么时代?现在距进入21世圮只有不到四百天了.我们讲21世纪,不是一般地讲未来5年、10年、20年,这样想问题,任何时候都可以做,而今天我们讲的是下个世纪,要有新世纪感,要有新世纪的时代观.下个世纪是个什么时代?我们不断从西方介绍过来许多观点,早先的说法有后工业化时代,计算机时代、信息时代、高技术时代,等等。近来,又有知识经济时代的新提法、而且、这个提法在中国似乎掩盖了早先提出的诸多时代,成为一家独尊.我问过几位西方学者,他们说工业先进国家也只有少数人讲知识经济,没有你们中国这样普遍.这使我想起多年以前,美国未来学家托夫勒在上海的一篇报告,他说:“在未来的年代中,钢铁工业是夕阳工业”。经过我国学者,传媒的渲染,影响面甚广,轰动全国,使我们钢铁工作者感到压力。为此,我到美国做了专题调研。其实,这种说法,在中国吵得很热.在美国却很少有人谈起,甚至受到奚落.原来,70年代.美国忽视钢铁技术的改造和开发,设备陈旧,工艺落后,其产品抵不住欧洲、日本的竞争,工厂大批倒闭,钢产量从年产1亿多吨降到1985年的6000万t.托夫勒根据表面现象,未加深究、便到处乱喊“夕阳工业”,就有一些人也跟着他喊.在美国,理论界认为那只是托夫勒的个人见解;钢铁界则说.托夫勒的说法,同美国的实际相反,美国钢铁的下滑是早些年政策不当造成的,这几年总结教训,政府、民间都在研究新政策.提出新措施来重振钢铁工业.下滑情况得到扭转,已经呈现上升趋势,90年代初将会完全改观.后来.我写了2篇文章驳斥托夫勒的错误观点,消除其在中国的有害影响,在《人民日报》和《冶金报》上刊载.90年代以来,无沦在中国,美国,还是全球,钢铁工业的发展都说明托夫勒的论点是错误的.今天又碰到21世纪是什么时代这样的问题,我想那要让理论家去论证好了,我们联系到钢铁工业的未来,空谈无用,还是应该讨论同自己有关的切实问题.最近看到一篇日本教授的文章,称下世纪为新技术开展的时代,论述了20世纪美国、德国、  日本新技术的发展,指出其利弊得失,预测21世纪未来的动向及其互相渗透.日本钢铁界接受了他的观点,认为20世纪已经建立起将科学、工程学、经验与感觉融为一体的、与生产直接相关的生产技术,以及具有国际竞争力的钢铁工业.但是,由于社会环境的变化,不能仅仅依靠这种以生产为中心的技术,有必要创造一个与考虑到社会和人的社会技术共存的新技术.因此,他们称之为追求新技术的时代.我认为上述的那些提法,有的太专.同我们传统工业只能部分挂上钩;有的则太笼统,令人无所适从,日本的这个提法容易同邓小平同志“科学技术是第一生产力”的论断和指导思想相衔接.容易同党和国家倡导的“科教兴国”战略相衔接.我和几位冶金专家议沦,认为这也容易为广大钢铁界所接受而变为具体的行动,从而使我们比较容易地找准本专业的切入点,集中力量选好自身改革和发展的目标方向.我以下的论述就是这个观点的延伸。

对于落后的中国,如何达到先进水平问题,我历来主张:技术落后的国家首先要立足于引进技术,然后要唱三步曲:第1步,买进来,消化它,使生产技术指标达到国际先进水平,这一步我们基本上做到了.第2步,国产化,我们的国家大,资金不足,靠买是办不成现代化的.我们曾经统计过中,  日两国的现代化.有个鲜明的对比,起步相似,都是引进技术,日本花16亿美元建设成功1.5亿吨钢的全部现代化设备;中国到1990年花了90亿美元,建设成功不到1亿吨钢的能力.其中达到现代化设备的只有20%.主要的差别是日本不搞重复引进,靠国产化来建设新钢厂.而我国不重视国产化.重视重复引进.这是我们未能建成钢铁强国的重要原因之一.但是,也应当看到,多年来经钢铁界的努力.我们还是做了不少工作的,为以后的发展打下一点基础.第3步,要创新。

我说第1步我们基本做到了.是基于以下的事实,改革开放20年,我们把当代世界先进的钢铁工艺技术和装备基本上引进来了,经过消化,在这些装备上,中国操作人员熟练地掌握了新的工艺技术,达到了国际先进的生产技术指标,这一点,连国外专家参观宝山钢铁公司后也都承认,这就使我们的钢厂可以立足于同一起跑线上,生产的产品能与国外竞争。

第2步在国产化上还相差很远,特别是在轧钢装备方面.国产化是我们奔向现代化的重要一步,是充分吸收国外技术的必经之路,这一点对落后的第三世界有着特殊的意义.在1986年的冶金工作会议上,我提出了国产化的日程表,要求用5年时间,使炼铁工艺技术装备立足于国内,用10年时间,使炼钢工艺技术装备立足于国内,用15年时间.使轧钢工艺技术装备立足于国内.今天看来,前两个目标已经基本实现,1991年6月2日国产化的宝钢2号高炉系统顺利投产,指标超过从日本引进的1号高炉.我们为主欢呼! 1995年几座国产化的转炉、连铸机投产,也很成功.我们又为之鼓吹!  当时提轧钢工艺技术装备国产化的目标,为什么时间更长呢?这是因为考虑到轧钢要比前道工序困难得多,我所经历的实践也明白显示出这一情况。80年代初,我们在邯郸钢铁厂进行了连铸机和高线轧机的国产化试验,连铸机试验较快地过关,转人正常生产;高线轧机的精轧及其控制设施由英国引进,粗轧及其它部分则作国产化试验,开始就遇到很多磨难,很长时间未能投入正常生产.1982年初,武钢1700mm轧机的日本专家—书小平同志说,这儿套轧机运转情况很不正常,再过3年,就会开不动了.这引起中央、国务院领导的高度重视,严肃批评了冶金部.我奉命立刻带领冶金部工作组同湖北省工作组联合攻关,集中各方面的力量,直到1985年,才完成“四恢复”的工作任务,实现正常生产.我亲身体会到轧钢的难度,同时也借鉴了国外的经验,日本在二战后引进欧美新轧机就是在15年后实现国产化的。

按照原来的要求,2001年应该实现轧钢工艺装备国产化,这一目标已经摆在轧钢界的面前.我分析,从历史的发展趋势看,我们从1981年开始自制部分高速线材轧机,1982年后武钢1700mm轧机攻关,诸多备件包括卷取机的制作得到成功,到宝钢热连轧、冷连轧的同国外合作制造.也获得相好的结果,加上生产工艺技术已能很好的掌握,说明我们的设计、机械制造生产技术已经达到一定水平,这些经验的积累应该说比日本当年和90年代的韩国的能力.有过之而无不及.他们国产化可以成功,我们轧机的国产化也应当能够成功.我看将来能否实现目标,问题出在人们的认识上.钢厂习惯于引进,惧怕国产设备出毛病,一上轧机,就讲引进.主管部门迁就这种不顾全局的思想,一个接一个项目的批准引进,高线轧机竟然引进了仓20几套生产线,宁可引进国外二手的落后设备.而不愿意让我国机械部门按先进样机制作国产化设备.机械制造专家曾多次向我提出批评意见,我认为他们是正确的.在这里,我要呼吁轧钢的科技界、设计界、制造厂和生产厂,应该同心协力,在2001年轧机国产化中发挥领导作用,不断推动这一工程的进展。

第3步,要创新.只有不断创新,才能不落后于时代,才能跻身世界先进之林.不能创新,就会形成代代引进,一次引进之后,过下若干年,人家有了创新,我们没有创新,又得引进,只能跟在别国的后边爬行.前边我引述的日本钢铁界,对新世纪的创新思维,可供我们参考.这一步可以同前两步同时进行.在前两步实现后,它更显得重要而突出,因为到那时我们已与国外处于同一水平,是个争先进,夺冠军的问题.这几年《冶金报》介绍了不少武钢、宝钢轧机技术创新的实例和经验,在国家技术进步奖的名单上.得奖项目和人员也有了许多,这说明,我们在走前两步时已有了创新的本领.前些时、我接触到两件事.更使我坚定这一信念.僧全松多年研究高炉无料钟,他的发明获得国家专利,被美国钢厂看中,认为该技术超过独霸天下的卢森堡公司的技术.张进之是轧钢专家,他在宝钢实施的板形控制技术,超过了从日本引进的技术,等等.我的见闻有限,可能还有很多我不知道的.《扎钢》多刊载这方面的文章是有促进作用的。

我认为,在未来追求新技术的时代.《轧钢》应起到的作用,一是广泛介绍国内外轧钢的创新成果,应用于现有轧机的不断改造上去;二是轧钢界要有新的设想或应有更活跃的思路,以推动轧机技术上的创新.在这一点上,《轧钢》杂志要起核心作用,建议能在杂志上每年开展 2—3次关于轧钢创新问题的讨论,特别着重在创立创新意识,建立创新体系和提高创新能力等方面的讨论,以活跃和启迪人们的思维.

最近在一篇文章上,读到恩格斯在20世圮  前夕,新世纪即将来临时的一句名言:“最充分地适应新世纪的时代”.对于新的时代,不但要适应,而且要最充分地适应.如果钢铁工业在2l世纪是追求新技术的时代,我们要做好哪些准备工作去最充分地适应呢?我是个轧钢外行.只能提出以上的见解.不一定准确,还需要大家都来出主意。

关于实施钢铁装备国产化推进企业自主创新和现代化的建设 :

2003年9月,(人民日报)开辟专栏,讨论”重大装备国产化”问题,连载了20多期,引起各方面的关注,管理部门、研究单位、制追工厂、设计院所都有文章发表,其中责怪制造工厂的意见居多。我从事冶金工业技术引进、国产化10多年,深感这个问题的讨论对我国工业的发展有着非常重要的意义。经过20多年的励精图治.一批产业先后跨过发展期,年代产品数量跃居世界第一(如钢铁、有色金属等),十分可喜!然而还有不足之处,重大装备的制造就是一个有待解决的问题,就钢铁行业来说,重大装备不但走不出国门,而且还在继续引进。原因何在?90年代,全国科协曾经立项研究,我参与了这一工作,探讨结果认为:国产化创不足是症结所在,责任不在制造业而在钢铁业。今将当时课题论证概况及当前的发展情况叙述如下,请予指教。

一25年来钢铁技术国产化工作进展很大,问题也不小

冶金部对这个问题的研究到20世纪80年代韧才认真开始,在这之前只做些零碎工作。为什么50年代初引进技术.30午后才研究国产化呢?我分析有以下两个原因:一是国家允许重复引进,钢铁工业都把引进作为拄改和扩建的第一选项,把同产化放在次要的可有可无的地位。业内人士都知道,新设备的制造是要生产企业牵头联合制造企业进行的,生产企业没有积极性制造企业怎么会独自上马呢?二是在本国技术能力的认知上妄自非薄,上边还有误导。钢铁工业较大规模引进,在宝钢之前要数武钢,70年代武钢一次引进4个新厂,国家组成跨部门专家组进行调研,结沦为“这样先进的装备生产掌握都有困难,设备仿制根本不可能”,在这之前冶金部曾有过消化移植的设想,在权威理沦的影响下自动取消了。

70年代末,宝钢全国最大的引进项目启动了一段时间,消化移植引进技术重新提到议事日程.基于以下两个原因:一是正在施工的宝钢工程一度停建.因为引进费用太高,不停建则影响全国的钢厂建设,宝钢一个厂把国家对钢铁工业的投资全占用了,全国投资为零。看来,装备靠引进,资金变成大问题,国产化自然提到议事日程;二是通过对国内外自主创新的考察,打破过去权威人士认为“不可能”的理论。国外有日、韩自主创新的经验,这两个国家的钢铁建设的基础同我国相当.日本也是在50年代开始引进技术,韩国则在70年代初才建联合钢厂,他们只用10多年时间技术装备就立足国产,并且出口到国外。我国的经验就全国而论可举出”两弹一星”为例,这可是世界性的大难题,全球也只有少数国家做到,我国很早就实现了。就钢铁业说,可以举出两大资源利用为例,攀枝花钒钍铁矿的分离和包头稀土铁矿的冶炼都是一些国家长期试验未能解决的问题.前者日本曾做过多年试验,后者前苏联曾做过专题研究,他们一直未能找到解决的办法,这两大难题被中国入解决了,已经建立两个大钢厂,各种元素得到综合利用。我们综合分析国内外采取的办法就是人才集中和给以足够的创新费用这两条。

因此,从宝钢工程开始,我们就组织对引进设备的分解测绘,先易后难,选择一些制造技术比较简单、工艺操作不太复杂的单项设备进行试制,结果成功了,使这些部件不再进口了。为了推而广之.冶金部接连4年召开了引进技术消化移植会议,累计试制设备达到176项之多。这个成功大大改变了人们的观念,敢于拍胸膛提出要求:出国内承担宝钢2高炉系统设计、设备制造和施工。政府部门支持这个成套设备国产化的创议,在3.5万t设备中,同内制造占92%。1991年2高炉投产,比引进的1高炉还顺利,到1995年共4年的生产实效考验,其利用系数和焦比都好于1高炉,事实证明大高炉的国产化完全成功。宝钢的炼钢技术装备采用同样的方法,由单项到集成实现了国产化。这是一次国产化创新的里程碑。至此,1996年只剩下轧钢技术装备还没有整套设备的国产化。

20个世纪后期的企业改革使其利润大增,积累了雄厚的资金,有能力加快改扩建工程,特则是同家大型企业开始进行轧钢装备国产化试验,鞋钢、首钢等首先做出了成效。1996年后,先是宝钢、鞍钢同时从日本三菱引进技术,建设1580mm和1780mm热连轧薄板轧机。鞍钢采取扩大装备国产化的方法,与一重合作使1780机组设备国产化率达到85%以上,比引进节约了一半投资。我们组织专家组跟踪这两套轧机的生产过程,通过两年的统计,其技术经济指标基本相同,由于投资的节约,鞍钢1780在三年半时间收回全部的投资。1780的成功使鞍钢、一重积累了经验,紧接着进行了1700热连轧和1780冷连轧的试制,在新世纪初这两套国产轧机双双报捷,经过专家组鉴定,比同期引进的热、冷连轧毫不逊色,评定为主要生产工艺和技术装备达到国际先进水平。济钢的1700热连轧生产线工程原计划引进,后改由鞍钢、一重提供成套技术的“交钥匙”工程,进展顺利,两台连铸机已试车成功.连轧机正在进行安装中(2006年都已顺利投产一作者)。与此同时,首钢、二重合作研制了3520mm中厚板轧机和大型球团机。这是国产化创新的又一次里程碑。

上述钢铁装备国产化都属于集成技术,即广泛吸取国内外先进技术集为一体,日本的早期国产化的做法也与此相类似。目前,宝钢投入巨资正在进行发明技术,即世界上还没有的技术,如连铸薄带试验是由钢水直接浇铸成带材,目前国外只有3家工厂在试验,又如铁矿熔融还原生产性试验是直接用粉矿、粉煤炼铁,国外只有一家工厂在进行生产性试验。这两项试验搞成了就是世界性的发明。

二 装备国产化和自主创新的主要矛盾

装备国产化和自主创新进展缓慢原因何在?我们用矛盾分析的方法,试着找出主要矛盾。1996年宝钢2高炉国产化成功,全国科协为此设立的课题组将研究结果呈报国务院后受到重视,宋健同志做了重要的长篇批示,朱镕基、李岚清圈阅同意。课题组也收到科协的通报,不知何故,如此好的建议却未能在实际工作中实施。

1996年报告书的基本建议是,希望国家审批企业的引进项目时,对国内已有的水平相当的同类技术,应该提倡采用,不要再批准重复引进。我们认为,日、韩能在引进技术后的10多年内转变为输出技术,最重要的措施是不准引进第二套,批准的第一套由几大钢厂联合引进、共同消化、仿制后推广,获得快速成功,达到全国现代化。他们经验的要点是抓住主要矛盾。我国则不然,允许重复引进,使引进的口的只为了生产,这与日、韩引进的目的在创新是截然不同的。由于引导企业把引进当做改扩建项目的首选,因而就有十套甚至几十套引进同一技术的情况,花费50年时间,钢铁工业的技术装备达到现代化水平的还没达到30%。这种选择产生的严重后果是:第一,它影响到企业的自主创新。企业是创新的主体,重引进轻国产的政策不改变,企业不用本国技术的后果是什么呢?研发是需要投入的,有了产品卖不掉,岂不使研发难以为继吗?第二,引进技术造成资金外流,减少技改投入,影响企业现代化的进度。许多实例说明国产技术经过鉴定已能赶上国际水平,其中还有高于引进的,价格却比引进技术低得多,一般只相当引进的二分之一,个别项目有低到三分之一的。这可算算看,你这个企业要加速搞成现代化.如果采用本国技术,花费一套设备的钱可以买两套设备.岂不使你的现代化大大加速?

从这个建议在1996年提出后,到2005年经过9年的努力如前所述钢铁设备国产化才有更快的发展,可是1996年报告所提出的问题依然存在,甚至有过之而无不及,正如中央大报所披露的一些情况。在整套机组方面,这几年我参加过几个钢厂的轧机投产仪式,无一不是引进的,据调查几乎所有钢厂的改扩建规划都要引进整套轧机装备;在单项装备方面,据几位炼铁炼钢专家调查,尽管中国生产的技术经济指标已居于国际先进行列,虽然整套装备不再引进,一些单项装备还在继续引进,例如炼铁系统的无钟炉顶.十熄焦等20多项,国内已有的技术并不比外国的差,引进一直没有停止、以致这些年引进投资居高不下.有些年份竟占到钢铁总投资的45%,甚是惊人!最近看到已被批准的大项目:首钢的曹屺甸新厂和鞍钢的鲅鱼圈新厂,规模相同,技术水平经过分析同属国际先进,首钢主要靠引进,鞍钢则靠国产,批准投资相差太大,前宅:为600亿,后者只需300亿。这和全国价差的情况类似,有些同志进行佑算,全国正在进行和规划中的改扩建项目,何只曹妃甸的10倍,既使妆10倍计算,也有3000亿元打了水漂,数额巨大!如果各企业能够改弦更张,像鞍钢那样采用本国装备,则钢铁现代化所需的时间就可以大大缩短,资金投入甚至减少一半。

三大量采用国产装备,快速促进钢铁现代化

时至今日,中国钢铁工业的发展已经开始进入新阶段,生产过剩已经显现,其中炼焦已经陷入灾难,似乎勿需争论,今后的发展无非是根据需要作些增增减减的调整工作,而技术滞后引人注日还要依赖外国的问题逐渐摆到议事日程,中央主流媒体已注意到这个问题,钢铁从业人员注意不够,今后光有部分现代化不行,应该讨论中国钢铁整体达到现代化问题。钢铁是能源消耗高、环境污染重的产业,在这方面同国外的差距太大,达到现代化水平的先进企业如宝钢等,已与国外相当,差距存在于距现代化水平甚远的落后企业。因此如何对这些落后企业进行现代化改造应该变成当务之急。最近各大报用大量篇幅介绍鞍钢技改经验,应该成为钢铁业近期的正确导向。鞍钢技改的主要经验呈采用奉国技术,这条途径将会引起钢铁界的重视。

1996年以来尽管装备国产化又有了很大进展,然而引进的势头并末减弱,当年国务院三位领导的批示,至今未9S很好贯彻。1996年至今的发展情况说明,当初我们把重复引进当作阻碍现代化发展的主要矛盾并没有错,更不是误导,鞍钢的经验就是例证。在世界创新形势发生深刻变化和我国自主创新有了不小进步的今天,引进政策加以变革,正当其时,刻不容缓。

50多年来,引进拄术在大型钢厂相习成风.一时难以改变.甚至有几个钢厂有不少创新,深感改变引进政策很有必要.但是他们自己的办法还是不用国内已有的技术而去引进。

我们的建议

我们的建议要大量采用国产设备,从快速推进钢铁现代化着眼,可以采取下述3个办法:

(1)扩大对国产设备的宣传,《人民日报),(经济日报》  直传鞍钢国产化技改的经验,在钢铁界起到很好的作用,还有一些钢厂做出贡献也应该上报、上刊物,各专业杂志  在近期是否可以多登载介绍自己技术创新的文章,把国产设备技术达到国际先进技术水平摆出来,说明它可以大大缩短企业现代化的进程和鼓励企业的技术创新。

(2)最近金属学会炼铁分会正在进行的中外技术对

比讨论,将引起钢铁界的重视,通过对比,他们把二十几项设备在生产实践中得出的结果,向企业说明应该采用本国技术的理由,以理服人,敦劝企业领导。希望炼钢,轧钢专业也能举办类似的活动。

(3)建议政府主管部门慎批引进项日,在审批企业的改扩建规划时,能够先弄清该项目的中外水平有无差距。只有在国外拄术比较国内技术有明显的优势时才批准引进。

当然,国内没有的或国内虽有但存在明显差距的技术,还要引进。

轧钢技术和装备不停地引进的原因分析 :

日本花16亿美元引进先进冶金装备和技术,建成年产1.6亿吨钢的全现代化钢铁工业。我国至1994年花94亿美元只建成20%现代化的钢铁工业,而至目前又花掉不比94亿美元少的外汇引进冶金装备和拄术。当然我国钢产量超过3亿吨,在世界上是第一钢铁大国,而钢铁装备和柱术的自主创新水平如何呢?典型引进事例是三套薄板坯连铸连轧引进,当时的口号是“以市场换技术”。当时科委主任朱丽兰在电视讲话中指出:此路行不通。结果是市场给了外商,技术没有换来.而参于引进的中国技术人员大部分被外企聘走了……,目前我已建成十多套薄板坯连铸连轧生产线。其技术国产化率有多高,少的实在太可怜了。目前党中央国务院十分强调“自主创新”是多么重要啊!下面谈谈我对轧钢技术装备不停地引进的看法.不正确之处请多多批评指正。

轧钢技术和装备不停地引进的原因很多,我这里强调两个主要原因,其一是人为的原因;其二是技术原因。人为的原因,原冶金部副部长周传典已写过多篇文章论述,引用周部长在《中国冶金》2006年1期上的一段话可以说明“——70年代武钢一次引进4个新厂,国家组成跨部门专家组进行调研,结论为:这样先进的装备生产掌握都有困难,设备仿制根本不能。此前,原冶金部曾有过消化移植的设想,在权威理论的影响下自动取消了。”

权威们否定轧钢装备国产化的可能性,与本人有一定联系。武钢的钢质特殊.含铜量较高,从国外引进的轧制数学模型能否适用含铜钢生产成为一个重要的技术问题,而国外厂商的答复是:不保证。这样含铜钢生产就成为武钢生产的一个技术关键问题。由于国内从1967年初就开始研究连轧数学模型技术,当年发现热连轧数学模型中忽略“张力因素”。由数学分析方法建立了连轧张力数学模型。这项工作得到当时科研组的学者、专家们的肯定。在建立了解析连轧张力理论之后,钢铁研究总院与中科院数学所合作开展了连轧过程仿真实验、动态变规格控制模型建立并进行了仿真实验、变形抗力和摩擦系数非线性估计等自主创新性质的科研工作。这些工作在技术刊物复刊后在《金属学报》、《钢铁》、《自动化学报》等刊物上发表,并引起日本、美国等关注。

含铜钢轧制问题引起了国家领导人李先念、余秋里等人的重视。75年邓小平复出,论总纲调研组在我院,我关于含铜钢技术问题写信给李副总理。据说李副总理批给了冶金部陈绍昆,机械部周子建(听说,批文我未见到)。此批文在武钢进行过专家讨论,给予否定的结论。大约这就是三十多年个人苦苦奋斗的主要原因吧!轧钢杂志我投过六次稿,都被退稿了。看来中国轧钢问题,很像当年苏联的遗传学问题。

   下面重点谈谈技术原因。

20世纪技术上的最大发明是计算机及其应用。计算机在工业方面的最先应用是轧钢过程仿真实验和过程控制上。仿真的开创者为1955年英国人Hessenberg和1957年美国人Phillips。连轧过程设定控制应用,是美国哥伦比亚钢铁公司于1960年。当时由计算机设定辊缝和速度大大提高了控制精度和生产率,从而取得了计算机在工业过程控制方面的重大成果。之后,在北美洲、欧洲、日本等大力推广了计算机对连轧过程的控制和仿真实验的应用。日本人后来居上,对连轧过程的穿带、加减速、动态变规格等工艺问题进行了计算机仿真实验,并与连轧机实机实验相结合开展工作。其中最为著名学者有铃本弘、美坂佳助等人。由于日本人的深入对连轧过程的分析研究,所以第一套全连续冷连轧生产线于上世纪70年代在日本钢营建成并投入正常生产,目前冷轧全连续化轧钢已被世界各国普遍采用了。热连轧全连续生产线也是在日本新日铁等公司建成投产。

我国连轧生产开始进程并不比日本晚,鞍钢1700半连轧是1957年从苏联引进的,武钢于70年代从日本引进1700热连轧机,从西德引进1700冷连轧机。但由于历史原因,我国走了一条不断引进的路线,其人为原因前面已说过了,下面分析技术原因。

20世纪70年代开始,以日本、德国为代表的轧制技术与装备快速发展,其特征是机、电装备和控制的进步。系统设计依靠的是计算机仿真技术的应用。而轧制工艺理论停留在静态;压力公式;弹跳方程;秒流量相等条件等。

轧制过程的静态理论,不适应现代高度自动化的连轧过程控制的,结果造成连轧机电及测量装备的极端复杂化。秒流量相等条件是连轧平衡条件下的理论。而且连轧过程最主要因素——连轧张力是隐含的,所以不适应连轧技术的快速发展。板形是近代板带质量的最重要的技术指标,而世界上的板形理论不完备,缺轧件参数。板形控制虽然发明了HC、VC、CVC、PC等装备,由于板形理论不完备,也未达到较好的实际应用。总之,轧制工艺理论停留在静态水平,是造成板带轧制装备极端复杂化的技术原因。

70年代初开始我国已开始建立轧制的动态理论:多机架连轧动态张力公式;保证厚度恒定的辊缝差分方程;发现板形理论缺轧件参数,分析方法推导出轧件形参数计算公式,建立了解析板形刚度理论;板形板厚协调规律等系统的轧制动态理论。但这些轧制动态理论未被我国轧钢界接受,但得到机械部及一重、二重、天传所和治金自动化院的支持并推广应用,由此多次获省部级科技进步奖、国家发明奖、国际智能控制奖等。特别重要的成果是,1996年在宝钢2050热连轧机代替西门子厚控数学模型的成功,大大提高了2050热连轧厚控精度。由于宝钢应用DAGC的成功事例,攀钢1450热连轧控制系统改造采用了DAGC。于03年DAGC代替了原引进的GE厚控数学模型。宝钢、攀钢的成功,很快在川威、泰山两套950热连轧机上应用,还唐山不锈550热连轧机上也应用了DAGC。攀钢1450热连轧机国内负责改造已取得了完全成功,已获2005年四川省科技进步一等奖。

攀钢1450与宝钢2050都应用了DAGC.攀钢、宝钢相接近的厚控精度证明了我多年来的观点:机电设备的精度已超过了实际需要,关键是轧制工艺数学模型的落后;应用工艺动态数学模型就可以大大提高板带的尺寸精度。

目前是进一步推广应用DAGC改造日本人的测厚计型AGC,在热连轧机上实验和应用流量AGC,估计在热连轧机上应用流量AGC后,厚控精度可接近冷连轧水平,达到0.01mm的精度是可能的。热连轧后边几个机架应用流量AGC的更大技术意义,是可以简化活套控制系统。

钢铁研究总院建立的轧制动态理论,已开始较全丽的推广应用了,民营企业建设的板带轧机已大量应用;国营大型钢铁企业,将应用动态数学模型改进厚度和板形控制数学模型,这些工作有助于提我国板带产品的世界竞争力,为建成钢铁强国作贡献!

以上看法可能很不全面,缺点、错处难免,请批评指正!

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