郝曉鵬 超級工程背后的自主創(chuàng)新之路

趙漢琪

取向電工鋼是電力行業(yè)重要的軟磁材料，被譽為“鋼鐵行業(yè)皇冠上的明珠”。高性能取向電工鋼項目（簡稱“取向二期項目”）就是為生產(chǎn)更薄更高規(guī)格的“明珠”而建的專業(yè)化生產(chǎn)線。

21個月夙興夜寐、兢兢業(yè)業(yè)；637天披荊斬棘，精益求精。今年4月19日，世界首條具備100%薄規(guī)格、高磁感取向電工鋼專業(yè)化生產(chǎn)線在北京首鋼股份有限公司（簡稱“首鋼股份”）竣工投產(chǎn)。“高性能取向電工鋼項目是凝聚首鋼電工鋼十余年生產(chǎn)組織、工藝創(chuàng)新、設(shè)備運維的辛勤汗水與智慧結(jié)晶的精品工程?！笔卒摳咝阅苋∠螂姽や擁椖拷M長、首鋼股份智新電磁公司首席工程師郝曉鵬如是說。

熟悉郝曉鵬的人都說，他身上時刻散發(fā)著一種讓人覺得安穩(wěn)踏實的氣質(zhì)，只要看到了他，很多問題都會迎刃而解。十五年如一日，他深耕取向電工鋼領(lǐng)域，帶領(lǐng)團隊突破技術(shù)壁壘、開展技術(shù)攻關(guān)、創(chuàng)新工程組織模式，用擔(dān)當和奉獻為敢為人先的首鋼人寫下了生動注腳，為首鋼電工鋼持續(xù)鞏固行業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢和高質(zhì)量發(fā)展注入全新動能。

破譯行業(yè)“黑匣子”

2008年，從燕山大學(xué)自動化專業(yè)畢業(yè)的郝曉鵬走進首鋼大家庭。作為首鋼電工鋼領(lǐng)域首批探索者中的一員，他已在取向電工鋼領(lǐng)域深耕15載，尤其對高溫脫碳退火工序具有獨到見解。

環(huán)形爐，全稱取向電工鋼高溫環(huán)形退火爐，是一個直徑60余米，載重數(shù)千余噸，能同時裝載100卷取向電工鋼的大家伙。其設(shè)計的關(guān)鍵核心技術(shù)一直掌握在外方手中，業(yè)內(nèi)常把環(huán)形爐稱為“黑匣子”。鋼卷從入爐到出爐歷時7天，關(guān)鍵工藝控制指標要求極為苛刻；作為高磁感取向電工鋼規(guī)?；a(chǎn)的關(guān)鍵核心機組之一，環(huán)形爐的最大特點就是要保持長周期高水平的順穩(wěn)。

取向一期工程環(huán)形爐的設(shè)備進口率高達85%，甚至連一顆螺絲都是進口貨。早在首鋼1#環(huán)形爐投產(chǎn)伊始，環(huán)形爐底板溫度異常波動長期得不到有效控制，爐況問題一度成為制約取向電工鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵一環(huán)，久攻不下。面對銅墻鐵壁般的技術(shù)封鎖和寥寥無幾的行業(yè)信息，作為技術(shù)帶頭人的郝曉鵬埋頭鉆研自動化控制模型，反復(fù)模擬時序控制，反復(fù)推翻論證再重建模型。模型測試期間，為了跟蹤參數(shù)變化，他常常一干就是一整夜。

回憶那段時光，郝曉鵬依然印象深刻?！皼]參考，沒經(jīng)驗，不敢動，真是每一步都在摸著石頭過河。”

經(jīng)過夜以繼日的鉆研和摸索，郝曉鵬最終成功開發(fā)出“電工鋼環(huán)形爐燃燒系統(tǒng)區(qū)間補償平衡控制技術(shù)”，并形成一整套取向電工鋼高溫退火工序核心控制參數(shù)，溫度場平衡控制技術(shù)取得重大突破，為后續(xù)取向產(chǎn)品質(zhì)量提升掃平關(guān)鍵障礙。郝曉鵬開發(fā)的算法模型沿用至今，仍被技術(shù)人員親切地稱為“P”（Peng）式算法。如今溫度場控制模型已歷經(jīng)十余年不斷淬煉和再優(yōu)化，環(huán)形爐溫度場平衡控制技術(shù)為高質(zhì)量的電工鋼生產(chǎn)發(fā)揮重要作用。

2021年，取向二期項目全面開工，郝曉鵬任項目組長。伴隨著國外全面限制電工鋼環(huán)形爐技術(shù)輸出，首鋼環(huán)形爐迎來了首次100%自主集成、自主安裝、自主調(diào)試的集成之路。項目啟動之初，雖然面臨著巨大壓力，但郝曉鵬暗下決心，“必須解決環(huán)形爐國產(chǎn)化的難題，一定要以這次自主集成為契機，把3#環(huán)形爐建成新一代最先進、最高效的環(huán)形爐”。

3#環(huán)形爐作為首鋼高性能取向電工鋼項目的核心工程，代表著電工鋼領(lǐng)域的最高水平，是具有高難度和高技術(shù)含量的生產(chǎn)線。為確保每一個過程環(huán)節(jié)質(zhì)量受控，郝曉鵬從工藝論證、設(shè)備制造、系統(tǒng)離線測試等初始環(huán)節(jié)開始，便對每一個核心工序開展了全過程的質(zhì)量跟蹤。從關(guān)鍵程序突破到系統(tǒng)性通訊測試，從設(shè)備安裝到功能調(diào)試全部自主開展并獨立完成。

“青年之字典，無‘困難之字；青年之口頭，無‘障礙之語?！崩畲筢撓壬倪@句話，始終激勵著郝曉鵬頂住壓力，穩(wěn)扎穩(wěn)打。作為項目組長和技術(shù)帶頭人，他自主編程、自主調(diào)試，系統(tǒng)攻關(guān)，進行了大量聯(lián)鎖優(yōu)化和設(shè)備升級改造，帶頭突破解決3#環(huán)形爐DCS系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)通訊、燃燒溫度場平衡等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

郝曉鵬介紹，機械方面，項目組以設(shè)備精度為突破口，將輥組制造標準提高至國標的2倍，通過創(chuàng)新攻關(guān)將關(guān)鍵設(shè)備安裝精度提高至標準的8倍，尤其在設(shè)備聯(lián)調(diào)期間，更是創(chuàng)造性地實現(xiàn)了驅(qū)動系統(tǒng)同步性達到設(shè)計標準的10倍。軟件方面，完全依靠自主力量完成了旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、接頭系統(tǒng)和保護氣氛供給系統(tǒng)全部源程序的二次設(shè)計開發(fā)，全新設(shè)計的接頭切換系統(tǒng)完全顛覆了原有的外方技術(shù)方案，整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較原國外設(shè)計“領(lǐng)先了整整一代”。

“我們可以驕傲地說，這是截至目前國內(nèi)最領(lǐng)先的電工鋼環(huán)形爐控制系統(tǒng)?！弊罱K，3#環(huán)形爐DCS全系統(tǒng)離線集成測試1次試車成功，實現(xiàn)了臺車控制精度100%全部達標，徹底打破了取向電工鋼環(huán)形爐必須由國外主導(dǎo)的“神話”。

投產(chǎn)后的3#環(huán)形爐設(shè)備國產(chǎn)化率由15%提升至97%，運行效率較國外設(shè)計提升了32%，投資強度大幅降低。首次實現(xiàn)了電工鋼環(huán)形爐100%自主集成、自主編程、自主安裝調(diào)試，將新一代環(huán)形爐核心技術(shù)牢牢掌握在了首鋼人自己手中。

捅破“卡脖子”的窗戶紙

DCL（脫碳退火）機組是取向電工鋼工藝控制的關(guān)鍵工序，電工鋼將在這里完成脫碳、滲氮、涂層等關(guān)鍵工藝步驟，是實現(xiàn)對產(chǎn)品的板型尺寸、磁感、鐵損等多項性能指標精準控制的關(guān)鍵產(chǎn)線。從上卷到爐區(qū)再到卷取下線，產(chǎn)線長達數(shù)百米。每個單體設(shè)備的動作精度，前后工序的銜接速度，哪怕是每組輥具的夾送力度，都將在產(chǎn)品性能和生產(chǎn)效率上有直觀體現(xiàn)。郝曉鵬介紹，由于老產(chǎn)線的出口設(shè)計均為單卷取，由此帶來的產(chǎn)線效率瓶頸、帶尾質(zhì)量缺陷一直無法攻克，尤其是在環(huán)形爐提速之后，這個矛盾就更加突出。

產(chǎn)能就是效益。早在取向二期項目設(shè)計之初，郝曉鵬和項目團隊就瞄準了工藝匹配度最好的雙卷取高速穿帶技術(shù)方案。經(jīng)過前期大量的機理研究，全面梳理制約產(chǎn)線提升的工藝難點，進行了多項卓有成效的改善優(yōu)化，效果顯著。但是，不降速雙卷取難題一直未成功攻克，成為推進產(chǎn)線效率效益提升的“卡脖子”難題。為找到全新設(shè)計思路，郝曉鵬帶領(lǐng)項目組開展了大量機理研究、建模攻關(guān)和上千次模擬測試。

“核心技術(shù)的尖端往往就是一層窗戶紙”，郝曉鵬說，“在一次卡鋼測試時，我們偶然捕捉到某電磁設(shè)備在上電過程中存在一個毫秒級的時間差，于是隨即對電磁設(shè)備進行了二次邏輯分組和毫秒級的高精度控制，一舉突破高速穿帶的難題”。德國設(shè)計專家在視頻會議中由衷贊嘆：“這是我從業(yè)30年來見過的最完美的技術(shù)方案，也是首鋼智慧的最好證明。”

郝曉鵬介紹，通過自主創(chuàng)新，項目團隊將取向電工鋼脫碳工藝速度提升至業(yè)內(nèi)最高水平，單條機組機時效率提升27%，實現(xiàn)了出口高速涂層剪切不停車的雙卷取重大改進，填補了行業(yè)空白，有效鞏固了首鋼在取向電工鋼領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

如果說DCL機組雙卷取高速穿帶是匠心獨運、行業(yè)首創(chuàng)的關(guān)鍵核心技術(shù)，那么FCL（拉伸平整）機組成功開發(fā)的“單點進線”涂層工藝同樣是巧奪天工、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的前沿科技。

作為生產(chǎn)的最后一道工序，取向電工鋼在FCL機組將經(jīng)過開卷、清洗、涂層、退火、卷取下線等多個工藝環(huán)節(jié)。作為重要的工藝控制點之一，涂層質(zhì)量不僅直接影響產(chǎn)品層間電阻這一關(guān)鍵性能指標，涂機的運行狀態(tài)同樣會對產(chǎn)線效率帶來嚴重影響。郝曉鵬直言不諱：“取向一期工程時，外方的設(shè)計我們還只能照搬照用。由于熱拉伸平整機組老產(chǎn)線涂機的外方設(shè)計缺陷，導(dǎo)致涂層質(zhì)量不穩(wěn)定，長期制約著機組生產(chǎn)。在取向二期，這類‘卡了我們十幾年的難題必須解決！”

電工鋼絕緣涂液是黏稠的膠狀液體，通過高速運行的涂輥，在帶鋼兩面同時均勻涂上薄如蟬翼的涂層。除此之外，苛刻的環(huán)境溫度要求，更讓涂層工藝變得難上加難。另外，由于帶鋼在涂層過程中與機組水平線存在一定夾角，這就要求上下涂輥的中心線也要隨之傾斜，始終與帶鋼保持垂直，才能保證涂層質(zhì)量。經(jīng)過長期攻關(guān)和大量改善優(yōu)化，項目團隊破譯了一個又一個“工藝密碼”，牢牢掌握取向電工鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵涂層技術(shù)。

但是，傳統(tǒng)涂機由于“兩點進線”結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷帶來的“卡脖子”難題一直未能解決?！靶聶C組不能帶著老問題上線，雙涂機‘單點進線的設(shè)想必須實現(xiàn)。”為了在僅20余米寬的老廠房內(nèi)將雙涂機“單點進線”的設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實，團隊先后提出多套方案，均因機組寬度限制被迫放棄。

正當大家一籌莫展之際，恰逢神舟十四號飛船與天宮一號成功對接?！巴繖C采用對接的方式是不是可行呢？”郝曉鵬帶領(lǐng)團隊跳出思維定式，提出打造涂機平臺，以大平臺為承載，涂機軌道與主軌道“交會對接”，實現(xiàn)單點進線的行業(yè)首創(chuàng)方案。在大幅提高涂層表面質(zhì)量穩(wěn)定性的同時，機組工藝速度大幅提升，單條機組機時效率提升15%。

破舊立新的創(chuàng)新之路，注定道阻且長，但也是助力首鋼高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。3#FCL機組大平臺“單點進線”涂層系統(tǒng)的順利上線，不僅為產(chǎn)線工藝速度刷新紀錄打下堅實基礎(chǔ)，也在助力機組在降低維護成本、產(chǎn)品質(zhì)量提升、生產(chǎn)效率提升等多個方面取得了顯著效果，為首鋼電工鋼持續(xù)提升產(chǎn)品競爭力、不斷鞏固行業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢注入了全新動能。

“一期工程時，對于外方的設(shè)計我們只能照搬照用，二期工程外方要完全跟著我們的設(shè)計理念走、按照我們的技術(shù)要求做，很多時候，外方會疑惑地問我們?yōu)槭裁催@么改？我們的答案非常簡單——Its a secret！”郝曉鵬既自信又自豪。

逢山開路 遇水架橋

“推動工程優(yōu)質(zhì)高效建設(shè)，是項目組的歷史使命，早一天投產(chǎn)就能早日見到效益，這對項目組是一個很大的誘惑，工期非常緊張，我們必須分秒必爭。”郝曉鵬說。

“分秒必爭”談何容易，多少人背后的付出置換出分分秒秒，才能推動工程的穩(wěn)步向前。郝曉鵬和妻子都奮戰(zhàn)在電工鋼生產(chǎn)一線，工作非常忙碌，家常便飯的“加班”讓他們無暇顧及孩子。他們把孩子寄養(yǎng)在小區(qū)的一個“小飯桌”，以解決孩子吃飯和輔導(dǎo)作業(yè)的問題，夫妻倆誰下班早，誰就去“小飯桌”把孩子接回來。

帶著這股執(zhí)著的勁頭，郝曉鵬牢固樹立“保工期就是保效益”的責(zé)任意識，帶領(lǐng)取向二期項目團隊全力搶天時、趕工期、抓進度、保節(jié)點。管理體量如此之大的工程就像指揮一場持久戰(zhàn)，不僅考驗著各參建單位的“戰(zhàn)斗意志”，更考驗著“指戰(zhàn)員”的組織智慧。

經(jīng)過多次研討和論證，郝曉鵬帶領(lǐng)團隊確定了“1+2+N”的總體施工方案。即以環(huán)形爐機組建設(shè)為核心，脫碳退火機組、熱拉伸平整機組兩條主線建設(shè)為重點，公輔系統(tǒng)并行推進。“只要先把環(huán)形爐這個‘橋頭堡攻下來，產(chǎn)線推進便有了‘坐標點和‘參照物，所有處理線和配套產(chǎn)線都以環(huán)形爐的建設(shè)和熱試進度為參考，統(tǒng)籌安排、精準分配施工力量，以單機突破帶動全線貫通，最終獲得全局勝利。”在項目推進會上，郝曉鵬這樣鼓勵大家。

2022年下半年，正值新冠肺炎疫情防控最吃勁的關(guān)鍵階段。管控期間，郝曉鵬克服工程建設(shè)和生產(chǎn)運行深度交叉影響，開展“手術(shù)刀”式精準控制。一旦解除管控具備澆筑條件，便集中發(fā)力，晝夜奮戰(zhàn)，24小時搶抓澆筑和土方外運等施工窗口期。3#環(huán)形爐土建施工歷時92天，累計澆筑混凝土20000余噸，創(chuàng)造了電工鋼行業(yè)環(huán)形爐土建工程建設(shè)的“首鋼速度”。

疫情管控期間，大量設(shè)備滯留在高速口，眼看“近在咫尺”的設(shè)備卻不能入廠安裝，每個人都焦急萬分?！奥肥撬赖模耸腔畹?，就算是肩扛人抬也要把設(shè)備運進來！”項目組不等不靠、竭盡所能，通過組織設(shè)備汽運改火運、高速換車頭等措施，保證了現(xiàn)場建安施工不間斷、不窩工。2022年11月10日，3#環(huán)形爐提前五天點火烘爐，極大鼓舞了工程組的士氣。

2022年12月，4#DCL機組調(diào)試現(xiàn)場一片焦灼，本應(yīng)該在11月份就到現(xiàn)場的外方服務(wù)專家因疫情遲遲無法入境，還有一批重要的調(diào)試設(shè)備也在進口通關(guān)環(huán)節(jié)被無限期推遲。

怎么辦？調(diào)試已經(jīng)延期一個月，再等下去，節(jié)點不保，最后的工期就守不住了。項目組所有人都心急如焚，郝曉鵬和調(diào)試組負責(zé)人劉傳鵬在對整體工期計劃仔仔細細地研究了一遍又一遍后，最終提出一個想法：“如果老外來不了，咱就自己調(diào)！”面對一條全新的產(chǎn)線，面對連外方專家都感到陌生的“新產(chǎn)品”，項目組沒有退路?！啊ＷC后墻不倒是原則，是底線，是責(zé)任?！焙聲赠i的話擲地有聲。

很快，一個由“專業(yè)技術(shù)+點檢+維護”組成的聯(lián)合調(diào)試團隊立即組建。首當其沖要解決的難題就是調(diào)試設(shè)備的短缺。由于廠家調(diào)試設(shè)備遲遲到不了現(xiàn)場，調(diào)試組只能利用機組計算機備件和類似的軟件“混搭”成一個臨時工作站，打響了調(diào)試工期搶奪戰(zhàn)。2023年2月10日，4#DCL機組在工期推遲一個月的不利情形下，仍然實現(xiàn)了按時點火烘爐，一次成功。

聚沙成塔，國之重器的背后正是由點滴創(chuàng)新匯聚而成。據(jù)統(tǒng)計，工程建設(shè)期間，項目累計完成關(guān)鍵設(shè)備創(chuàng)新改造78項，16項技術(shù)行業(yè)首創(chuàng)，優(yōu)化改造一步到位。2023年4月19日，首鋼高性能取向電工鋼項目投產(chǎn)暨取向軟磁材料全球首發(fā)儀式順利舉行，15SQF1250和23SQGD085LS兩款取向電工鋼產(chǎn)品全球首發(fā)，世界首條具備100%超薄規(guī)格高磁感取向電工鋼專業(yè)化生產(chǎn)線竣工投產(chǎn)，提前5個月交上了建設(shè)“首鋼鋼鐵業(yè)示范工程”的滿分答卷。

艱難方顯勇毅，磨礪始得玉成?；貞浉咝阅苋∠螂姽や擁椖拷ㄔO(shè)的637天，郝曉鵬依然心潮涌動、思緒萬千。那凝神記錄的每一項數(shù)據(jù)，踏勘過的每一個腳印，檢查過的每一個螺絲，堅持的每一個標準都深植于心。作為新時代首鋼人，郝曉鵬和項目團隊逢山開路、遇水架橋，為不悔的理想接續(xù)奮斗，續(xù)寫“首鋼奇跡”！

責(zé)任編輯 張惠清