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首钢集团牵头的项目“超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”获得国家科技进步二等奖，京唐公司副总经理、教授级高级工程师周德光作为获奖代表参加了1月8日举行的2018年度国家科学技术奖励大会，并受到习近平总书记的亲切接见。回首首钢水电钢的10年研发路，周德光感慨万千、思潮起伏……

“坚持、认真、学习”，首钢水电钢研发团队“十年磨一剑”，实打实地把这6个字付诸行动，一以贯之，久久为功。从10年前的“市场零份额、应用零业绩、客户零口碑”的起步跟跑，到今天中国水电工程建设领域“首选之钢”的阔步领跑，谱写出一曲蹄疾步稳、弯道超车的精彩乐章。

截至2018年底，首钢水电钢累计产销4.03万吨，实现直接创收7382万元、利润1000余万元。同时，带动下游工程施工及制造企业实现创收105亿元、总利润4.2亿元。产品规格从10毫米至150毫米厚度，强度覆盖500兆帕至800兆帕，成为国内少数几家具备全系列整套水电钢生产能力的钢铁企业；并成功应用于白鹤滩水电站以及“一带一路”马来西亚沐若水电站、老挝色边色那姆水电站等国内外31个重大水电工程项目；其中，150毫米特厚水电钢国内市场占有率100%，实现全部进口替代。

十年苦心探索，十年砥砺前行，首钢终于在超大型水电站用钢的研发上取得重大成功，达到该领域的国际领先水平。

四块钢板打响攻克水电超强钢第一枪

时间回溯到2008年。

历经四年奋战，坐落在秦皇岛市抚宁县的首秦公司，已经建成一座1200立方米和一座1800立方米的两座高炉、三座100吨转炉和一条4300毫米宽厚板生产线，形成年产钢200万吨、板材120万吨的生产规模。企业一投产就赶上多年少有的市场火爆局面，中厚板产品持续热销，价格一路飙升。2008年，首秦公司实现销售收入133亿元，实现利润16亿元，上缴税金7亿元。

然而，风云突变，2008年下半年，全球经济开始衰退。2009年，持续近6年的中国钢铁行业从上升态势突然掉头向下。

倾巢之下，安有完卵。首秦公司同样面临产品滞销、业绩下滑的窘境。大刀阔斧地进行产品结构调整，努力开发高精尖产品，做到人无我有、人有我优，人优我更优，是年轻的首秦公司迫在眉睫的战略任务。

2009年10月，首秦公司迎来了第一个挑战。我国水电建设公司承建的马来西亚沐若水电站工程，招标采购48吨150毫米特厚规格钢板。这个电站的建设总计需要各种钢板近1.7万吨，而150毫米规格的钢板仅需要48吨。建设单位提出，“国内谁能攻克150毫米规格钢板的难关，电站所需全部钢材的订单就归谁”。

这48吨的订单，充其量也就是四块钢板，谁能生产出符合设计标准的四块钢板，就意味着谁能够拿到1.7万吨钢板的订单，更为难能可贵的是，谁就在水电钢的国际市场上拥有了一席之地，这诱惑实属不小。而面对这块“送到嘴边的肥肉”，当时国内其他钢厂却望而却步。

众所周知，水电资源在清洁能源中占有重要地位。我国水能资源蕴藏量虽居世界第一，但前些年开发程度却不尽人意。

进入二十一世纪，国内在总结葛洲坝和三峡工程等设计建造经验的基础上，特大型水电站建设迎来了井喷的十年。总装机容量从2005年的1.17亿千瓦，猛增到2015年的3.2亿千瓦。与此同时，水电工程建设所需钢板的生产制造，也实现了从国外进口到国产化的飞跃，但国内有能力生产高强特厚水电用钢的企业却屈指可数。

水电用钢主要用于水电站水轮机组的钢管、岔管、蜗壳等关键部件，而其中供水压力管道系统又被称为水电站的“主动脉”，对电站的稳定安全运行起到至关重要的作用，一旦发生损伤，轻则电站需要降低设计标准运行，重则需要拆除重建。2009年，世界第四大水电站——俄罗斯的萨扬申舒斯克水电站就发生了压力管道损毁，造成发电厂房冲毁、大量人员伤亡、西伯利亚地区大面积停电、下游河道大面积污染的严重事故。

马来西亚沐若水电站所需的150毫米高强特厚规格钢板，用于水电站供水压力管道系统岔管的月牙肋板上，其作用是将从主管道进来的水分割并输送到各个水轮机组上，而月牙肋板是岔管中分割水流的那块钢板，它是整个管道系统中受力情况最为复杂、综合性能要求最高的一个部件，主要技术难度在于厚度规格大、强度高和低温韧性。此前，此种钢板完全被国外极少数顶尖的钢铁企业所垄断，国内企业无人问津。而从国外进口，不仅价格昂贵且订货周期长、可焊性不佳。我国的建设单位迫切希望国内钢铁企业能够啃下这块硬骨头。

48吨150毫米高强特厚规格钢板招标书投给国内钢铁界后，便石沉大海，没有一家企业敢接这个“红绣球”。此时，在业内名不见经传的首秦公司要不要应标，公司上下展开了激烈讨论，各种意见莫衷一是。有的同志认为，国内一些干水电钢多年的知名企业都不接单，咱们首秦建成投产才一年多，可别冒这风险。也有的同志认为，接单肯定有风险，但风险永远与收益相伴，不入虎穴，焉得虎子。时任首钢技术研究院水电钢产品负责人的金茹在与首秦公司相关领导充分讨论后，形成一致意见：首秦的产品结构调整势在必行，这一步迟早要迈出去，该承担的风险必须承担，与其躲避风险，不如迎着风险向前闯。决心下定，首秦公司毅然接受了这“烫手的山芋”，承担起150毫米规格水电用钢板国产化的重任。

生产150毫米高强特厚规格钢板面临的第一个难题是轧钢生产中的压缩比问题。所谓压缩比，是指坯料厚度和轧制钢板厚度之比。不同钢种、不同用途产品对压缩比的要求不同，一般结构钢的压缩比要求是大于3—5倍，齿轮钢8—10倍，轴承钢10—12倍。压缩比越大，低温韧性和厚度方向性能越好。

国内几家知名钢企轧制特厚板均以钢锭作为坯料，这样能够保证一定的压缩比。首秦公司的4300毫米产线采用先进的全连铸工艺流程，连铸坯的厚度仅有320毫米，用厚度320毫米的连铸坯生产150毫米特厚板，压缩比仅为2.13倍，因此完成设计性能指标可谓难上加难。

如何用连铸坯生产出高强特厚规格钢板，实现钢板内部组织的细化是关键。要保证钢板心部性能，需要从冶炼、凝固、轧制、热处理的全流程进行控制。在研发150毫米高强特厚规格钢板过程中，从技术研究院的科研人员到首秦公司炼铁、炼钢、轧钢的广大领导干部、技术人员和一线工作者都付出了艰辛努力。

在冶炼、轧制等各环节完全达到工艺要求之后，通过热处理进一步提高钢板内部组织的细化水平则成为提高性能最为关键的一环。于是，从2009年10月至2010年4月，历时半年时间，课题组围绕热处理工艺进行重点攻关，进行了十多轮的工业、实验室热处理试验，对每一个过程中组织变化、性能变化进行详细记录和对比。

为了闯过热处理的难关，参试人员从技术指标的参数设定、设备运行的稳定维护到一线职工的操作，每一个环节都做到精益求精。在那些日子里，加班加点成为大家的家常便饭。2010年春节，产品试制进入关键时期。秦皇岛地区的气温降到零下20摄氏度，在生产现场，从热浪灼人的加热炉炉膛到滴水成冰的淬火机旁，一块重达100公斤的试样，在周而复始地做着重复的动作，取得大量数据后，技术研究院的科研人员夜以继日地在显微镜下做试样金相组织的图谱分析，每一张照片、每一个数据、每一幅图表都记录着大家一丝不苟的执着。

功夫不负有心人。在反复实验、优化、验证后，终于摸索出用厚度320毫米的连铸坯轧制150毫米特厚钢板的办法，在国内首次以连铸坯轧制出了150毫米规格高强特厚水电月牙肋用钢板，打破了国外企业对这一关键材料的垄断，填补了国内空白。

四块钢板按时保质保量地交货，大大提升了首钢生产水电钢的国际影响力，打响了生产超大型水电站用钢漂亮的第一枪。

此后，首秦公司于2012年用时四个月，为埃塞俄比亚吉布水电站供货560吨钢板；2015年用时两个月，为巴基斯坦塔贝拉IV水电站一次性全部交齐880吨钢板，合格率100%。

从无到有是一种突破，百尺竿头更进一步则是对卓越的追求。课题组人员秉承“没有最好、只有更好”的信念，对水电用钢的研发工作始终没有停步。

随着水电站设计要求的提高，建设单位对150毫米钢板的性能要求也不断提高，生产技术难度大幅度提高。课题组持续改进、苦心专研，形成了用于指导钢板生产优化改进的组织控制理论。在这一理论的指导下，首秦公司开发的150毫米特厚钢板，与世界上生产易焊接特厚板的鼻祖——日本JFE公司同类产品相比，实现钢板焊接接头冷裂纹敏感性指数下降21%，钢板焊前预热温度降低45%，成材率提升20%，并形成了具有自主知识产权的600—800MPa级别系列水电钢产品，厚度规格做到10—150毫米覆盖，首钢采用连铸坯生产特厚钢板的技术达到国际领先水平。

鱼和熊掌  必须兼得

一座水电站在几十年、上百年的运行中，各部位的钢板每时每刻都要承受巨大的冲力、压力，所以水电用钢必须使用高强钢。近年来，特大型水电站的用钢已经达到800Mpa的超强级别，即1平方厘米的钢板要能够承受近7.8吨的压力。

在水电站建设中，除水轮机组的个别部件是机械加工件外，绝大部分部件是钢板焊接而成的。因此，水电用钢必须具备超强的焊接性。

然而，钢的强度与钢的可焊性是一对矛盾，其强度等级越高、焊接性能越差，二者此消彼长。人们常说：鱼和熊掌不可兼得，而在水电用钢上，强度和可焊性又必须兼得。多年来，这一世界性的技术难题始终困扰着国内外钢铁界。一些科研机构围绕如何大幅提高800MPa级别钢板的焊接性能，做了大量的研究工作，尚未有突破性进展。

在开发水电用钢的过程中，首秦公司和技术研究院组成的技术团队向这世界性的技术难题发起进攻。

短短几年时间，技术团队走访了水电设计院、施工局和电站建设工地二十余次，深入远在崇山峻岭的工程现场，了解水电钢板的设计需求、压力钢管的制作、施工过程，深入水电站导流岩洞内部，实地观察了解现场施工人员如何进行钢板焊接作业。在黑暗、闷热且潮湿的岩洞内，巨大的导流钢管和犬牙交错的岩壁之间间隙不到半米，焊接工人们在狭缝中艰难爬行，时而趴着、时而仰着，用各种姿势焊接着钢板，刺眼的焊弧光在漆黑的洞穴闪烁，刺鼻的蓝色焊烟弥漫在空中。遇到可焊性差的钢板，焊液像油水落在玻璃上，“滴滴答答”地滑落下来，焊工们一两个小时焊接不了尺巴长的焊缝。亲眼目睹这一场景，技术团队人员内心一阵酸楚，我们的工人兄弟太不容易了。为了他们，首钢人一定要把水电钢可焊性攻下来！

在800MPa级别水电钢产品上，首钢技术研究院产品开发和焊接技术研究两个团队无缝衔接、深度融合，围绕提升钢板焊接热输入，分别针对钢中的相关元素，在不同热输入下对热影响区组织性能变化进行系统研究，同时平衡各元素对轧制、热处理组织控制和性能方面的影响，以及综合考虑各种元素成分对预热温度的影响。课题组通过大量对比实验和数据分析，提出种种解决方案，经常是可焊性提高了，强度下来了，一个矛盾克服了，另外一个矛盾又产生了，大家毫不气馁。经过几个月苦战，终于建立了一套适用于水电钢成分设计的性能预测模型，最终确定了800MPa级别钢板的成分设计。

首秦公司所开发的800MPa高强水电钢，与国际上生产高强钢的先进企业——德国迪林根公司同级别产品相比，焊接敏感性降低22%，预热温度降低56%，热输入窗口提升25%。首钢技术研究院同时开发出的800MPa级别配套焊材，性能超过焊材领域世界公认最高水平——日本神户钢厂的同类产品，热输入最高可达50kJ/cm，焊接效率提高了1.5倍，焊缝氢含量仅为2.6ml/100g，达到了神钢同级别产品在250℃经过2小时去氢处理后的水平，大大降低了现场施工难度和周期。

蜀道再难  任我登攀

酒香也怕巷子深。好的产品没有好的服务，也很难得到市场和用户的认可。时任首秦公司副总经理的周德光提出了“三个三分之一工作理念”，即三分之一的时间用于日常工作、三分之一的时间要在生产现场和实验室、三分之一的时间多跑市场、用户和工程现场。

2014年初，四川夹江水工机械厂遍访国内各大钢厂，为老挝色边色那姆水电站压力管道寻找合适的钢板和焊材供应商。但由于色边色那姆水电站位于老挝高原之上，最大设计落差达902米，属世界之最，技术难度极大，因而对钢板性能，尤其是焊接性能就提出了很高的要求。对方在咨询了国内其他先进钢厂受阻之后，带着失落的心情来到了首秦公司。在周德光的积极组织下，首秦公司和技术研究院密切配合，通过自主创新，为用户提供了从钢板到焊接材料，再到焊接技术的全套解决方案，在技术上取得了对方的完全信任。最终，在与其他钢厂的竞争中，实现了非最低价中标。

在这个过程中，有这样一个故事。那是2014年7月份，四川夹江水工机械厂定在某天下午召开招标会，周德光得知后便与团队成员一行4人，事先订好了前一天下午2点多从首都机场飞往成都的机票。那天中午他们提前到达首都机场，可当天正赶上成都下大雨，航班从下午2点多延迟到晚上6点、晚上9点，成都的大雨仍然下个不停，直至晚上10点，机场通知取消此次航班。而此时首都机场第二天早晨飞往成都的航班已经没有票了，这可把他们几人急坏了，参加不了投标会，就等于失去了竞争机会，近半年的技术攻关也会“泡汤”。这可怎么办？情急之中，他们马上联系天津机场，幸运地是，天津机场明早飞往成都的机票尚有几张余票，他们马上下单抢了下来。晚上11点，他们坐上开往天津的大巴，到达天津已是凌晨。为了不影响早起乘机，他们没有下榻旅馆，直接到达天津机场，在候机大厅的长椅上坐等……

原本5个小时的行程，他们足足用了24小时。周德光和他的战友们有惊无险地拿下了这一订单。

如果说中标之路是惊心动魄后的峰回路转，那么产品推介之路更是克服重重困难后的步履坚定。

2014年8月13日，项目团队赴昆明乌东德项目部进行产品前期推介工作。乌东德项目部位于四川会东县和云南禄劝县交界的金沙江河道上，是金沙江水电基地下游河段四个水电梯级——乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝水电站的第一梯级。这里地势险要、山高坡陡，最大落差达2500米，水电站建设项目部坐落在云雾缭绕的山上，蜿蜒崎岖的盘山路最窄的路面只有2米，车辆在坑坑洼洼的山路上颠簸行进。山路两旁，一面是陡峭的岩壁，一面是万丈深渊。低头下望，滔滔的金沙江仿佛一条银蛇，在脚下的深谷里穿行，朵朵白云不时从车窗边掠过，车辆仿佛飞机一般在空中穿行，令车内的人无不感到头晕目眩，紧张得心都提到了嗓子眼。谁也不愿望向窗外，只有硬着头皮向前看。项目组在克服了车辆发生故障、大雨造成山路塌方等重重考验后，历经7小时走完264公里的行程。

“真不愧是蜀道之难，难于上青天啊！”他们准时出现在建设单位领导的办公室，打开笔记本电脑：“您好，我们首钢水电钢的产品优势和技术特点是……”

就是凭着蜀道再难、任我登攀的精神，首钢的技术团队拿下一个又一个特大型水电站的订单。

独占鳌头  再展雄风

正是源于首钢人坚韧不拔的责任心和使命感，加上过硬的产品和技术，十年间，首钢水电用钢系列产品从无到有、后来居上，连续多年在国内市场占有率第一，为我国“西电东输”和“一带一路”国际能源合作事业作出了重要贡献。

十余年的时间，在首秦公司与首钢技术研究院的通力合作下，实现了水电钢材料设计开发、关键生产技术、关键焊接材料和应用技术等方面一系列重大突破，开发了超大型水电站金属结构关键材料成套技术，尤其是高焊接性800兆帕级钢板、150毫米规格特厚板、适应大热输入的配套焊材及高效焊接技术，达到国际领先水平。

首钢生产的150毫米特厚水电板在国内市场占有率达100%，成功应用于31个国内外重大水电工程，其中8座位于“一带一路”沿线。截止到2018年底，累计工程收入105亿元，效益4.2亿元。在来自国内外超大型水电站的应用反馈中，从产品性能、焊接技术到售后服务，无不展现着首钢产品超强的国际竞争力，首钢水电钢已经成为中国制造业的一张国家名片。首钢牵头研发的“超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”成果，不仅能为国民经济发展提供清洁能源、改善生态环境、促进区域经济协调和可持续发展作出突出贡献，也将带动海洋工程、能源装备、建筑等领域用材的升级，推广应用前景广阔。

如今，首秦公司的中厚板产线已战略转移到首钢京唐公司。

2019年，恰逢新中国成立70周年，首钢建厂百年的特殊历史节点。首钢水电钢项目团队将勇挑重担、继续奋斗，牢牢把握国内外特大型水电站装备升级的契机，为取得800兆帕、1000兆帕等级别厚规格高端水电钢生产及焊接技术新突破奋力拼搏，为中国的水电钢事业作出新的更大贡献。