■记者刘 抒
8月初，一项冶金行业的至高荣誉令全体宝钢人倍感振奋。
2025年度“冶金科学技术奖”揭榜，中国宝武首席科学家李国保牵头完成的“激光耐热刻痕取向硅钢制造技术开发与应用”摘得年度最高奖项--特等奖。
十年，又是一个十年！当宝钢人用第一个十年完成了取向硅钢从无到有的跨越，跻身行业前沿摘取“钢铁皇冠上的明珠”后，激光耐热刻痕取向硅钢的研发与制造又经历了十年。
这是从追赶到引领的跨越。这一全球首创技术开辟了硅钢冶金技术进步新方向，彻底改变了全球耐热刻痕取向硅钢难以量产的状况，有力推动电力行业的绿色化转型,在世界钢铁科技发展史上留下了中国印记。
时不我待，
挑战全球硅钢领域的难题
2011年，在宝钢股份中央研究院15号楼的一间实验室里，一个关于填补行业空白、挑战全球硅钢领域技术难题的课题正在酝酿中。
自2008年第一卷取向硅钢成品正式在宝钢下线，3年多来宝武首席科学家、中央研究院硅钢研究所首席研究员李国保带领的研发团队就没有停止过探索，低温高磁感取向硅钢等一项项“卡脖子”技术被攻克，一个个性能先进、不同牌号的硅钢产品被研发生产出来，广泛应用于电力变压器、国家重大电力工程中，推动着国家电力行业的发展进步。
“宝钢的取向硅钢在世界上已经有一定的领先优势，差的就是一个耐热刻痕产品”。李国保内心始终有一个遗憾。此时，建设低碳社会、绿色发展已成全民共识，国内电力行业正大力构建绿电体系，耐热刻痕取向硅钢作为卷铁心变压器的核心材料，因其损耗低、磁感高、噪音小、用材节省等性能优势，日益受到市场青睐，需求量不断增长。
然而研发制造激光耐热刻痕取向硅钢是一项世界性难题。激光刻痕可以增强取向硅钢的磁性，但是卷铁心形变明显，会产生高残余应力，需去应力退火，确保性能稳定。传统激光刻痕取向硅钢的磁性能改善效果在高温下难以维持。上世纪90年代，国外钢企率先采用耐热刻痕技术提升取向硅钢磁性能。但时至2011年，国际上仅两家企业能够小规模批量生产，由于采用齿轮辊与电化学蚀刻技术，刻痕、质量、环保及制造能力存在缺陷，产能和产品等级长期停滞，难以迭代创新，产量十分有限。此时，我国耐热刻痕技术仍是空白，高端产品钢完全依赖进口，严重制约电力行业绿色高质量发展。
“国家需要，宝钢没有，是时候展开耐热刻痕技术的研发了。”凭着朴素的想法，李国保带领团队大胆地探索起来。
首先是找到最佳的实现路径。激光是最具潜力的耐热刻痕技术，具有高精度、高分辨率、非接触、高灵活性、高效率等特性，在焊接、切割等领域应用广泛。如果直接采用激光刻痕技术最为简洁高效。但是从上世纪80年代国外同行就开展了相关研究，限于激光加工会产生钢板热变形、熔渣残留及凸起等缺陷，可能导致变压器爆炸和击穿等安全隐患。
人家研究了几十年没有走出实验室,宝钢可以么？李国保和团队成员越深入研究，反而越坚定了走激光刻痕技术路径的决心。“激光技术正快速进步，宝钢在取向硅钢领域的技术储备也走在行业最前端。天时地利人和，宝钢应该也能够肩负起行业使命，攻克这一取向硅钢领域的技术高地”。
动心忍性，
实验室里千万次验证
2011年，课题一经申报就得到公司的高度重视。宝钢股份联合钢研总院、东北大学、吴江变压器有限公司等6家单位，立即立项并列入第二年的宝钢股份金苹果计划。
作为世界首创项目，团队成员深知将要面临的困难和压力，然而此后一波三折的经历却令他们终身难忘。
首先，选用哪种激光？
项目团队联系国内外激光厂家，一个型号接一个型号实验。隔行如隔山，搞材料的专家、博士每天查资料研究激光和光学原理，边学边做试验。十几种激光器、各种不同的取向硅钢板材，不同功率、扫描速度、精度、波长、脉冲……犹如在薄薄的钢板上绣花，要精确到毫秒级、纳秒级。实验室里、显微镜下一次次观察触摸，钢板上一条条比头发丝还细的激光刻痕，成百上千的实验数据，总结比对、反复矫正……李国保和大家一起，花费大量精力做实验、讨论方案、研究原理，常常站在实验室里一干到天黑。“实事求是，不能有一点含糊。”团队花了一年多时间，在一次次实验和分析研讨后，曙光渐渐出现，他们定制出一种超短脉冲激光源，可有效破解激光热熔效应造成金属熔渣污染带钢、及刻槽边缘凸起等严重影响取向硅钢使用的固有瓶颈。
新的问题又出现了，如何应用于工业化大生产？
难点一个接着一个。比如，做近视“飞秒”手术时人的眼球被固定住，但产线上薄薄的硅钢板是运动的。按照宝钢最初的产线设计方案，外方提出需要数百台激光设备支撑，每台设备价格不菲，总价高得惊人。“这不可以，必须找到最经济的规模化生产路径。”在李国保的带领下，项目团队开发出新的高效光路技术，大大提高了激光设备的应用效率。然而，当团队与外国激光厂家交流时，一家国外企业甚至直接称宝钢的设计方案像“弹钢琴”，直言“根本不可能实现”。有人建议采用国外的齿轮辊或电化学蚀刻与激光刻痕技术并行完成。关键时刻，李国保顶住压力坚持激光刻痕技术：“激光技术的原理、工业生产路径都是实事求是、扎实论证的，宝钢的硅钢研发生产必须有前瞻性、走在行业的尖端，否则就失去了意义”。
因为是一条前人从未走过的路，诸多技术问题都是无法预见的。为了尽快完成技术论证，保障国家绿色电网高能效变压器早日用上国产“心”，团队经常研讨至深夜，白天继续做试验。“没有一次敢耽误，担心漏掉每一个细节！”团队里的首席研究员杨勇杰回忆当时的情景。最终，以几十台激光设备替代数百台设备，采购成本为原来的近百分之一。
“飞秒激光焦深短，一般产线是毫米级的，我们产线设计精度要达到微米级。”不知不觉实验室已经历数载春秋，集团公司、宝钢股份几任领导先后走进这间小小的实验室问情况、给支撑，团队相继突破了微米级产线设计、多台套激光精准协同控制、在线质量检测与控制三大技术难点。
时机已经成熟，到了走出实验室走向规模化生产的时候了。
争分夺秒，
自主设计建成全球首条产线
2020年12月25日，宝钢股份新型耐热刻痕取向硅钢机组成功投产，标志着宝钢实现了耐热刻痕产业化技术的全球首发，填补了我国取向硅钢耐热刻痕系列产品的空白，实现了宝钢取向硅钢产品全系列覆盖。
站在数十米长、全封闭的新机组旁，李国保和团队成员难掩内心的激动。一年多前，在硅钢部等单位的全力配合下，产线建设、人员培训全面展开。“当时信心满满，在实验室做了千百次验证，外方也建设了两个实验平台，准备是充分的。”然而新冠疫情的突然袭来彻底打乱了产线建设调试的节奏，外方设备安装从年初拖到下半年9月份，留给设备调试的时间只有短短1个多月。每一台激光设备都十分金贵，李国保和团队成员全天候盯在现场，调试激光设备，控制带钢抖动、跑偏、产线速度波动，甚至包括最初几个月的生产计划制定……“当时加班是家常便饭，李国保首席晚上就带着大家就近用餐，把四号门外、月浦附近的‘加班餐’都吃遍了。”时任研究员的赵自鹏说。虽然调试很辛苦，但大家却信心满满。“这是一件对国家能源和硅钢技术进步都具有重要意义的事情。将来有一天回头看，一定会觉得所有的努力和付出都是值得的。”
2021年7月，宝钢股份全球首发的耐热刻痕取向硅钢产品开始向国内卷铁心变压器市场批量供货，一级、甚至超一级能效立体卷铁心在国家绿色电网中开始运行，此时，距离实验室立项已整整过去了10个春秋。
今天当我们走在这条年产能1.5万吨，其中50％为0.2毫米及以下全球最高等级产品、50％为0.23毫米高端产品的全球唯一耐热刻痕产线时，依然能够感受到身为宝钢人的荣耀。“如果用一个词来形容这条产线，那就是‘先进’，设备、工艺先进，实现全自动化，整条产线只需要一个人控制。”硅钢部三工厂181机组精整主操刘永明自豪地介绍。
从全球首次采用超短脉冲激光诱导晶格库仑爆炸原理，突破了飞秒激光因焦深短刻痕作业易受环境影响的技术难题，自主设计并建成了全球首条激光耐热刻痕产线，开发出基于kerr效应的精细化磁畴结构设计核心技术，到建立了完善的耐热刻痕取向硅钢使用技术体系。如今，从这条产线研发生产出10项新产品，4项全球首发，填补了国内空白，使我国成为全球唯一能供应0.18mm厚度规格耐热刻痕取向硅钢产品的国家，利好电力行业发展。
更可喜的是，宝钢1级以上卷铁心变压器国内市场占有率为100％。产品已出口10余个国家和地区，广泛应用于北京国家速滑馆、雄安新城、杭州亚运会馆、江门中微子实验室等标志性工程。“如果用我们B20HS070牌号产品制造国家1级能效卷铁心变压器，替代现有电网的变压器，我国年节电量可达900亿千瓦时，相当于再造一个三峡电站。”李国保说。
“多年来，硅钢制造技术领域一直有三大难以跨越的高峰，高硅钢、超高磁感取向硅钢、耐热刻痕取向硅钢，宝钢坚决贯彻落实习近平总书记高水平科技自强自立指示精神，自主创新实现了耐热刻痕取向硅钢的产业化，已经走在硅钢研发制造的世界最前沿。今后，雅江超级水电站重大工程、新能源汽车、低空经济、人型机器人等战略新兴产业都对硅钢材料提出了更高要求。十年，也许不用十年，你会看到更多全球首发、性价比更高的宝钢产品！”李国保充满信心。
