70年的包钢发展史,就是一部科技进步史。

作为新中国首批建设的三大钢铁企业之一,包钢结束了我国不产大口径无缝钢管的历史;开创了我国生产每米60公斤钢轨和每米75公斤钢轨的先河;研发出每米75公斤铌稀土轨……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,也都有包钢稀土产品的身影。

70年间,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,坚持让科技成为“第一生产力”,推动企业勇攀高峰,托举中国工业强国梦。

攻破“三口一瘤”世界性难题 创造冶炼史“奇迹”

1959年9月26日,包钢一号高炉炉膛火红,照亮了中国的工业强国梦。10月15日,周恩来总理为一号高炉出铁剪彩。

1959年10月15日,中共中央副主席、国务院总理周恩来为包钢一号高炉出铁剪彩。

包钢一号高炉是中国当时最大的高炉,它的一举一动受到全国关注。然而一号高炉投产不久后,就碰到了难题——风口大量损坏。据统计,在开炉后的8个月里,风口累计损坏高达1700多个。风口损坏造成高炉频频休风,出铁受到严重影响。

经技术人员排查,问题出现在了铁矿原料。包钢钢铁生产的铁矿原料来自白云鄂博,而白云鄂博矿是世界罕见的多金属共生矿,就是这种多金属共生给高炉冶炼带来了“三口一瘤”的世界性难题——含氟矿石对风口、渣口、铁口损坏很大,而矿石中碱金属的影响,导致高炉结瘤严重。

包钢2000多名技术人员,包括鞍钢和首钢来支援的技术人员开始技术攻关,先后用169种具有各种不同性质的新材料,制作了169个不同规格质量的风口、渣口,通过多次试验,终于配置成功3种具有耐酸、抗氧化、导热等性能的新材料,用这些新材料制成的风口、渣口,损坏率显著降低,使用寿命平均比以前提高了11倍。其中2个风口,安装后使用了612个小时。

1978年,包钢科技人员带着9项科研成果登上了全国科学技术大会的领奖台,包钢和其13个二级单位被同时授予全国科学大会奖状。在此后的十几年,“三口一瘤”难题被彻底攻破,创造了冶炼史上的“奇迹”;凝絮选矿工艺攻关取得新突破,获得国家发明一等奖;稀土选矿用捕收剂H205问世,稀土选矿难题得以破解;以稀土、铌、钪、萤石、富钾板岩等资源综合回收为重点开展的白云鄂博矿产资源综合利用研究取得了丰硕的成果。

在包钢70年发展史中,技术能手灿若繁星,他们以自己的双手,拓荒了一座钢铁城市。

接力研发稀土钢 锻造“大国重器”支柱性材料

包头稀土研究院金属材料研究所的研发团队。

高洁净稀土铁合金制备技术成了!

2017年12月1日,当清晨的第一缕光照进实验室和中试车间,耳畔是同伴们胜利的欢呼声,眼前是工业应用试验成功的火红钢坯,多少个深夜的坚守与煎熬,往事如电影画面般一帧帧回放,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。

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。作为稀土钢先驱,早在上世纪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。

上世纪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。

“高洁净稀土铁合金制备技术成本低,合金杂质元素低,在钢中应用稀土收得率稳定,钢材性能得到大幅提升,比如在铸铁中加入高洁净稀土铁合金后,抗拉强度提高了40%以上、抗压能力提高了80%以上。”刘玉宝介绍。这项技术经中国稀土学会和中国稀土行业协会联合鉴定,整体达到国际领先水平。

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。

200多项科研突破 争做中国稀土产业“最强大脑”

发明专利证书。

从包钢驱车向北150公里,一座富饶宝山静静矗立在阴山北麓,这里是白云鄂博,是稀土强国梦开始的地方。

1927年,中国地质工作者、中瑞西北科学考察团成员丁道衡发现白云鄂博矿。

1958年,成立仅4年的包钢成功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70年代初,提炼高纯度稀土矿专利技术还只掌握在少数发达国家的手里。

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。“P507盐酸体系轻中稀土全萃取连续分离工艺”“白云鄂博中贫氧化矿浮选——选择性团聚选矿工艺”“氧化物电解法连续制取钕铁合金和金属钕”相继研发成功,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。乘东风,行万里。包钢重点开展一系列技术改造工艺实验,推动稀土生产工艺技术的划时代变革。稀土钢用稀土铁合金、烧结钕铁硼辐射多极磁环、稀土镁锆晶粒细化剂、高纯稀土金属靶材、磁致伸缩促动器、稀土玻璃涂层等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、稀土降温隔热等一众稀土新材料,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。

时至今日,包钢稀土产业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,雄姿勃发的包钢早已跻身世界稀土行业前列。

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从未停止。如今,包钢研发投入强度达到5%以上,现有高新技术企业48家,拥有包括白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室、2个国家级企业技术中心在内的14个国家级创新平台以及4家院士工作站,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”,多人获评“全国有突出贡献中青年专家”“全国技术能手”“国家级技能大师”,建立了面向国家、服务行业的多层级研发创新体系,推动一批重大攻关成果成功示范应用,一大批科技成果转移转化“落地生金”。

今天的包钢,一个又一个创新成果由“智”变“金”,转化为锻造“大国重器”的新质生产力。包钢,以科技强企之光托举中国工业强国之梦!内蒙古日报·草原云记者:高慧