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从“点土成金”到“稀引未来” 包钢:以科技创新擦亮智造名片

全球海拔最高的铁路青藏铁路,三分之二的钢轨来自包钢;国家“西气东输”工程、各大油田以及钢结构领域,包钢的无缝钢管占据一席之地;“长征”系列运载火箭、“神舟”系列飞船、“中国探月工程”等国家重点工程,都有包钢稀土产品的身影。

建厂70年来,包钢在选矿、炼焦、炼钢技术攻关上取得巨大成功,在稀土永磁材料、稀土轻质合金、磁制冷等行业尖端领域保持国际先进水平,一代代包钢人以科技创新推开事业发展之门,写就一部闪耀于中国工业发展历程的科技进步史。

植入“智慧芯片”

科技创新的种子,从包钢投产的那一刻,就植入了这片蓬勃的热土。

1965年4月6日,《人民日报》以整版篇幅报道了一项成果——包钢焦煤配比攻关取得重大进展,引发钢铁行业巨大反响。1978年,包钢科技人员携9项科研成果登上全国科学技术大会的领奖台,博得“满堂彩”,包钢和旗下13个二级单位被同时授予全国科学大会奖状,成为永恒的高光时刻。

20世纪90年代后,以钢铁、稀土两大产业相继建立国家级技术中心为标志,包钢初步构建以企业为主体的技术进步体系,包钢“弱磁-强磁-浮选”工艺流程获得冶金部科技成果特等奖,被评为全国十大科技成就之一,稀土产业200多项科研成果和产品获得国家专利优秀奖、国家“863”计划奖及国家科技攻关重大成果,包钢入选首届“中国科技名牌500强”。

20世纪90年代具有国际领先水平的炼钢厂转炉生产线流程监控系统

进入新时代,包钢把创新和人才摆在发展的核心位置,建成国家级创新平台14个,自治区级平台32个、院士工作站4个,与70余家院所高校开展战略合作,同时着力培养企业内部的科技领军人才、青年科技人才和创新团队,迎来了一个又一个科技事业的“春天”。

包钢围绕“四个面向”,鏖战资源综合利用、迭代更新高端产品、自主研发智能装备,在参与国家重大课题、服务产业升级的进程中,知名度、影响力、美誉度不断提升。近年来,包钢取得173项高显示度创新成果,96项实现转化运用,12项获重大科研奖项;95人享受国务院政府特殊津贴,3人入选国家级“百千万人才工程”;白云鄂博资源、稀土材料等一批原创性成果竞相涌现,获得国家级科技进步奖、国家发明奖34项,累计主持发布且有效运行国家标准172项。

包钢率先建成工业互联网数据运营中心、非煤“矿山云”、智慧安全管理信息系统等数字化项目,提升关键工序数控化率;白云鄂博铁矿落地全球首个大型运矿汽车无人驾驶,运用“数字孪生”技术,智慧矿山建设行业领先;投用西北地区首个无人化“智能仓库”,首个四向车型智慧立体库,打造黑灯工厂、黑灯仓库工业景观,包钢通过持续深耕“工业化+数智化”,为企业高质量发展植入“智慧芯片”。

施展“科技魔法”

2017年12月1日,当清晨的第一缕阳光照进实验室和中试车间,耳畔响起胜利的欢呼声。包头稀土研究院副院长刘玉宝感慨万千:“西部包钢,千吨钢水,万米长坯。望钢厂内外,一片繁忙;转炉电炉,相互轰鸣。两轮五浇,贰仟吨钢,谁能与此试比高?”

稀土钢是我国锻造“大国重器”必不可少的支柱性材料,在“国之重器”FAST射电望远镜观光桥梁、北京大兴国际机场、高铁轨道等重要建筑设备设施中,都蕴含着稀土钢的神奇力量。而正是包钢研发的稀土钢产品,一举打破了国外对优质特种钢产品的长期垄断。

包钢开发的铌稀土合金钢轨

每吨钢中加入0.2公斤左右稀土,就可以提升钢铁材料的耐磨、耐腐蚀、耐候(即高温和低寒)和低温冲击等性能。作为稀土钢的先驱,早在20世纪50年代,包钢就已经开始探索稀土与钢铁的结合。

1958年9月1日,包钢成立有色金属厂筹备处,开展稀土试验工厂的筹建工作,采用硅热法制取稀土合金,并尝试在铸铁材料中添加稀土合金。

1976年,包钢轨梁厂在铁道部科学研究院、铁路专业设计院的支持下成功试轧出我国第一根每米60公斤重型稀土钢轨,奠定了包钢稀土钢产品研发的技术优势,开启了稀土钢系列产品的纪元。人民大会堂、葛洲坝水利枢纽、南京长江大桥等新中国成立初期重点工程都有包钢稀土钢的身影。

20世纪80年代,包钢采用模铸吊棒工艺在钢中加入稀土合金。90年代末期,连铸工艺代替“模铸+初轧”工序成为包钢炼钢工艺的主流,稀土钢生产新工艺初具模型。

近年来行业内又掀起了一波新的稀土钢研究热潮,稀土如何高效加入、以何种方式加入,成为稀土钢生产领域世界范围内的关键技术难点。

刘玉宝带领科研团队不断尝试,发现高洁净的稀土铁合金更容易加入到钢液中与钢液充分合金化,最终开发了适合稀土钢工业生产用的稀土铁合金产品及其制备技术,并制定了产品和分析检测方法行业和团体标准12项。

如今,包钢稀土钢新材料科技成果“落地生金”、加速转化,形成“板、管、轨、线”4大产品系列、62个钢种、近300个牌号。不久前,包钢稀土钢产品线好消息频传,1180兆帕级别冷轧双相钢试制成功,实现“超高强钢产品”新突破;赢得中国供乌兹别克斯坦首笔钢轨订单,首次自主开展钢轨装载试验;稀土桥梁钢低温冲击性能提高20%以上,得到高寒地区用户高度认可;热轧耐腐蚀钢,应用于箱体制造领域,实现了稀土耐蚀领域的产品拓展。

因为有稀土钢,我国也在全球率先制订稀土钢新标准,主持修制定了5项中国特钢企业协会团体标准、9项稀土钢产品企业标准,获得稀土钢方面授权发明专利14项,实用新型专利授权5项。经过几年发展,稀土钢品牌价值已达208.37亿元,跻身中国品牌价值500强。

实现“点石成金”

1958年,成立仅4年的包钢开采出中国最早的稀土。1959年底,包钢成功炼出第一炉稀土硅铁合金,中国稀土工业正式拉开帷幕。

新中国成立初期,国内各行各业百废待兴。稀土作为“工业维生素”“新材料之母”,对提升国内整体工业水平意义重大,但国外技术垄断严重制约稀土行业发展。

从1954年包钢建厂开始,科研工作者、建设者们在没有任何外来技术参照的情况下,围绕白云鄂博稀土资源开发,独立自主完成了支撑稀土工业的基础研究,先后攻克了白云鄂博矿中稀土的选矿工艺流程、湿法提取工艺流程、火法冶炼工艺流程、稀土在钢铁等领域的应用等世界性难题。但直到20世纪70年代初,提炼高纯度稀土矿的专利技术还只掌握在少数发达国家手里。

1975年,徐光宪院士提出了完整的串级萃取法技术,分离出的稀土元素纯度达到99.99%,领先世界。在徐光宪院士的引领下,80年代包钢稀土科技创新连续取得新突破,矿物选别能力大幅提高,具备了批量生产稀土氧化物和稀土金属的能力,基本解决了我国白云鄂博矿稀土原料的产业化问题。

1986年,中国稀土冶炼分离产品产量跃居世界第一,成为世界第一稀土生产国和供应国。包钢也成为傲立于世界之林最大的稀土精矿生产基地。

1997年,包钢整合所属稀土产业资源,成立稀土高科(2015年更名“北方稀土”),在市场搏浪中,稀土高科开始进军稀土抛光材料、储氢材料、动力电池稀土深加工产品领域,并为“神五”“神六”“神七”飞船和“嫦娥一号”运载火箭提供重要器件。

党的十八大以来,中国稀土行业历经黄金10年。战略性新兴产业快速发展,国内稀土市场更加活跃,一批填补国内外空白、打破国外垄断的标志性科研成果如雨后春笋般涌现,真正推动稀土资源优势转化成产业优势和经济优势。

2023年6月,包钢研制的固态储氢系统示范装置惊艳业界;2024年3月,运用包头稀土研究院“新型稀土健康照明用转光材料”生产的稀土防蓝光护眼灯面世……稀土抗菌、稀土蓄热升温、稀土降温隔热等稀土新材料,极大丰富了稀土在日常生活中的应用场景,满足人民对美好生活的向往。

70年前,从一座高炉技术攻关开始攀登,70年间,包钢提升科技创新能力的脚步越走越有力,越走越铿锵。(本版图片均来源于新华社)

(记者:赵永峰;编辑:秦新宇;校对:武巧英;一审:武巧英;二审:贾星慧、王国秀;三审:王睿)

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