“鋼鐵，經(jīng)歷烈火的熔煉與急劇的冷卻，方能鑄就其堅(jiān)韌不屈的品性，無(wú)所畏懼。正如我們的時(shí)代英雄，他們?cè)诙窢?zhēng)的烈火和生活的考驗(yàn)中鍛造而成，學(xué)會(huì)了不屈不撓，勇往直前。”保爾·柯察金的深刻闡述，同樣是我國(guó)發(fā)展鋼鐵冶煉技術(shù)的真實(shí)寫照。
從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，在世界著名冶金學(xué)家葉渚沛的帶領(lǐng)下，中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所（以下簡(jiǎn)稱化冶所，后更名為中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，以下簡(jiǎn)稱過(guò)程工程所）科研人員在困難年代里，面向國(guó)家鋼鐵冶煉的重大需求，瞄準(zhǔn)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(dāng)時(shí)世界先進(jìn)的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)研發(fā)。
1964年12月24日，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐試車成功，我國(guó)第一座30噸工業(yè)化氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間隨后投產(chǎn)。從此，我國(guó)開(kāi)啟了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)替代平爐煉鋼的新篇章。
篳路藍(lán)縷，以啟山林，我們的鋼鐵是這樣煉成的。
“中國(guó)的富強(qiáng)太需要鋼鐵了”
“哪里有國(guó)家重大科學(xué)技術(shù)的實(shí)際問(wèn)題，哪里就有他的濃厚興趣。”如今，過(guò)程工程所原所長(zhǎng)、研究員許志宏回憶起恩師葉渚沛，仍然為他的愛(ài)國(guó)情懷所感動(dòng)。
新中國(guó)成立之初，鋼鐵一度是國(guó)家建設(shè)最緊缺的物資。
1950年，周恩來(lái)總理在北京會(huì)見(jiàn)了一位久別重逢的老朋友——葉渚沛。
當(dāng)時(shí)的葉渚沛年近半百，曾在聯(lián)合國(guó)教科文組織和經(jīng)濟(jì)事務(wù)部任要職，在鋼鐵、冶金、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域頗有建樹(shù)，為國(guó)際科學(xué)界所矚目。這次會(huì)見(jiàn)中，周恩來(lái)總理語(yǔ)重心長(zhǎng)地表示，希望葉渚沛在新中國(guó)建設(shè)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(guó)任職的葉渚沛獲知新中國(guó)成立的消息后欣喜萬(wàn)分：“我們這些長(zhǎng)期漂泊海外的游子，從此有了自己的國(guó)家，為祖國(guó)爭(zhēng)榮譽(yù)、振興中華的抱負(fù)可以實(shí)現(xiàn)了?！彼闳晦o去聯(lián)合國(guó)的職務(wù)，輾轉(zhuǎn)回國(guó)，矢志踐行久藏于心的“鋼鐵報(bào)國(guó)”信念。
出身于愛(ài)國(guó)華僑家庭的葉渚沛，曾在年少回國(guó)探親時(shí)，親眼目睹了祖國(guó)由于技術(shù)落后造不出兵艦而備受欺凌的境況。
“一個(gè)國(guó)家的鋼鐵產(chǎn)量，標(biāo)志著這個(gè)國(guó)家的富強(qiáng)程度。我國(guó)鋼鐵工業(yè)太落后了，才造成近百年來(lái)被列強(qiáng)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(guó)的富強(qiáng)太需要鋼鐵了！”
從此，葉渚沛的心中種下了科技報(bào)國(guó)的種子。在國(guó)外學(xué)習(xí)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(guó)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(guó)。葉渚沛十分關(guān)心和支持中國(guó)共產(chǎn)黨的革命事業(yè)。鮮為人知的是，他曾對(duì)身陷困境的白求恩大夫傾囊相助，幫助他購(gòu)置行裝和醫(yī)療裝備前往延安；還曾秘密協(xié)助周恩來(lái)總理通過(guò)外交途徑公開(kāi)“皖南事變”真相。1944年，他以考察的名義訪學(xué)歐美，雖然迫于形勢(shì)不能回國(guó)，但仍抓住一切機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)掌握世界工業(yè)新動(dòng)向。
受到周恩來(lái)總理親切接見(jiàn)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(guó)鋼鐵工業(yè)落后的面貌盡一份力。
用化工“強(qiáng)化”冶金
化學(xué)工程學(xué)，作為一門將化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為實(shí)用技術(shù)的學(xué)科，如今已成為冶金煉鋼生產(chǎn)不可或缺的理論基礎(chǔ)。然而，將時(shí)間的指針撥回到七八十年前，這一理念在當(dāng)時(shí)的科學(xué)家眼中既新奇又充滿挑戰(zhàn)性。
在實(shí)際生產(chǎn)中，將自然界存在的鐵礦石煉成能夠用于工業(yè)生產(chǎn)的鋼鐵，先要通過(guò)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?dú)夂投趸嫉母郀t煤氣先進(jìn)行燃燒反應(yīng)，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(yīng)，得到金屬鐵。
在美國(guó)學(xué)習(xí)和工作期間，葉渚沛已經(jīng)在學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表過(guò)10多篇有關(guān)鐵、鋼與合金的化學(xué)熱力學(xué)與物理化學(xué)特性等方面的學(xué)術(shù)論文，對(duì)將化學(xué)工程學(xué)用于冶金過(guò)程的重要性有了深刻的認(rèn)識(shí)與預(yù)見(jiàn)。
1953年，他給毛澤東主席寫信：“請(qǐng)您給我一個(gè)研究機(jī)構(gòu)，使我能有機(jī)會(huì)做有系統(tǒng)的研究，發(fā)展重工業(yè)的方法?！?/p>
不久后，中國(guó)科學(xué)院迅速響應(yīng)，開(kāi)始籌建化冶所，由葉渚沛擔(dān)任首任所長(zhǎng)。
葉渚沛在化冶所。
葉渚沛曾強(qiáng)調(diào)，沒(méi)有理由把化學(xué)工業(yè)同冶金工業(yè)對(duì)立起來(lái)分析，它們的過(guò)程都包含下面4個(gè)現(xiàn)象：動(dòng)量的傳遞、熱能的傳遞、物質(zhì)的傳遞、化學(xué)反應(yīng)。這一論斷簡(jiǎn)稱為“三傳一反”，如今已成為過(guò)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(lǐng)幾名青年到北京中關(guān)村借用其他研究所的幾間辦公室進(jìn)行籌備工作，并在中關(guān)村陸續(xù)建立了危險(xiǎn)品庫(kù)、礦石場(chǎng)、焦炭及煤場(chǎng)、煤氣廠、化學(xué)藥品庫(kù)、職工宿舍、設(shè)備庫(kù)等。
1958年春，實(shí)驗(yàn)大樓落成，辦公室、實(shí)驗(yàn)室搬進(jìn)了大樓里。
1956年12月，在葉渚沛邀請(qǐng)下，后來(lái)當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士的郭慕孫和陳家鏞兩員大將歸國(guó)加入化冶所。1958年10月1日，萬(wàn)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(ài)國(guó)”“以發(fā)展我國(guó)科學(xué)技術(shù)為己任”。“在葉先生領(lǐng)導(dǎo)下，我想可以為我國(guó)科技現(xiàn)代化貢獻(xiàn)更多力量?！彼硎?。
中國(guó)科學(xué)院成立化冶所不僅及時(shí)響應(yīng)了國(guó)家對(duì)于鋼鐵產(chǎn)業(yè)的迫切需求，而且為以化學(xué)工程學(xué)為視角開(kāi)展冶金研究提供了堅(jiān)實(shí)的組織化保障。用化工“強(qiáng)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(huì)以為高爐熔煉過(guò)程中的一切技術(shù)問(wèn)題都已解決了。其實(shí)，科學(xué)時(shí)時(shí)刻刻在前進(jìn)。……一個(gè)新的形勢(shì)正在號(hào)召我們，要求我們站在現(xiàn)代科學(xué)的立場(chǎng)上，以新的論述問(wèn)題的觀點(diǎn)來(lái)重新審查高爐熔煉的各個(gè)方面?！比~渚沛在1959年出版的《論強(qiáng)化高爐冶煉過(guò)程的基本問(wèn)題》一書中直言。
科學(xué)家們開(kāi)始在“三傳一反”理論指導(dǎo)下，著手解決鋼鐵冶煉過(guò)程中的科學(xué)問(wèn)題。
對(duì)于鐵礦石在高爐中的反應(yīng)條件，當(dāng)時(shí)的主流觀點(diǎn)是，“大風(fēng)量”和“富氧鼓風(fēng)”可以提高產(chǎn)量。葉渚沛很早就發(fā)現(xiàn)了值得懷疑之處——“鼓風(fēng)量增加1倍，產(chǎn)量為什么沒(méi)有相應(yīng)增加1倍？”基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)給出的答案，葉渚沛認(rèn)為，要強(qiáng)化高爐過(guò)程，就不能完全依靠大風(fēng)量。1945年，在美國(guó)訪學(xué)的葉渚沛了解到“高壓爐頂”試驗(yàn)取得成功，受到啟發(fā)?！斑@是一個(gè)真正的革新?！彼硎?。
對(duì)于“富氧鼓風(fēng)”為何容易發(fā)生爆炸，葉渚沛提出將高爐視為“復(fù)雜整體”后，不同部位存在“溫度梯度”這一根本原因。
對(duì)于如何提高高爐產(chǎn)量，葉渚沛提出：“我國(guó)當(dāng)下還難以大量修建巨型氧氣廠，至今尚未開(kāi)發(fā)出一種廉價(jià)的、適于高爐使用的氧氣，因此我們應(yīng)首先探索提高空氣預(yù)熱溫度的可能性。”
基于此，他們的解決方案是使用蒸汽。這個(gè)方案既可以改善高爐內(nèi)的溫度梯度，讓強(qiáng)化鼓風(fēng)得以進(jìn)行，使?fàn)t內(nèi)溫度更加均勻，又有利于冶煉反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)而提高產(chǎn)量，同時(shí)避免了為生產(chǎn)氧氣而提高成本。
經(jīng)過(guò)系統(tǒng)思考后，葉渚沛提出強(qiáng)化高爐冶煉的“三高”理論——高壓爐頂、高風(fēng)溫、高濕度鼓風(fēng)。回國(guó)后，他一直致力于帶領(lǐng)化冶所科研人員推動(dòng)其在我國(guó)鋼鐵廠落地。
幾十年來(lái)，“三高”理論指導(dǎo)了我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)實(shí)踐。
“我不能保持沉默”
20世紀(jì)50年代的鋼鐵廠里，機(jī)器的飛速運(yùn)轉(zhuǎn)和工人們忙碌的身影交織成一幅生動(dòng)的畫面。在發(fā)展的浪潮中，關(guān)于煉鋼技術(shù)的爭(zhēng)論如同平靜湖面下的暗流，涌動(dòng)激蕩。
當(dāng)時(shí)，煉鋼的技術(shù)路線主要分為“轉(zhuǎn)爐”和“平爐”兩種。其中，傳統(tǒng)上多采用平爐煉鋼。長(zhǎng)方形的平爐，一般有一個(gè)或多個(gè)燃燒室。生鐵熔化后，通過(guò)添加石灰石等助熔劑去除雜質(zhì)。
相對(duì)平爐，轉(zhuǎn)爐是后來(lái)才逐漸發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。轉(zhuǎn)爐通常呈巨大的梨形，生鐵從爐頂加入，通過(guò)爐頂?shù)膰娮齑等敫呒兌妊鯕?。氧氣與生鐵中的碳反應(yīng)生成二氧化碳，降低碳含量。同時(shí)，包括硅、磷等在內(nèi)的其他雜質(zhì)也會(huì)通過(guò)氧化反應(yīng)被去除。
平爐煉鋼的過(guò)程比轉(zhuǎn)爐煉鋼慢，但可以處理質(zhì)量較差的原料，對(duì)于某些特殊鋼種的生產(chǎn)有一定優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于急需鋼鐵的中國(guó)來(lái)說(shuō)，采用哪種技術(shù)路線發(fā)展煉鋼工業(yè)，一時(shí)成為工業(yè)部門關(guān)注的焦點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，冶金部聘請(qǐng)了一批蘇聯(lián)專家擔(dān)任顧問(wèn)，他們根據(jù)蘇聯(lián)國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)情況，紛紛主張采用平爐。
這樣一來(lái)，冶金部也就順理成章地確認(rèn)我國(guó)要優(yōu)先發(fā)展大平爐的技術(shù)路線。一時(shí)間，建大平爐的計(jì)劃開(kāi)始在全國(guó)各地的鋼鐵廠醞釀。
然而，“中國(guó)葉”卻提出了截然不同的意見(jiàn)。一次討論會(huì)上，中蘇兩國(guó)的專家及工業(yè)部門相關(guān)負(fù)責(zé)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(dāng)?shù)卣f(shuō)出了他的意見(jiàn)：“我不贊成蓋平爐?！?/p>
“我們蘇聯(lián)一直在大力推廣平爐技術(shù)，它是最穩(wěn)定、可靠的?！碧K聯(lián)專家對(duì)平爐的好處深信不疑。
葉渚沛深吸一口氣，應(yīng)對(duì)道：“我認(rèn)為在煉鋼技術(shù)的選擇上，我們應(yīng)該實(shí)事求是地以事實(shí)為依據(jù)來(lái)判斷?！?/p>
早在1952年，當(dāng)國(guó)際上純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)在奧地利還處于中試階段，葉渚沛就敏銳地意識(shí)到，氧氣轉(zhuǎn)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(shuō)：“葉先生知道，蓋平爐需要天然氣，但那時(shí)中國(guó)沒(méi)有天然氣，而用氧氣煉鋼則不需要燃料。”
在郭慕孫眼中，葉渚沛的談吐與眾不同，他“雖講工程技術(shù)，但出發(fā)點(diǎn)是我國(guó)的資源、經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略”。
但是，“胳膊”擰不過(guò)“大腿”，葉渚沛一度敗下陣來(lái)，他沒(méi)能改變煉鋼技術(shù)路線的決策?！白鳛橐粋€(gè)愛(ài)國(guó)者和現(xiàn)代重工業(yè)技術(shù)的專業(yè)人員，我對(duì)蘇聯(lián)專家提出的許多錯(cuò)誤和有害于我們冶金建設(shè)的建議，不能保持沉默，我公開(kāi)地予以反對(duì)。我知道這是冒險(xiǎn)的，但我對(duì)黨有無(wú)限的信任?！比~渚沛在寫給毛澤東主席的信中曾明確提到。
轉(zhuǎn)機(jī)在1955年到來(lái)。蘇聯(lián)科學(xué)院副院長(zhǎng)巴爾金受邀來(lái)華訪問(wèn)。在為期兩個(gè)月的訪問(wèn)期間，巴爾金了解到中國(guó)冶金界的這場(chǎng)爭(zhēng)論后，贊成并積極支持中國(guó)發(fā)展氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼。
巴爾金在寫給中方的報(bào)告中明確提出堅(jiān)決支持葉渚沛的觀點(diǎn)：“采用氧氣轉(zhuǎn)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(lái)訪的蘇聯(lián)科學(xué)院副院長(zhǎng)巴爾金（左三）交流學(xué)術(shù)問(wèn)題。
得到巴爾金的支持后，葉渚沛陸續(xù)撰寫了《論在中國(guó)采用吹氧轉(zhuǎn)爐方法煉鋼問(wèn)題》等文章，鮮明闡述自己的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。
向科學(xué)要答案
化冶所建立后，在中國(guó)科學(xué)院的支持下，葉渚沛一直堅(jiān)定地向科學(xué)要答案。他扛下了壓力，獨(dú)樹(shù)一幟，帶領(lǐng)許志宏、王大光等化冶所的年輕骨干組建起科研團(tuán)隊(duì)，投身于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐技術(shù)的攻關(guān)。
為了驗(yàn)證“三高”理論和發(fā)展新技術(shù)，中國(guó)科學(xué)院撥款在石景山鋼鐵廠建成了化冶所實(shí)驗(yàn)高爐（即石鋼018車間）。
1958年7月落成的化冶所實(shí)驗(yàn)高爐（即石鋼018車間）。過(guò)程工程所供圖
從1958年開(kāi)始，他們投入氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐試驗(yàn)，從30公斤開(kāi)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(tuán)隊(duì)聚精會(huì)神地觀察、鉆研這臺(tái)小型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的運(yùn)行。火焰在爐膛內(nèi)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(dòng)力。
經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)和失敗，他們終于在小試中取得成功。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(tuán)隊(duì)信心倍增。
“搞氧氣煉鋼，你能負(fù)責(zé)把它搞起來(lái)嗎？”當(dāng)時(shí)主持全國(guó)科學(xué)技術(shù)工作的聶榮臻副總理問(wèn)葉渚沛?！坝晌邑?fù)責(zé)！”葉渚沛的回答擲地有聲、充滿自信。
于是，國(guó)家科委撥出一筆科研項(xiàng)目款，專門用于興建30噸工業(yè)化氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐。許志宏還記得，這筆經(jīng)費(fèi)是從“兩彈一星”的經(jīng)費(fèi)里撥出來(lái)的?！斑@在當(dāng)時(shí)可是一個(gè)不小的數(shù)目，葉先生有那么大的雄心把這個(gè)廠建起來(lái)，他是敢于擔(dān)當(dāng)?shù)??！倍嗄陙?lái)，許志宏想起那段往事，仍為之動(dòng)容。
1962年，石景山鋼鐵廠內(nèi)，國(guó)內(nèi)第一座真正用于工業(yè)生產(chǎn)的30噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼廠開(kāi)工建設(shè)。
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(zhuǎn)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(yīng)對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生的意外，消防車、救護(hù)車嚴(yán)陣以待。
“成功了！”不一會(huì)兒，廠房?jī)?nèi)傳出歡呼聲。這意味著，當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的煉鋼技術(shù)——氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐試車成功！
不久后，葉渚沛將氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐相關(guān)情況上報(bào)國(guó)家。國(guó)家通過(guò)決議，此后我國(guó)建立煉鋼廠不再建平爐，都改為建氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，我國(guó)煉鋼史從此翻開(kāi)新的篇章。
如今，我國(guó)已成為無(wú)可爭(zhēng)議的鋼鐵大國(guó)，而當(dāng)年那段探索鋼鐵煉成之路的歷史，承載著科研團(tuán)隊(duì)求真務(wù)實(shí)的精神、堅(jiān)如磐石的信念與鍥而不舍的實(shí)踐，值得我們永遠(yuǎn)銘記。
