产学研“并肩跑”，钢材“净”起来
——提高科技创新对经济增长的贡献率系列报道之一
10月8日上午，河钢集团邯钢公司技术中心扫描电镜室内，重轨研发中心正高级工程师郭朝军正在进行高速轨的夹杂物检测分析工作。
“这类尺寸小于5微米的非金属夹杂物，对高速轨性能影响微乎其微，完全符合我们百米高速轨的质量标准。”郭朝军指着屏幕上的一组图像对记者说。
非金属夹杂物，是高端钢材的“卡脖子”问题。
“影响钢材产品质量和服役性能的难题中，三分之一以上由夹杂物引发。”郭朝军打了个比方，它就像血管里的血栓，平时难察觉，特殊情况下，就会成为裂纹滋生的起点，极易引发断裂，甚至造成事故。
控制它，是世界性难题：数量近极限，去除困难；成分定制化改性难；全流程预报控制精度低……历史上，我国高速轨、高端轴承钢、核电用钢等关键材料依赖进口。
郭朝军难忘多年前赴德国的一次考察。当地某菜刀品牌提出“每卖出一把，就意味着失去一位客户”，因为钢材洁净度极高，使用时间久。而当时国产钢材制作的菜刀用二三十年就刃口失效。“为什么他们的菜刀能用百年，我们的却不能？”郭朝军开始思索其中蕴含的大课题。
2015年，北京科技大学、邯钢等7家单位组成联合攻关团队，向生产高洁净度钢材发起冲锋。
“高校院所回答‘为什么’，破解机理；企业解决‘怎么做’，把方案变产线工艺；下游用户检验‘好不好用’，推动重大工程应用。”郭朝军说，多方明确任务书，将创新链条上的“接力跑”，转向围绕同一个目标“并肩跑”。
第一道难关是理论认知。传统认识停留在“有了就去掉”。团队决定从夹杂物的“一生”入手：怎么形核、长大、去除？摸透全周期规律，才能找到办法。
高校擅长机理建模，企业掌握现场数据。
在邯钢，针对高速轨、汽车板等产品所用的十几种不同钢种，科研人员逐一开展试验，跟踪每一道工序，每个钢种的工业试验至少需要一个月。此后数年，他们反复取样，采集了海量工艺数据，为完善钢中夹杂物形核、长大、去除的全周期基础理论提供了坚实的数据支撑。
理论突破之后，团队将夹杂物的去除拆解成一道道工序、一个个环节，开发出全流程多级去除关键技术。
仅“去除”还不够，有些钢种需要“改性”——把有害的夹杂物变成无害的形态。比如铝脱氧钢中常见的氧化铝，硬而脆，危害极大。向钢水精准喂入钙线，可将其改造成低熔点铝酸钙，不仅无害，反而有利于改善钢材性能。
“钙处理就像炒菜放盐。”郭朝军说，喂入量和时机必须拿捏好，加少了无法改性，加多了产生新有害夹杂，窗口期很窄，不同钢种“火候”完全不同。
团队迎难而上，开发出铝脱氧钢精准钙处理技术，通过大量实验与模拟，为不同钢种找到“黄金配比”。针对无铝脱氧钢，又开发出合金化—渣精炼协同改性技术，实现夹杂物成分定制化控制。
“每次试验都像在黑暗中摸索。”郭朝军说，最初多喂钙，一个半小时后连铸可浇性变差，三四百吨产品报废。反复摸索两年，才找到适合不同钢种的配比。
经过多年产学研协同攻关，团队形成了具有自主知识产权的高品质钢洁净化制备关键技术体系，项目共获得授权发明专利41件，其中3件为国际专利。
技术成果很快从实验室走向了生产线。在邯钢，该技术已应用于高速轨、汽车板等高端产品的生产。截至目前，项目成果已推广至30余家钢铁企业，覆盖150多个钢种。
更让团队骄傲的是，高洁净度钢材还走进大国重器。在核电领域，反应堆压力容器用上国产高品质钢；新能源汽车驱动电机，高牌号电工钢让电动汽车“心脏”跳动更有力。今年7月，项目获得国家科学技术进步奖二等奖。