“鋼鐵，經歷烈火的熔煉與急劇的冷卻，方能鑄就其堅韌不屈的品性，無所畏懼。正如我們的時代英雄，他們在斗爭的烈火和生活的考驗中鍛造而成，學會了不屈不撓，勇往直前。”保爾·柯察金的深刻闡述，同樣是我國發(fā)展鋼鐵冶煉技術的真實寫照。

從20世紀50年代開始，在世界著名冶金學家葉渚沛的帶領下，中國科學院化工冶金研究所（以下簡稱化冶所，后更名為中國科學院過程工程研究所，以下簡稱過程工程所）科研人員在困難年代里，面向國家鋼鐵冶煉的重大需求，瞄準世界化工冶金前沿，發(fā)展“三高”理論，并依靠自主研發(fā)完成當時世界先進的氧氣頂吹轉爐煉鋼技術研發(fā)。

1964年12月24日，氧氣頂吹轉爐試車成功，我國第一座30噸工業(yè)化氧氣轉爐煉鋼車間隨后投產。從此，我國開啟了氧氣頂吹轉爐煉鋼技術替代平爐煉鋼的新篇章。

篳路藍縷，以啟山林，我們的鋼鐵是這樣煉成的。

“中國的富強太需要鋼鐵了”

“哪里有國家重大科學技術的實際問題，哪里就有他的濃厚興趣?！比缃瘢^程工程所原所長、研究員許志宏回憶起恩師葉渚沛，仍然為他的愛國情懷所感動。

新中國成立之初，鋼鐵一度是國家建設最緊缺的物資。

1950年，周恩來總理在北京會見了一位久別重逢的老朋友——葉渚沛。

當時的葉渚沛年近半百，曾在聯(lián)合國教科文組織和經濟事務部任要職，在鋼鐵、冶金、經濟等領域頗有建樹，為國際科學界所矚目。這次會見中，周恩來總理語重心長地表示，希望葉渚沛在新中國建設中充分發(fā)揮聰明才智。

這何嘗不是葉渚沛的心愿？1949年，還在聯(lián)合國任職的葉渚沛獲知新中國成立的消息后欣喜萬分：“我們這些長期漂泊海外的游子，從此有了自己的國家，為祖國爭榮譽、振興中華的抱負可以實現(xiàn)了?！彼闳晦o去聯(lián)合國的職務，輾轉回國，矢志踐行久藏于心的“鋼鐵報國”信念。

出身于愛國華僑家庭的葉渚沛，曾在年少回國探親時，親眼目睹了祖國由于技術落后造不出兵艦而備受欺凌的境況。

“一個國家的鋼鐵產量，標志著這個國家的富強程度。我國鋼鐵工業(yè)太落后了，才造成近百年來被列強欺壓瓜分的悲劇?！备赣H的話常?？M繞在葉渚沛的腦海中，“中國的富強太需要鋼鐵了！”

從此，葉渚沛的心中種下了科技報國的種子。在國外學習和工作的十幾年里，他在鋼鐵和冶金的世界科技前沿拼命汲取養(yǎng)分。

1933年，他放棄美國優(yōu)厚的生活待遇和良好的科研條件，回到戰(zhàn)亂中的祖國。葉渚沛十分關心和支持中國共產黨的革命事業(yè)。鮮為人知的是，他曾對身陷困境的白求恩大夫傾囊相助，幫助他購置行裝和醫(yī)療裝備前往延安；還曾秘密協(xié)助周恩來總理通過外交途徑公開“皖南事變”真相。1944年，他以考察的名義訪學歐美，雖然迫于形勢不能回國，但仍抓住一切機會學習掌握世界工業(yè)新動向。

受到周恩來總理親切接見后，葉渚沛心中始終牢記總理的殷殷囑托，一心想為改變新中國鋼鐵工業(yè)落后的面貌盡一份力。

用化工“強化”冶金

化學工程學，作為一門將化學過程轉化為實用技術的學科，如今已成為冶金煉鋼生產不可或缺的理論基礎。然而，將時間的指針撥回到七八十年前，這一理念在當時的科學家眼中既新奇又充滿挑戰(zhàn)性。

在實際生產中，將自然界存在的鐵礦石煉成能夠用于工業(yè)生產的鋼鐵，先要通過碳的燃燒獲得還原鐵礦石所需要的高溫。焦炭與主要成分為氧氣、氮氣和二氧化碳的高爐煤氣先進行燃燒反應，生成二氧化碳并釋放大量熱量，然后在高溫下焦炭中的碳與鐵礦石發(fā)生還原反應，得到金屬鐵。

在美國學習和工作期間，葉渚沛已經在學術刊物上發(fā)表過10多篇有關鐵、鋼與合金的化學熱力學與物理化學特性等方面的學術論文，對將化學工程學用于冶金過程的重要性有了深刻的認識與預見。

1953年，他給毛澤東主席寫信：“請您給我一個研究機構，使我能有機會做有系統(tǒng)的研究，發(fā)展重工業(yè)的方法?！?/p>

不久后，中國科學院迅速響應，開始籌建化冶所，由葉渚沛擔任首任所長。

葉渚沛在化冶所。

葉渚沛曾強調，沒有理由把化學工業(yè)同冶金工業(yè)對立起來分析，它們的過程都包含下面4個現(xiàn)象：動量的傳遞、熱能的傳遞、物質的傳遞、化學反應。這一論斷簡稱為“三傳一反”，如今已成為過程工程研究的基本框架。

化冶所創(chuàng)業(yè)初期條件困難，葉渚沛帶領幾名青年到北京中關村借用其他研究所的幾間辦公室進行籌備工作，并在中關村陸續(xù)建立了危險品庫、礦石場、焦炭及煤場、煤氣廠、化學藥品庫、職工宿舍、設備庫等。

1958年春，實驗大樓落成，辦公室、實驗室搬進了大樓里。

1956年12月，在葉渚沛邀請下，后來當選為中國科學院院士的郭慕孫和陳家鏞兩員大將歸國加入化冶所。1958年10月1日，萬事俱備，化冶所正式掛牌成立。

陳家鏞曾回憶，他決定參加籌建化冶所的工作，主要是相信葉渚沛“高度愛國”“以發(fā)展我國科學技術為己任”?！霸谌~先生領導下，我想可以為我國科技現(xiàn)代化貢獻更多力量。”他表示。

中國科學院成立化冶所不僅及時響應了國家對于鋼鐵產業(yè)的迫切需求，而且為以化學工程學為視角開展冶金研究提供了堅實的組織化保障。用化工“強化”冶金從此有了具體而有效的載體。

“三高”理論創(chuàng)建

“人們也許會以為高爐熔煉過程中的一切技術問題都已解決了。其實，科學時時刻刻在前進?！粋€新的形勢正在號召我們，要求我們站在現(xiàn)代科學的立場上，以新的論述問題的觀點來重新審查高爐熔煉的各個方面?！比~渚沛在1959年出版的《論強化高爐冶煉過程的基本問題》一書中直言。

科學家們開始在“三傳一反”理論指導下，著手解決鋼鐵冶煉過程中的科學問題。

對于鐵礦石在高爐中的反應條件，當時的主流觀點是，“大風量”和“富氧鼓風”可以提高產量。葉渚沛很早就發(fā)現(xiàn)了值得懷疑之處——“鼓風量增加1倍，產量為什么沒有相應增加1倍？”基于科學實驗給出的答案，葉渚沛認為，要強化高爐過程，就不能完全依靠大風量。1945年，在美國訪學的葉渚沛了解到“高壓爐頂”試驗取得成功，受到啟發(fā)?！斑@是一個真正的革新。”他表示。

對于“富氧鼓風”為何容易發(fā)生爆炸，葉渚沛提出將高爐視為“復雜整體”后，不同部位存在“溫度梯度”這一根本原因。

對于如何提高高爐產量，葉渚沛提出：“我國當下還難以大量修建巨型氧氣廠，至今尚未開發(fā)出一種廉價的、適于高爐使用的氧氣，因此我們應首先探索提高空氣預熱溫度的可能性?！?/p>

基于此，他們的解決方案是使用蒸汽。這個方案既可以改善高爐內的溫度梯度，讓強化鼓風得以進行，使爐內溫度更加均勻，又有利于冶煉反應的進行，進而提高產量，同時避免了為生產氧氣而提高成本。

經過系統(tǒng)思考后，葉渚沛提出強化高爐冶煉的“三高”理論——高壓爐頂、高風溫、高濕度鼓風。回國后，他一直致力于帶領化冶所科研人員推動其在我國鋼鐵廠落地。

幾十年來，“三高”理論指導了我國相關領域的科研和生產實踐。

“我不能保持沉默”

20世紀50年代的鋼鐵廠里，機器的飛速運轉和工人們忙碌的身影交織成一幅生動的畫面。在發(fā)展的浪潮中，關于煉鋼技術的爭論如同平靜湖面下的暗流，涌動激蕩。

當時，煉鋼的技術路線主要分為“轉爐”和“平爐”兩種。其中，傳統(tǒng)上多采用平爐煉鋼。長方形的平爐，一般有一個或多個燃燒室。生鐵熔化后，通過添加石灰石等助熔劑去除雜質。

相對平爐，轉爐是后來才逐漸發(fā)展起來的新技術。轉爐通常呈巨大的梨形，生鐵從爐頂加入，通過爐頂?shù)膰娮齑等敫呒兌妊鯕?。氧氣與生鐵中的碳反應生成二氧化碳，降低碳含量。同時，包括硅、磷等在內的其他雜質也會通過氧化反應被去除。

平爐煉鋼的過程比轉爐煉鋼慢，但可以處理質量較差的原料，對于某些特殊鋼種的生產有一定優(yōu)勢。

對于急需鋼鐵的中國來說，采用哪種技術路線發(fā)展煉鋼工業(yè)，一時成為工業(yè)部門關注的焦點。當時，冶金部聘請了一批蘇聯(lián)專家擔任顧問，他們根據(jù)蘇聯(lián)國內的生產情況，紛紛主張采用平爐。

這樣一來，冶金部也就順理成章地確認我國要優(yōu)先發(fā)展大平爐的技術路線。一時間，建大平爐的計劃開始在全國各地的鋼鐵廠醞釀。

然而，“中國葉”卻提出了截然不同的意見。一次討論會上，中蘇兩國的專家及工業(yè)部門相關負責人圍坐一桌，氣氛緊張而莊重。葉渚沛操著一口閩南話，直截了當?shù)卣f出了他的意見：“我不贊成蓋平爐?！?/p>

“我們蘇聯(lián)一直在大力推廣平爐技術，它是最穩(wěn)定、可靠的。”蘇聯(lián)專家對平爐的好處深信不疑。

葉渚沛深吸一口氣，應對道：“我認為在煉鋼技術的選擇上，我們應該實事求是地以事實為依據(jù)來判斷。”

早在1952年，當國際上純氧頂吹轉爐煉鋼技術在奧地利還處于中試階段，葉渚沛就敏銳地意識到，氧氣轉爐必將取代平爐成為主要的煉鋼方法。親歷這段歷史的許志宏回憶說：“葉先生知道，蓋平爐需要天然氣，但那時中國沒有天然氣，而用氧氣煉鋼則不需要燃料?！?/p>

在郭慕孫眼中，葉渚沛的談吐與眾不同，他“雖講工程技術，但出發(fā)點是我國的資源、經濟戰(zhàn)略”。

但是，“胳膊”擰不過“大腿”，葉渚沛一度敗下陣來，他沒能改變煉鋼技術路線的決策?！白鳛橐粋€愛國者和現(xiàn)代重工業(yè)技術的專業(yè)人員，我對蘇聯(lián)專家提出的許多錯誤和有害于我們冶金建設的建議，不能保持沉默，我公開地予以反對。我知道這是冒險的，但我對黨有無限的信任。”葉渚沛在寫給毛澤東主席的信中曾明確提到。

轉機在1955年到來。蘇聯(lián)科學院副院長巴爾金受邀來華訪問。在為期兩個月的訪問期間，巴爾金了解到中國冶金界的這場爭論后，贊成并積極支持中國發(fā)展氧氣頂吹轉爐煉鋼。

巴爾金在寫給中方的報告中明確提出堅決支持葉渚沛的觀點：“采用氧氣轉爐煉鋼法是迅速發(fā)展冶金工業(yè)的必由之路?！?/p>

1955年6月，葉渚沛（右二）與來訪的蘇聯(lián)科學院副院長巴爾金（左三）交流學術問題。

得到巴爾金的支持后，葉渚沛陸續(xù)撰寫了《論在中國采用吹氧轉爐方法煉鋼問題》等文章，鮮明闡述自己的學術觀點。

向科學要答案

化冶所建立后，在中國科學院的支持下，葉渚沛一直堅定地向科學要答案。他扛下了壓力，獨樹一幟，帶領許志宏、王大光等化冶所的年輕骨干組建起科研團隊，投身于氧氣頂吹轉爐技術的攻關。

為了驗證“三高”理論和發(fā)展新技術，中國科學院撥款在石景山鋼鐵廠建成了化冶所實驗高爐（即石鋼018車間）。

1958年7月落成的化冶所實驗高爐（即石鋼018車間）。過程工程所供圖

從1958年開始，他們投入氧氣頂吹轉爐試驗，從30公斤開始，逐步放大到300公斤，再到1.5噸。一天又一天，在鋼鐵的熔爐旁，科研團隊聚精會神地觀察、鉆研這臺小型氧氣頂吹轉爐的運行。火焰在爐膛內跳躍，猶如一顆熾熱的心臟，為鋼鐵的誕生提供源源不絕的動力。

經過無數(shù)次的試驗和失敗，他們終于在小試中取得成功。氧氣頂吹轉爐實現(xiàn)了對普通生鐵、高磷生鐵及攀枝花含釩生鐵的吹煉，并且基本上防止了空氣污染。

這讓葉渚沛和科研團隊信心倍增。

“搞氧氣煉鋼，你能負責把它搞起來嗎？”當時主持全國科學技術工作的聶榮臻副總理問葉渚沛?！坝晌邑撠煟　比~渚沛的回答擲地有聲、充滿自信。

于是，國家科委撥出一筆科研項目款，專門用于興建30噸工業(yè)化氧氣頂吹轉爐。許志宏還記得，這筆經費是從“兩彈一星”的經費里撥出來的?！斑@在當時可是一個不小的數(shù)目，葉先生有那么大的雄心把這個廠建起來，他是敢于擔當?shù)??！倍嗄陙?，許志宏想起那段往事，仍為之動容。

1962年，石景山鋼鐵廠內，國內第一座真正用于工業(yè)生產的30噸氧氣頂吹轉爐煉鋼廠開工建設。

1964年12月24日，在石景山鋼鐵廠的一間廠房里，所有人目不轉睛地盯著廠房上空吊著鐵水緩緩前行的大天車。廠房外，為應對隨時可能發(fā)生的意外，消防車、救護車嚴陣以待。

“成功了！”不一會兒，廠房內傳出歡呼聲。這意味著，當時世界上最先進的煉鋼技術——氧氣頂吹轉爐試車成功！

不久后，葉渚沛將氧氣頂吹轉爐相關情況上報國家。國家通過決議，此后我國建立煉鋼廠不再建平爐，都改為建氧氣頂吹轉爐，我國煉鋼史從此翻開新的篇章。

如今，我國已成為無可爭議的鋼鐵大國，而當年那段探索鋼鐵煉成之路的歷史，承載著科研團隊求真務實的精神、堅如磐石的信念與鍥而不舍的實踐，值得我們永遠銘記。