青春在京西 筑梦建新功｜郝晓鹏：超级工程背后的自主创新之路

　　取向电工钢是电力行业重要的软磁材料，被誉为“钢铁行业皇冠上的明珠”。高性能取向电工钢项目（简称“取向二期项目”）就是为生产更薄更高规格的“明珠”而建的专业化生产线。郝晓鹏21个月夙兴夜寐、兢兢业业；637天披荆斩棘，精益求精。今年4月19日，世界首条具备100%薄规格、高磁感取向电工钢专业化生产线在北京首钢股份有限公司（简称“首钢股份”）竣工投产。“高性能取向电工钢项目是凝聚首钢电工钢十余年生产组织、工艺创新、设备运维的辛勤汗水与智慧结晶的精品工程。”首钢高性能取向电工钢项目组长、首钢股份智新电磁公司首席工程师郝晓鹏如是说。熟悉郝晓鹏的人都说，他身上时刻散发着一种让人觉得安稳踏实的气质，只要看到了他，很多问题都会迎刃而解。十五年如一日，他深耕取向电工钢领域，带领团队突破技术壁垒、开展技术攻关、创新工程组织模式，用担当和奉献为敢为人先的首钢人写下了生动注脚，为首钢电工钢持续巩固行业领先优势和高质量发展注入全新动能。破译行业“黑匣子”2008年，从燕山大学自动化专业毕业的郝晓鹏走进首钢大家庭。作为首钢电工钢领域首批探索者中的一员，他已在取向电工钢领域深耕15载，尤其对高温脱碳退火工序具有独到见解。环形炉，全称取向电工钢高温环形退火炉，是一个直径60余米，载重数千余吨，能同时装载100卷取向电工钢的大家伙。其设计的关键核心技术一直掌握在外方手中，业内常把环形炉称为“黑匣子”。钢卷从入炉到出炉历时7天，关键工艺控制指标要求极为苛刻；作为高磁感取向电工钢规模化生产的关键核心机组之一，环形炉的最大特点就是要保持长周期高水平的顺稳。取向一期工程环形炉的设备进口率高达85%，甚至连一颗螺丝都是进口货。早在首钢1#环形炉投产伊始，环形炉底板温度异常波动长期得不到有效控制，炉况问题一度成为制约取向电工钢生产的关键一环，久攻不下。面对铜墙铁壁般的技术封锁和寥寥无几的行业信息，作为技术带头人的郝晓鹏埋头钻研自动化控制模型，反复模拟时序控制，反复推翻论证再重建模型。模型测试期间，为了跟踪参数变化，他常常一干就是一整夜。回忆那段时光，郝晓鹏依然印象深刻。“没参考，没经验，不敢动，真是每一步都在摸着石头过河。”经过夜以继日的钻研和摸索，郝晓鹏最终成功开发出“电工钢环形炉燃烧系统区间补偿平衡控制技术”，并形成一整套取向电工钢高温退火工序核心控制参数，温度场平衡控制技术取得重大突破，为后续取向产品质量提升扫平关键障碍。郝晓鹏开发的算法模型沿用至今，仍被技术人员亲切地称为“P”（Peng）式算法。如今温度场控制模型已历经十余年不断淬炼和再优化，环形炉温度场平衡控制技术为高质量的电工钢生产发挥重要作用。2021年，取向二期项目全面开工，郝晓鹏任项目组长。伴随着国外全面限制电工钢环形炉技术输出，首钢环形炉迎来了首次100%自主集成、自主安装、自主调试的集成之路。项目启动之初，虽然面临着巨大压力，但郝晓鹏暗下决心，“必须解决环形炉国产化的难题，一定要以这次自主集成为契机，把3#环形炉建成新一代最先进、最高效的环形炉”。3#环形炉作为首钢高性能取向电工钢项目的核心工程，代表着电工钢领域的最高水平，是具有高难度和高技术含量的生产线。为确保每一个过程环节质量受控，郝晓鹏从工艺论证、设备制造、系统离线测试等初始环节开始，便对每一个核心工序开展了全过程的质量跟踪。从关键程序突破到系统性通讯测试，从设备安装到功能调试全部自主开展并独立完成。“青年之字典，无‘困难’之字；青年之口头，无‘障碍’之语。”李大钊先生的这句话，始终激励着郝晓鹏顶住压力，稳扎稳打。作为项目组长和技术带头人，他自主编程、自主调试，系统攻关，进行了大量联锁优化和设备升级改造，带头突破解决3#环形炉DCS系统架构、数据通讯、燃烧温度场平衡等关键技术瓶颈。郝晓鹏介绍，机械方面，项目组以设备精度为突破口，将辊组制造标准提高至国标的2倍，通过创新攻关将关键设备安装精度提高至标准的8倍，尤其在设备联调期间，更是创造性地实现了驱动系统同步性达到设计标准的10倍。软件方面，完全依靠自主力量完成了旋转系统、燃烧系统、接头系统和保护气氛供给系统全部源程序的二次设计开发，全新设计的接头切换系统完全颠覆了原有的外方技术方案，整体网络架构较原国外设计“领先了整整一代”。“我们可以骄傲地说，这是截至目前国内最领先的电工钢环形炉控制系统。”最终，3#环形炉DCS全系统离线集成测试1次试车成功，实现了台车控制精度100%全部达标，彻底打破了取向电工钢环形炉必须由国外主导的“神话”。投产后的3#环形炉设备国产化率由15%提升至97%，运行效率较国外设计提升了32%，投资强度大幅降低。首次实现了电工钢环形炉100%自主集成、自主编程、自主安装调试，将新一代环形炉核心技术牢牢掌握在了首钢人自己手中。捅破“卡脖子”的窗户纸 DCL（脱碳退火）机组是取向电工钢工艺控制的关键工序，电工钢将在这里完成脱碳、渗氮、涂层等关键工艺步骤，是实现对产品的板型尺寸、磁感、铁损等多项性能指标精准控制的关键产线。从上卷到炉区再到卷取下线，产线长达数百米。每个单体设备的动作精度，前后工序的衔接速度，哪怕是每组辊具的夹送力度，都将在产品性能和生产效率上有直观体现。郝晓鹏介绍，由于老产线的出口设计均为单卷取，由此带来的产线效率瓶颈、带尾质量缺陷一直无法攻克，尤其是在环形炉提速之后，这个矛盾就更加突出。疫情驻厂工程组7人小分队，左四为郝晓鹏产能就是效益。早在取向二期项目设计之初，郝晓鹏和项目团队就瞄准了工艺匹配度最好的双卷取高速穿带技术方案。经过前期大量的机理研究，全面梳理制约产线提升的工艺难点，进行了多项卓有成效的改善优化，效果显著。但是，不降速双卷取难题一直未成功攻克，成为推进产线效率效益提升的“卡脖子”难题。为找到全新设计思路，郝晓鹏带领项目组开展了大量机理研究、建模攻关和上千次模拟测试。“核心技术的尖端往往就是一层窗户纸”，郝晓鹏说，“在一次卡钢测试时，我们偶然捕捉到某电磁设备在上电过程中存在一个毫秒级的时间差，于是随即对电磁设备进行了二次逻辑分组和毫秒级的高精度控制，一举突破高速穿带的难题”。德国设计专家在视频会议中由衷赞叹：“这是我从业30年来见过的最完美的技术方案，也是首钢智慧的最好证明。”郝晓鹏介绍，通过自主创新，项目团队将取向电工钢脱碳工艺速度提升至业内最高水平，单条机组机时效率提升27%，实现了出口高速涂层剪切不停车的双卷取重大改进，填补了行业空白，有效巩固了首钢在取向电工钢领域的技术领先优势。如果说DCL机组双卷取高速穿带是匠心独运、行业首创的关键核心技术，那么FCL（拉伸平整）机组成功开发的“单点进线”涂层工艺同样是巧夺天工、引领行业发展的前沿科技。作为生产的最后一道工序，取向电工钢在FCL机组将经过开卷、清洗、涂层、退火、卷取下线等多个工艺环节。作为重要的工艺控制点之一，涂层质量不仅直接影响产品层间电阻这一关键性能指标，涂机的运行状态同样会对产线效率带来严重影响。郝晓鹏直言不讳：“取向一期工程时，外方的设计我们还只能照搬照用。由于热拉伸平整机组老产线涂机的外方设计缺陷，导致涂层质量不稳定，长期制约着机组生产。在取向二期，这类‘卡’了我们十几年的难题必须解决！”电工钢绝缘涂液是黏稠的胶状液体，通过高速运行的涂辊，在带钢两面同时均匀涂上薄如蝉翼的涂层。除此之外，苛刻的环境温度要求，更让涂层工艺变得难上加难。另外，由于带钢在涂层过程中与机组水平线存在一定夹角，这就要求上下涂辊的中心线也要随之倾斜，始终与带钢保持垂直，才能保证涂层质量。经过长期攻关和大量改善优化，项目团队破译了一个又一个“工艺密码”，牢牢掌握取向电工钢生产的关键涂层技术。但是，传统涂机由于“两点进线”结构设计缺陷带来的“卡脖子”难题一直未能解决。“新机组不能带着老问题上线，双涂机‘单点进线’的设想必须实现。”为了在仅20余米宽的老厂房内将双涂机“单点进线”的设想变为现实，团队先后提出多套方案，均因机组宽度限制被迫放弃。正当大家一筹莫展之际，恰逢神舟十四号飞船与天宫一号成功对接。“涂机采用对接的方式是不是可行呢？”郝晓鹏带领团队跳出思维定式，提出打造涂机平台，以大平台为承载，涂机轨道与主轨道“交会对接”，实现单点进线的行业首创方案。在大幅提高涂层表面质量稳定性的同时，机组工艺速度大幅提升，单条机组机时效率提升15%。破旧立新的创新之路，注定道阻且长，但也是助力首钢高质量发展的必由之路。3#FCL机组大平台“单点进线”涂层系统的顺利上线，不仅为产线工艺速度刷新纪录打下坚实基础，也在助力机组在降低维护成本、产品质量提升、生产效率提升等多个方面取得了显著效果，为首钢电工钢持续提升产品竞争力、不断巩固行业领先优势注入了全新动能。“一期工程时，对于外方的设计我们只能照搬照用，二期工程外方要完全跟着我们的设计理念走、按照我们的技术要求做，很多时候，外方会疑惑地问我们为什么这么改？我们的答案非常简单——It's a secret！”郝晓鹏既自信又自豪。逢山开路 遇水架桥“推动工程优质高效建设，是项目组的历史使命，早一天投产就能早日见到效益，这对项目组是一个很大的诱惑，工期非常紧张，我们必须分秒必争。”郝晓鹏说。郝晓鹏（中）和同事研究图纸“分秒必争”谈何容易，多少人背后的付出置换出分分秒秒，才能推动工程的稳步向前。郝晓鹏和妻子都奋战在电工钢生产一线，工作非常忙碌，家常便饭的“加班”让他们无暇顾及孩子。他们把孩子寄养在小区的一个“小饭桌”，以解决孩子吃饭和辅导作业的问题，夫妻俩谁下班早，谁就去“小饭桌”把孩子接回来。带着这股执着的劲头，郝晓鹏牢固树立“保工期就是保效益”的责任意识，带领取向二期项目团队全力抢天时、赶工期、抓进度、保节点。管理体量如此之大的工程就像指挥一场持久战，不仅考验着各参建单位的“战斗意志”，更考验着“指战员”的组织智慧。经过多次研讨和论证，郝晓鹏带领团队确定了“1+2+N”的总体施工方案。即以环形炉机组建设为核心，脱碳退火机组、热拉伸平整机组两条主线建设为重点，公辅系统并行推进。“只要先把环形炉这个‘桥头堡’攻下来，产线推进便有了‘坐标点’和‘参照物’，所有处理线和配套产线都以环形炉的建设和热试进度为参考，统筹安排、精准分配施工力量，以单机突破带动全线贯通，最终获得全局胜利。”在项目推进会上，郝晓鹏这样鼓励大家。2022年下半年，正值新冠肺炎疫情防控最吃劲的关键阶段。管控期间，郝晓鹏克服工程建设和生产运行深度交叉影响，开展“手术刀”式精准控制。一旦解除管控具备浇筑条件，便集中发力，昼夜奋战，24小时抢抓浇筑和土方外运等施工窗口期。3#环形炉土建施工历时92天，累计浇筑混凝土20000余吨，创造了电工钢行业环形炉土建工程建设的“首钢速度”。疫情管控期间，大量设备滞留在高速口，眼看“近在咫尺”的设备却不能入厂安装，每个人都焦急万分。“路是死的，但人是活的，就算是肩扛人抬也要把设备运进来！”项目组不等不靠、竭尽所能，通过组织设备汽运改火运、高速换车头等措施，保证了现场建安施工不间断、不窝工。2022年11月10日，3#环形炉提前五天点火烘炉，极大鼓舞了工程组的士气。2022年12月，4#DCL机组调试现场一片焦灼，本应该在11月份就到现场的外方服务专家因疫情迟迟无法入境，还有一批重要的调试设备也在进口通关环节被无限期推迟。怎么办？调试已经延期一个月，再等下去，节点不保，最后的工期就守不住了。项目组所有人都心急如焚，郝晓鹏和调试组负责人刘传鹏在对整体工期计划仔仔细细地研究了一遍又一遍后，最终提出一个想法：“如果老外来不了，咱就自己调！”面对一条全新的产线，面对连外方专家都感到陌生的“新产品”，项目组没有退路。“‘保证后墙不倒’是原则，是底线，是责任。”郝晓鹏的话掷地有声。很快，一个由“专业技术+点检+维护”组成的联合调试团队立即组建。首当其冲要解决的难题就是调试设备的短缺。由于厂家调试设备迟迟到不了现场，调试组只能利用机组计算机备件和类似的软件“混搭”成一个临时工作站，打响了调试工期抢夺战。2023年2月10日，4#DCL机组在工期推迟一个月的不利情形下，仍然实现了按时点火烘炉，一次成功。聚沙成塔，国之重器的背后正是由点滴创新汇聚而成。据统计，工程建设期间，项目累计完成关键设备创新改造78项，16项技术行业首创，优化改造一步到位。2023年4月19日，首钢高性能取向电工钢项目投产暨取向软磁材料全球首发仪式顺利举行，15SQF1250和23SQGD085LS两款取向电工钢产品全球首发，世界首条具备100%超薄规格高磁感取向电工钢专业化生产线竣工投产，提前5个月交上了建设“首钢钢铁业示范工程”的满分答卷。艰难方显勇毅，磨砺始得玉成。回忆高性能取向电工钢项目建设的637天，郝晓鹏依然心潮涌动、思绪万千。那凝神记录的每一项数据，踏勘过的每一个脚印，检查过的每一个螺丝，坚持的每一个标准都深植于心。作为新时代首钢人，郝晓鹏和项目团队逢山开路、遇水架桥，为不悔的理想接续奋斗，续写“首钢奇迹”！作者：《中华儿女》记者 赵汉琪编辑：张惠清[ 本文刊于《中华儿女》杂志2023年第10期 ] 举报/反馈