吳彪

年過50歲的國人很難忘記中國缺鋼少鐵的日子：由于所需鋼鐵大多系進口，以致小小一顆鐵釘，也稱“洋釘”。曾經(jīng)，一個國家的鋼鐵產(chǎn)量，就是國家的實力象征。世界列強，無一不是鋼鐵大國強國。正是因為有“為了一噸鋼愁死英雄漢”的歷史屈辱，才有今天一批執(zhí)著勤勉的“鋼鐵人”和中國鋼鐵工業(yè)的崛起。

1月8日，在2017年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，國家科學(xué)技術(shù)獎獲獎名單里鋼鐵行業(yè)中共有7個項目赫然在列，續(xù)寫著中國鋼鐵行業(yè)科技創(chuàng)新篇章。作為與鋼鐵冶金行業(yè)結(jié)緣半生的專家，上海大學(xué)先進凝固技術(shù)中心（簡稱CAST）主任翟啟杰也在這一天，帶領(lǐng)團隊登上這一科技界的最高榮譽殿堂——由他領(lǐng)銜的“脈沖磁致振蕩（簡稱PMO）連鑄方坯凝固均質(zhì)化技術(shù)”被授予2017年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。而這支團隊近20年的奮斗故事，也在團隊每個人的心里泛起漣漪。因為，它關(guān)乎青春，更關(guān)乎夢想……

把“冰棍”做成“雪糕”

鋼鐵和我們的生活息息相關(guān)，往大了說有飛機航母，往小的說有圖釘小彈簧。被稱為“現(xiàn)代工業(yè)的糧食”的鋼鐵，是制造生活用具、生產(chǎn)機器和軍事裝備的重要材料，鋼的生產(chǎn)和消耗量至今仍然是衡量綜合國力的重要標志。因而，人們對鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的研究也從未止步。

20世紀50年代，歐美國家出現(xiàn)連鑄技術(shù)，即把鋼水連續(xù)不斷澆注凝固，制成坯料。與傳統(tǒng)模鑄相比，該技術(shù)大幅提高了生產(chǎn)效率和金屬收得率并節(jié)約了能源。到90年代，全世界90%以上鋼用連鑄工藝生產(chǎn)。然而，由于柱狀晶發(fā)達等原因，連鑄坯成分不均勻性問題突出，嚴重影響了鋼鐵制品性能均勻性和質(zhì)量穩(wěn)定性。

要知道緣由，就需要了解鋼鐵連鑄生產(chǎn)的工藝過程。翟啟杰饒有興趣地為記者上起科普課?！巴ǔＧ闆r下連鑄坯的凝固過程就像冰棍的結(jié)晶過程。冰棍結(jié)晶時，冰晶粒從外面一直長到心部，形成貫穿冰棍的大冰碴，把雜質(zhì)、包括糖分等添加物質(zhì)都推到了最后結(jié)晶的中心。而雪糕就不一樣了，它是由很多細小的冰晶粒組成，這樣雜質(zhì)和糖分等添加物質(zhì)就會比較均勻。通常，連鑄坯凝固時像冰棍一樣，鑄坯從外向內(nèi)凝固，形成粗大的穿晶組織，把雜質(zhì)元素、包括有用的合金元素也推到了鑄坯的心部，造成成分和性能不均勻。如果把這樣的鋼坯軋制成板材或棒材，其不同部位性能就不均勻。如果把這樣的鋼切成小塊分別制造成零件，這些零件的質(zhì)量就不穩(wěn)定?！?/p>

究竟通過什么方法可以解決鋼坯凝固均勻性問題呢？翟啟杰坦言，在技術(shù)路線的選擇上，他們走過很多彎路。20多年來，他們嘗試過添加形核劑、溫度擾動、成分擾動，施加超聲波、脈沖電流和脈沖磁場，然而最終均或是因為效果不穩(wěn)定、或是因為工業(yè)應(yīng)用困難等原因逐一放棄。最終，他們在研究脈沖電流細化凝固組織的機制中受到啟發(fā)，發(fā)明了“脈沖磁致振蕩技術(shù)”，從而解決了長期困擾國際冶金界的凝固均質(zhì)化技術(shù)難題。

那么，這究竟是一項什么技術(shù)呢？用翟啟杰的話來說就是，“這個技術(shù)就是把‘冰棍做成‘雪糕。通過電磁感應(yīng)效應(yīng)，使鋼水中不斷形成細小的晶核，從而避免出現(xiàn)粗大的柱狀晶，最終達到均勻化的效果?！彼岬?，這項技術(shù)的核心是，感應(yīng)脈沖磁場與金屬熔體之間形成的電磁效應(yīng)。因此，該技術(shù)不僅適用于鋼的方坯連鑄，也適用于鋼的圓坯和板坯連鑄以及模鑄等其他與凝固相關(guān)的生產(chǎn)工藝。而對于鋁、鎂、銅等其它金屬及合金，也有十分有效的細化效果。

十七年磨一劍

“十七年鑄劍，只為爐火純青；一劍出鞘，定當(dāng)倚天長鳴?！边@句話用來形容這一項目的成功歷程再恰當(dāng)不過了。這項發(fā)明的問世，凝聚了CAST團隊所有成員長達17年之久的默默堅守與付出，同時也給了“團隊精神”“工匠精神”最好的詮釋。

在2000年受聘上海大學(xué)之前，翟啟杰在北京科技大學(xué)就已研究鋼鐵的均質(zhì)化問題達5年之久，“研究了很多方法，但這些方法雖然在實驗室是成功的，到現(xiàn)場卻沒法用”。換了一個新環(huán)境，轉(zhuǎn)換一個新思路。來到上海大學(xué)后，翟啟杰規(guī)劃了一個全方位物理外場研究計劃——系統(tǒng)研究脈沖電流、脈沖磁場和超聲波等物理外場在鋼凝固過程中的作用規(guī)律及機制，探索應(yīng)用脈沖物理場解決鋼的均質(zhì)化的可能性和條件。因為要用物理場，就要和物理學(xué)專家合作。于是，翟啟杰自己跑到物理系座談好幾次，表達了自己想把鋼鐵和物理結(jié)合并成立團隊的意愿。此時，他非常幸運地遇到了志同道合的人。

富知愚，由于熱衷于研究實際問題少有論文發(fā)表，雖然年過半百還只是物理系的副教授。這位別人看來最最平凡的老師，卻和他的助手龔永勇、李仁興一起成為翟啟杰夢寐以求的合作伙伴。富知愚一直與翟啟杰合作到退休，而龔永勇和李仁興則一直與翟啟杰合作到今天。龔永勇告訴記者：“我們一開始并不真正了解這個領(lǐng)域有多重要，可進入這個領(lǐng)域跟著做起來，特別是經(jīng)常和企業(yè)進行交流，發(fā)現(xiàn)這的確是制約鋼鐵質(zhì)量提升的共性瓶頸問題，于是越做越來勁，深信我們一定會有突破！”

經(jīng)過無數(shù)次實驗，他們終于在脈沖電流細化金屬凝固組織機制的研究上取得突破，從而原創(chuàng)性地提出了PMO凝固均質(zhì)化技術(shù)。2005年他們申請了發(fā)明專利，2007年他們在國際上第一次公開發(fā)表了這一原創(chuàng)性工作。隨后，團隊又開展了為期10多年更為艱難的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

一個人潛心研究一件事近20年已屬不易，一個團隊每個人都堅持做一件事并享受其中則更為難得。團隊成員之一的仲紅剛告訴記者：“我們團隊成員之所以都愿意留下來，一個很重要的原因就是我們對我們的研究工作充滿信心，加上團隊內(nèi)部特別和諧。這些年，大家確實挺辛苦，幾乎天天加班?！彼ρ裕@種強度要在企業(yè)里面的話不知道要發(fā)多少獎金。年近80歲高齡的翟啟杰的中學(xué)老師從翟啟杰的學(xué)生那里聽聞團隊的工作情況后，感慨地說，“即使在50年代，這支團隊也人人都是勞?！?。

對此，從原理到應(yīng)用都深度參與的龔永勇也深有感觸，他提到，跟著翟老師做研究的這些年是很愉快的，開始并沒想到要去評獎，現(xiàn)在能獲得國家獎，心情自然更加高興，“這是對我們這些年付出的一種肯定，并且是國家級的認可”。如今，翟啟杰帶領(lǐng)的團隊兵強馬壯，有16位教師，其中6位教授，1位特級實驗技術(shù)總監(jiān)，在讀研究生約有80人。翟啟杰認真地說，團隊就像一個大家庭，而這份榮譽屬于團隊中的每個人。他如數(shù)家珍地介紹了團隊的每個人，包括已經(jīng)退休的老師和畢業(yè)的學(xué)生。他說，今天的成果凝聚了所有這些人的智慧和汗水。

大國鋼鐵之憂

1996年中國以年產(chǎn)1.01億噸鋼首次取代日本成為世界第一鋼鐵大國，之后年產(chǎn)鋼水平一路躍升，至2003年首次達至年產(chǎn)2億噸鋼的規(guī)模，我們從年產(chǎn)1億噸鋼升至2億噸級，用了7年時間；而此后，從2億噸再升至3億噸，僅用了2年時間，目前中國鋼產(chǎn)量已經(jīng)占全球鋼產(chǎn)量的一半，成為名副其實的鋼鐵大國。

在采訪中，翟啟杰坦言，“在我看來，中國是鋼鐵大國，也是鋼鐵強國”。他認為，中國鋼的產(chǎn)量大、質(zhì)量好，裝備先進，企業(yè)經(jīng)濟效益好，都處于世界鋼鐵工業(yè)的第一陣營里。從這個角度看，中國是鋼鐵強國。“中國是不是鋼鐵強國”爭議最大的是，中國人近代在鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新上還不足，在制約鋼鐵質(zhì)量、效益、消耗和排放等共性關(guān)鍵技術(shù)上貢獻還不多。

他坦言，獲獎后壓力更大?！拔覀兡昧藝要?，說明我們的工作得到了國家層面的認可，但對中國乃至世界鋼鐵工業(yè)，我們又做出了多少貢獻呢？”他解釋說：“到目前為止，全世界還沒有一個非常有效的方法解決鋼鐵的凝固均質(zhì)化問題。這個問題不僅困擾中國，也困擾世界，它是鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量提升的一個瓶頸?！?/p>

2015年，中鋼協(xié)對PMO技術(shù)進行科技成果評價，專家們在肯定了PMO技術(shù)的原創(chuàng)性和先進性的同時，認為PMO作為一項共性技術(shù)，其推廣應(yīng)用將顯著提高我國連鑄產(chǎn)品均質(zhì)化水平，為我國由鋼鐵大國變?yōu)殇撹F強國做出重要貢獻，并進而提升我國鋼鐵制造業(yè)產(chǎn)品國際競爭力。翟啟杰更看重的就是專家們提到的第二類“貢獻”。他說：“在這么重要的領(lǐng)域里，我們團隊獲獎了，那反過來捫心自問，我們對冶金工業(yè)貢獻了什么？這份貢獻不應(yīng)該僅僅是一張獎勵證書，而是要切切實實地把這項技術(shù)更多地推廣到實際生產(chǎn)中，助力我國鋼鐵企業(yè)在鑄坯均質(zhì)化水平上處于國際領(lǐng)先水平?！?/p>

在翟啟杰看來，獲獎不是結(jié)束，而是一個新的開端。這項技術(shù)的推廣應(yīng)用，以及由這項技術(shù)而衍生出的相關(guān)技術(shù)的研發(fā)成了壓在這個團隊肩上的兩件大事。所以這位即將步入花甲之年的鋼鐵專家笑稱自己“已經(jīng)過了隨隨便便就可以開心”的年紀，現(xiàn)在更多地是感受到隨之而來的壓力，“我們有沒有對世界鋼鐵工業(yè)的共性關(guān)鍵技術(shù)，做出中國人自己的貢獻”。他希望，這項技術(shù)可以在更大范圍得到推廣應(yīng)用。

跨界人才龔永勇

一個成功團隊的發(fā)展史，必然是一群志同道合者的奮斗史?！拔覀儓F隊最可貴的就是，大家甘心當(dāng)老二、老三甚至老五，從沒人爭名譽。團隊就像一部機器，每個人都在自己崗位上做一個螺絲釘，做一個零部件，發(fā)揮自己的作用，這才讓我們的項目開花結(jié)果?！闭劦絇MO技術(shù)，不能不談到兩個至關(guān)重要的獲獎人，龔永勇、李仁興。學(xué)物理出身，喜歡做一些實用性強的技術(shù)——就憑借這樣的個性，龔永勇半路出家，跟著翟啟杰在項目中干了17年。用他的話說，“我們都挺喜歡搞技術(shù)，做實用性的東西，而不是僅僅在理論上”，因為這份緣，“翟老師來找我們，而我又對做應(yīng)用技術(shù)非常感興趣，我就跟著做了”。他開玩笑似地說，“那個時候還沒聽說團隊，就是一起干，干著干著興趣倍增”。以至于后來，龔永勇又邊干邊讀了翟啟杰的博士，“鋼鐵方面的知識都是后來學(xué)的”。如今，龔永勇既懂物理，又懂鋼鐵，成了一名名副其實的跨界人才。

在老師、也是同行者翟啟杰的眼里，龔永勇是個“智多星”，“他是學(xué)物理的，技術(shù)研發(fā)中遇到很多問題都是他的研究范圍，比如磁場、電流分布，電流與磁場對金屬的相互作用，從宏觀上的運動到微觀上的機制，都可以放手交給他做，而他總是有些奇思妙想冒出來”。最讓人驚奇的是，放下電腦，穿上工作服，龔永勇還可以扮演一名一線工人的角色。真可謂是解得了方程，干得了工程。

改革開放那年，適逢龔永勇初中畢業(yè)。他隨父母踏出山溝，來到省會城市并有幸考入全省最好的高中。讀高中時，一本愛因斯坦文集讓這位少年初嘗認識自然規(guī)律的趣味。帶著對物理理論的憧憬以及對技術(shù)發(fā)明的渴望，他選擇了中國科技大學(xué)近代物理系中最偏向于技術(shù)的核電子專業(yè)。這是一個既能滿足對自然世界奧秘的窺探，又可以實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的專業(yè)。攻讀研究生時，他同樣遵從自己的內(nèi)心，選擇了與物理基礎(chǔ)關(guān)聯(lián)的光學(xué)材料方向。

運用扎實的物理及電子學(xué)知識儲備，結(jié)合自己工作中的實踐，龔永勇在電子電路方面出色的才能得到彰顯。他在脈沖順序放電及結(jié)構(gòu)設(shè)計方面小試牛刀，申請了多項實用新型專利。但這些都僅僅是在技術(shù)層面的發(fā)明創(chuàng)造，在他看來，國人還是主要以學(xué)習(xí)國外的技術(shù)為主要手段。而在沒有理論指導(dǎo)下的技術(shù)創(chuàng)新只能是無本之木，無源之水。

為了給技術(shù)找到基礎(chǔ)的根源，工作后的他又重新回到大學(xué)并與翟啟杰相遇、相知。就像是一對“最佳CP”，翟啟杰提出的從電場到磁場再到超聲波以及電磁超聲波方面的一個接一個的技術(shù)難題，被龔永勇一個一個攻克。

在做項目基礎(chǔ)研究時，不但需要提供各種關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)支持，更需要在物理外場基礎(chǔ)研究方面進行理論分析。只有通過對各種外場的產(chǎn)生及作用方式的分析，并綜合各種物理外場的優(yōu)缺點，才有可能助力團隊提出“脈沖磁致振蕩”的全新概念。單從這一點上，翟啟杰就給予龔永勇極高的評價。而這些，都得益于龔永勇扎實的物理學(xué)功底。

在團隊獲得成功的時刻，龔永勇有了更深的體會：“也許現(xiàn)在看來這個技術(shù)并不復(fù)雜。大家也都知道，發(fā)明有時也僅僅是一次站在巨人肩膀上的幸運，但無論今后是否還能開發(fā)出更好、更先進的實用工業(yè)技術(shù)，基礎(chǔ)研究與綜合技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)合都將是社會發(fā)展的源泉?！?/p>

匠心至純李仁興

團隊的力量是無限的，大家相伴前行，才能披荊斬棘，攻克難關(guān)。提到那段苦苦堅守做科研的日子，團隊所有的成員都深有感觸。也許就是自己過完的苦日子，才不為外人所道也。而這些苦日子，團隊中就數(shù)李仁興過得最多，他也成了翟啟杰掛在嘴邊常常說起的“老黃牛”。

比喻雖樸實，但李仁興卻實實在在是一位踏實肯干、技能出色的工程師。他為人和善、工作勤懇，在團隊和學(xué)生中樹立了很高的威信。學(xué)生們說：“在生活和工作中，我們還從未見過李老師生氣的樣子，遇到問題時，他總是以思考代替埋怨。”實驗室的工作繁復(fù)而細致，李仁興總是事無巨細，力爭做到精準，無愧于特級實驗技術(shù)總監(jiān)的稱謂。

這位衣著樸素、雙手沾滿油灰的工程師，幾乎把全部的精力都投入在實驗室。他在脈沖電源研制中的創(chuàng)造性貢獻和精益求精的工作，保證了PMO技術(shù)應(yīng)用中脈沖電源零故障。李仁興是地地道道的上海人，幾乎所有的朋友、親戚圈都在上海，但他幾乎從沒有個人應(yīng)酬。90%節(jié)假日，他都泡在實驗室、辦公室、生產(chǎn)現(xiàn)場，要不就在外出差。

據(jù)他的學(xué)生說：“我們課題組人特別多，有關(guān)實驗室的事李老師都要親自過問，忙起來就像個陀螺，風(fēng)風(fēng)火火，但卻總是粗中有細，謹慎穩(wěn)妥。”學(xué)生回憶說，“記得他主持完成的國內(nèi)外首個脈沖磁致振蕩結(jié)晶器要在工廠進行中試實驗，臨近設(shè)備運抵工廠前，李老師還連續(xù)幾日在實驗室運行設(shè)備，測試水溫，進、出水壓，脈沖頻率、脈沖寬度等，生怕哪個環(huán)節(jié)出錯。”

對學(xué)術(shù)精益求精、對工作無私奉獻——他感染了每一位與他共事的人，也將這些優(yōu)良的作風(fēng)傳遞給了他帶過的每一個學(xué)生。

翟啟杰每每回憶起一件事，心頭就會一陣哽咽。有一次，李仁興在搬運實驗裝備時去扶要倒的電源箱，一不小心弄傷手指，兩個手指當(dāng)場骨折，血肉模糊。當(dāng)時，學(xué)生看到后就馬上就拿起手機給翟啟杰打電話，當(dāng)場被李仁興喝止住：“給翟老師打電話干什么？翟老師這個人，你給他打電話，他肯定馬上就過來了，他那么多事情要做，你讓他過來干嗎！”學(xué)生聽完懵了，李仁興解釋說，自己晚些時候再告訴翟老師。誰知他獨自去醫(yī)院縫好針，包扎好傷口，休養(yǎng)得差不多好了，李仁興也沒和他說。后來因為發(fā)現(xiàn)李仁興幾天沒像往常一樣早早來上班，翟啟杰才從同事那里得知他受傷的事。翟啟杰知道，李仁興是怕他擔(dān)心、怕他為了自己的事情耽誤工作。

發(fā)明創(chuàng)造改變著人類生活，并推動著人類文明不斷進步。國家技術(shù)發(fā)明獎是對重大技術(shù)發(fā)明的獎勵，突出了從無到有的原創(chuàng)性和領(lǐng)先于同類技術(shù)的先進性。翟啟杰希望，這項技術(shù)可以在更大范圍得到推廣應(yīng)用，為中國乃至世界鋼鐵冶金行業(yè)的發(fā)展進步做出獨有的貢獻。

編后：

翟啟杰帶領(lǐng)CAST團隊團結(jié)奮進，他們是一群徜徉在科研王國的智者，不帶任何功利色彩、快樂而有興趣地做科研，在求知創(chuàng)新中尋找到滿足感和幸福感。對于科研工作者來說，這才是最難能可貴的。翟啟杰說，PMO技術(shù)成果屬于CAST團隊的每一個人，包括現(xiàn)在還在這里工作和學(xué)習(xí)的老師和學(xué)生，也包括已經(jīng)退休的老師和畢業(yè)的學(xué)生。雖然他們的名字沒有出現(xiàn)在獲獎名單里，但是卻刻在我的心里。他說，“和一個家庭一樣，一個團隊也有生命周期。團隊的成員成長起來了，我退休了，可能過一些年我們的團隊也就不存在了。但是，如果這個團隊的文化得以傳承，這個團隊的科學(xué)貢獻能在行業(yè)發(fā)展中留下痕跡，這個團隊就可以引以為豪。我并不在意我本人和我們團隊獲得多少榮譽，我在意的是我們的技術(shù)一直在被使用，并被后人發(fā)展。”