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大师风采

不渝矢志铸钢魂——记连铸设备专家、中国工程院院士关杰

关杰,福建省莆田人,生于1939年11月,机械部西安重型机械研究所高级工程师,连铸设备专家。我国连铸行业中的知名专家、学科带头人。1963年毕业于北京钢铁学院,后到机械部西安重型机械研究所工作至今。20世纪60—80年代,先后承担钢包回转台、结晶器、二冷设备、板坯液压剪等关键设备,为重钢、上钢一厂等大型企业研制成功2300mm、1050mm等大型板坯连铸机,为我国冶金企业连铸化做出重大贡献。20世纪80年代以来,主持了“200吨级连杆式回转台”、“结晶器振动系统”的研制。在美国中兴钢厂2032mm连铸机技术攻关中获实用型专利1项。主持的国家重大技术装备“攀钢1350mm板坯连铸机”攻关成功,扭转了我国大型连铸设备依赖进口的局面,获机械部科技进步特等奖、国家科技进步一等奖。1997年当选为中国工程院院士。

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关杰的人生始终与连续铸钢紧密相连,而他本人也像连铸机上流动的股股钢水,奔流不息,矢志不渝,用不变的执著和勤奋铸就着坚韧的钢铁和动人的钢魂。

青年成长:铸梦想

关杰的青年时期感受了太多的艰辛,同时也记载了他一如既往的坚毅与执著,这段成长历程铸就了他延续一生的强国梦想。

印尼出生,爱国情深

关杰出生于印度尼西亚的一个普通华侨家庭。由于家境贫寒,关杰的父亲年近三十岁才结婚,婚后便和关杰的母亲一起去印度尼西亚谋生。关杰有兄妹八个,均出生在印尼。这个家庭虽然人丁兴旺,但是由于父母亲文化水平不高,只能依靠做体力活挣钱来养活全家,生活条件十分艰苦。在关杰的印象中,一提起生活在印尼的时光,便能真切地感到“饿肚子”的滋味。贫穷让幼年的关杰体会到了底层社会的苦难和辛酸。

关杰的父亲为了不让自己的子女,特别是男孩子成为印尼的“土人”—“番子”,有意识地将自己的孩子在尚未成年时就陆续地送回国内,并勉励他们要好好学习,自立自强,报效祖国。在父亲的教育下,关杰很小就磨炼出积极上进的性格,在心中烙上了深深的爱国印。

关杰9岁时,母亲不幸病逝,嗷嗷待哺的三妹被送人抚养,父亲带着关杰和关杰的三哥回到福建老家继续念书。之后不久,父亲又独自返回印尼。比关杰先回国的大哥和大姐因为家庭困难,只念了几年小学,就辍学在家务农,二哥有幸仍在念书。在关杰的记忆中,他的童年就在由大哥和大姐当家长的家庭中度过。没有父母照料的孩子,总是能更快地成长,关杰在这段颠沛流离的艰苦日子里早早地养成了独立生活的能力。

钢院求学,奠定基础

不久,中国迎来了全面解放,关杰在和平的环境中顺利地读完小学和中学。怀揣着科技报国的梦想,1958年9月,关杰考上了北京钢铁工业学院机械系。踏入钢铁工业学院大门的关杰立即被“学风严谨,崇尚实践”的校园风气深深感染,渴望着在这个“钢铁摇篮”里真正走进冶金机械领域,学得真知,迈出成就梦想的第一步。

那时,北京钢铁工业学院的教学具有鲜明的特点,学校积极实行教育与生产劳动相结合的教育方针,创造性地提出“一参三改三结合”的教育模式(即:参加生产劳动,改造思想、改造教学、改造科学研究,实现教学、科学研究、生产劳动三结合),促进了教学和科研的快速发展。这让关杰深受鼓舞,更加明确了学习目标,并在专业学习和生产实践相互促进的过程中不断增长知识,积累经验。同时,大师云集的机械系也让关杰大开眼界,名师们渊博的学识、先进的成果和高尚的师德给他留下了深刻的印象。刚刚留美归来的徐宝升教授就是这些大师中的一位。1960年,徐宝升教授研究和试验成功了世界上第一台弧形连铸机,震惊了全世界。当榜样就在身边的时候,一个人便会更加容易踩着榜样的脚印朝同一个方向前进。听闻这一重大发明就诞生在自己的校园并且产生于自己尊重的徐老师手中,关杰对机械专业尤其是连铸技术产生了浓厚的兴趣,专业课程的学习也更加认真。除了徐宝升先生之外,陈先霖先生讲授的炼钢设备和轧钢机械课程也是关杰的最爱。陈老师在课堂教学中紧密结合了现场的实践经验,这为关杰后来的设计和研发工作奠定了良好的基础。

除了大师授课的讲堂,北京钢铁学院的图书馆是关杰上学期间最喜欢去的地方。钢铁学院图书馆的藏书是从北洋大学、唐山交通大学、西北工学院、华北大学工学院、山西大学、清华大学等6所院校接收的,虽然书目不多,但大部分都是冶金领域的经典著作和前沿文献。在钢院求学的5年中,关杰经常一下课就到图书馆阅读和学习,在知识的海洋里面遨游。

大学生活稍纵即逝,转眼间就到了离别的季节,关杰恋恋不舍地挥别求学5年的母校和恩师,带着一身本领和满腔热情,准备到企业和基层一线建功立业,开始人生崭新的篇章。

投身西重,艰苦创业

毕业分配时,关杰响应国家号召毅然支援西部建设,第一志愿填报了专业对口的西安重型机械研究所(以下简称“西重所”)。虽然西重所的研究工作刚刚起步,但初入社会的关杰暗下决心要迎难而上,与建设中的西重所一同成长,为祖国的钢铁工业做出自己的一份贡献。

1963年9月,关杰和几名同学背着行囊远赴西安,前往西重所报到,偏僻的地理位置让几名刚刚毕业的大学生愣是徒步从西安城区走到了西重所的临时办公楼下。当年,西重所的工作环境十分简陋,甚至连员工宿舍都是临时借用外单位的,办公人员也寥寥无几;而更让关杰和同事们忧心和头疼的是那近似白纸一张的研究基础。年轻的关杰没有心灰意冷,逆境反而激发了他强大的动力。关杰心中有一幅画,那是属于连续铸钢的宏图。这幅画承载着他多年来的梦想,一直默默盛开在心中的一个角落,它太美,时刻激励着自己为之不懈努力与奋斗。从此,他和一批批西重所人艰苦创业,不断探索,夜以继日地工作着,用智慧和汗水铺就了西重所不平凡的发展之路。

几十年过去了,如今的西重所面貌已大不一样,科研大楼、试验工厂林立,宿舍楼占地宽广,关杰和当年徒步走来的同事们也随着西重所的发展而成长起来。如今的西重所,仅仅连铸专业组就已先后培养造就了机械、电气、液压专业的研究员级高级工程师十余名和数十名高级工程师,形成老、中、青结合,专业配套,长年稳定地从事连铸机设计、研究和开发的技术群体。谈到西重所,关杰总会说:“这是一个配合默契、团结的,能够结合工程特点和要求,灵活应用所掌握的科技知识和经验,勇于创新的集体,而我仅仅是这个集体中的一员。我所取得的每一个成绩,都与这个坚强的集体是分不开的。”

连续铸钢:铸辉煌

关杰学术人生的关键词只有一个,那便是连续铸钢。正是在连续铸钢的研究中,他铸就了散射出万丈光芒的辉煌。

连续铸钢是炼钢和轧钢之间的生产工序。应用连续铸钢设备,将经过预处理(如钢包吹Ar搅拌调温、均匀化,成分微调,真空脱气等)的合格钢水直接、连续地在强制冷却的铸模内铸成各种断面的钢坯,经定尺切割和必要的处理(如冷却或保温、二次切割、去毛刺、称重、打标识符号等)后向轧钢厂提供合格的钢坯。

连续铸钢作为关杰毕生的事业,已经陪伴他走过了近五十个年头。他先后参加和主持了近三十项不同单机、不同机型的连铸机设备设计和研究工作,主要涉及方坯和板坯连铸机,可谓成果卓著。

初涉连铸,崭露头角

液态金属连续铸锭的概念早在20世纪中期就已提出。1930年有色金属的连铸应用于生产,1946年在美国建成第一台试验性的连续铸钢装置。20世纪50年代连续铸钢设备开始用于工业生产,70年代后期才得到大发展。我国于1957年开始连续铸钢的试验研究。

1965年初,刚刚来到西重所的关杰就参加了由第一机械工业部和冶金工业部组织的联合设计组,设计和研制当时在世界上最早、浇注断面最大和品种最多的重钢R10-2300弧形板、方坯兼用型连铸机,他也因此成为我国最早接触连铸设备研发的人之一。

虽然使命光荣,但是接到任务后,关杰和同事们都犯了难,因为当时连铸领域的设计和研究基本还处于一片空白,可用的资料和数据几乎没有,而西方先进国家又对我国实施了技术封锁,任务难度可想而知。关杰和同事们决定从零做起,开始大规模地查找和学习关于连续铸钢的基本理论,广泛了解这个刚刚起步的连铸技术领域。有了理论知识的武装,关杰和同事们开始进行一些模拟实验,通过分析实验中的数据,研究设备的性能需求和工艺条件。

功夫不负有心人,历时近三年,关杰和同事们终于成功地完成了设备研发的任务,啃下了这块“硬骨头”,为我国连铸机的发展奠定了基础。关杰作为项目的核心力量,先后参加了方案设计、施工设计、图纸复审、加工制造服务、现场安装调试及生产试验等工作,系统化的研究过程使他受到极大的锻练和提高。随后,积累了一定研究经验的关杰又先后承担了方坯、板坯连铸机中的钢包回转台、中间罐车、结晶器、支撑导向段、二次冷却装置、机械式方坯剪、液压式板坯剪等重要单机设备的设计和研制工作,同时也承担了连杆式回转台、结晶器、振动装置、拉矫机、扇形段更换装置、蒸气密封室、火焰切割机等关键设备的审图、把关工作。这些设备均成功地应用于重钢公司、上钢一厂、柳州钢厂、安阳钢厂等钢铁企业,部分连铸机还出口阿尔巴尼亚和美国。

关杰用严谨的工作态度换来了高质的工作成效,他参与设计研发的设备多次获得全国科技大会奖或机械部科技进步奖,帮助我国连铸设备的研发驶上了快车道。

重任在肩,屡次建功

在连续铸钢的学术领域中,关杰坚持自主研发的路线,凭借扎实的理论基础和刻苦的学习态度,始终活跃在国内连铸设备研发的第一线。

百废待兴的1978年,华夏大地处处都有一种急于把丧失的时间夺回来的热情。12月23日,党的十一届三中全会闭幕第二天,宝钢工程在东海之滨打下第一根桩,由此,我国现代化程度最高、工艺技术最先进、生产规模最大的钢铁企业诞生了,中国的钢铁工业揭开了新的一页。1979年,邓小平同志出访日本,参观君津钢厂时对稻山嘉宽先生说:“你就照这个样子,给中国建设一个钢厂。”于是,在新日铁和宝钢人的共同努力下,宝钢建设开始加速度。

在宝钢生产流程的建设中,处于工艺流程中间地带的连铸是核心内容,连铸设备的研究更是重中之重。经过深思熟虑,领导将这个重担交给了当时在连铸领域已经小有名气的关杰。20世纪80年代中期,关杰开始参与宝钢建设工程,在西重所主要负责编写宝钢板坯连铸设备立足国内的可行性研究报告。关杰深知宝钢连铸项目的重要意义,于是鼓足干劲开始了新一轮的攻关,圆满地完成了任务。后来,关杰赴日参加了联合设计工作,为宝钢的建设做出了重要贡献。“历史将证明,建设宝钢是正确的。”当邓小平对宝钢的历史预言终于实现时,关杰的心头涌上了一丝甜意。

在完成宝钢建设任务后,关杰又先后负责编写国内外各类连铸机及关键单机设备的报价书、“七五”期间薄板坯连铸关键技术试验研究项目可行性研究报告、“在线调宽结晶器的研制”和“大型钢包回转台结构强度试验研究”等科技攻关项目的立题和研究报告,这些项目后来均列入国家“七五”、“八五”核心部分研究和科技攻关项目。除此之外,关杰还主持了“七五”、“八五”期间大型钢包回转台等多个重大科技攻关项目,项目均获得了圆满的成功。在积累了宝贵的工程经验后,关杰毫无保留地将研究成果编写成书,参加编写《板坯连铸机设计与计算》,该书已成为国内连铸设计、制造和作用单位工程技术人员的主要参考书之一。

迎难而上,锻铸辉煌

随着我国连铸技术的快速发展,关杰开始思考连续铸钢未来的发展问题,他认为只有自主研发属于中国自己的高产连铸机,中国钢铁企业才能真正在国际市场上立足。

20世纪80年代末,关杰开始参加连铸机设备的自主研发工程。他参加了美国中兴钢厂2032毫米板坯连铸机改造设计中的技术攻关,负责支撑导向段的技术设计和振动装置、结晶器等设备的审图和方案制定工作,获得实用型专利1项,该项目后来获得机械部科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。随后,他参与了上钢三厂300毫米×2000毫米板坯连铸机的方案和重要技术问题的讨论和制定,并负责一些关键设备的审图工作。在这些研究和设计工作中,关杰进一步提升了设备研发能力,积累了宝贵的工作经验。

随着连铸工艺的广泛应用,实现连铸设备国产化逐渐成为连铸工作者的迫切需要。攀钢作为“国产化”的试点第一个站了出来,决定尝试走国产化的道路。攀钢连铸作为攀钢二期的三大工程之一,备受关注,这个大项目的设计任务又一次降临到了关杰头上。

1986年末,关杰作为总设计师开始主持研发国家重大技术装备项目—攀钢1350毫米板坯连铸机成套设备的设计和研制。由于是全国上下关注的重点工程,攀钢连铸项目凝聚了中国重型机械总公司、攀钢(集团)公司、重庆钢铁设计研究院、西安重型机械研究所等十多个单位的众多科技精英人才,仅西重所先后直接参加该项技术工作的科技人员就有百余人。作为这个项目的总设计师,关杰从争取项目到整套设备建成投产、验收、鉴定,每件工作都亲力亲为,每一张图纸的背后都倾注了他的心血,每一个机组的装配都是他汗水的结晶。作为项目的领头人,关杰在工作中不仅以身作则,而且特别注意发挥团队作用,他将整个项目分解成具体的任务,然后又有条不紊地让不同类型的技术人才各司其职,使整个团队能够发挥最大能量。在关杰和团队的辛勤努力下,历经八个春秋夜以继日的工作,攀钢项目终于获得成功,成为我国第一套国内研制的年产板坯百万吨级的连铸机,一举扭转了国内大型板坯连铸设备依赖进口的局面,为我国设计制造同类设备积累了宝贵经验,并且由此培养了一大批专业人才,推动了我国钢铁行业的技术进步,该项目先后获机械部科技进步特等奖和国家科技进步一等奖。

该铸机于1993年10月18日一次热试成功,后运行正常,逐步达到或超过设计指标,年产连铸坯100万吨,板坯综合合格率达98%,无清理率超过90%,钢水收得率达95%,不仅为攀钢创造了巨大的经济利益,而且极大地推动了我国连铸工艺的进展。

在成绩面前,功勋卓著的关杰并没有停下脚步,甚至还没来得及享受成功的喜悦,便又开始了连铸设备新的征程。“作为一个连铸科技工作者,我知道自己过去所做的工作和所取得的成绩,对整个连铸事业来说只是沧海中的一粟,是微不足道的。因此尚需加倍努力,为我国的连铸事业做出自己应有的贡献。”

平淡如水:铸钢魂

关杰在连续铸钢设备的研究和开发方面成果卓著,但是他在生活中却没有跌宕起伏的故事,淡泊名利的低调性情让他将更多的注意力放在了学习和工作中。看似平淡如水的为人品行,铸就了关杰坚毅的钢魂。

“加重自行车”

关杰有一辆加重自行车,一年四季天天骑着它上班,推着它买粮买菜,这辆加重自行车尽管骑了二十多年,而今仍然完好无损。关杰的生活就宛如这辆“加重自行车”,朴素、低调,却一直执著地向前。

关杰的少年时光在贫寒中走过,这让他比常人更懂得节俭的意义。当教师的妻子曾患有顽疾,关杰又经常因为工作繁忙出差在外,他总觉得亏欠妻子、儿子太多。所以只要在家,关杰就洗衣服、搞卫生、买菜、做饭忙个不停。当选院士之后,关杰的工作开始繁忙,但对于家庭责任他一如既往,仍然努力充当家庭中的主要劳动力,节假日骑上自行车去超市采购,回家乐呵呵地系上围裙无所不干。在关杰心中,家庭责任永远是最重要的“本职工作”。

骑惯了“加重自行车”的关杰坐不惯小轿车。每逢在省市开会回来,他很少用单位派专车去接,而一般都是搭乘别人的车或者坐公交车,实在不行就打出租车。在关杰看来,开会或出差是本职工作,工作之外的路途如果还麻烦单位就属于不合理要求了。关杰不仅“坐不惯”小轿车,而且“待不惯”领导办公室。鉴于关杰在连铸设备研发中取得的突出成就,西重所决定让他担任领导职务,并且在所长办公楼给他专设了一间办公室,方便他日常办公。但是关杰认为他只是完成了一些本职工作,做了应该做的事情,即使取得一点成绩也是依靠坚强的集体和团队,因此坚持要在生产一线继续做本职工作。后来,服从组织安排的关杰虽然接受了职务任命,但是却长期将条件较好的专用办公室闲置,仍然在基层技术处室办公,每天与他心爱的连铸设备一起奋斗,为西重所发光放热。

关杰为人十分低调,像“加重自行车”一般默默行进。谈起当选院士的经历,关杰更多的竟然是“埋怨”。20世纪90年代,关杰主持研发了我国第一套百万吨级的攀钢1350毫米板坯连铸机,于是西重所决定推荐他申报中国工程院院士。由于该项目的巨大经济效益,关杰毫无争议地当选为院士。但是,关杰认为,在连铸设备研发中做出一些事情本来就是分内之事,用不着大肆渲染,申报院士甚至会打乱他继续研发设备的进程,他希望将所有的时间和精力都用在生产研发的一线。

“吃饭与学习”

关杰把学习与吃饭当做人生的第一需要,不可一天不吃饭,也不可一天不学习。关杰生活中没有什么嗜好,不抽烟不喝酒,最大的爱好就是看书。他的办公室满屋都是书籍、资料,柜子放不下就再添加柜子,再放不下就放在地上或自制架子上摆放,他将寄给他的许多资料袋再利用,分门别类装上各种新资料。

关杰特别注重搜集连铸资料,尤其是国外这方面的先进技术,然后认真攻读、摘抄、分析。当了院士后他既像普通技术人员一样孜孜以求,手不释卷,又利用院士的有利条件广泛选取,多方择优。此外,在工作过程中,他还很注意收集、学习、积累与本专业有关的各种资料,如连铸工艺技术、钢水精炼技术、设备检测技术等,以扩大自己的知识面,开阔自己的思路。

我国连铸事业起步晚、任务重。关杰看到了中国在连续铸钢方面和世界上的差距以及与国外交流和学习的重要性,坚定不移地开始在学习多种语言的“苦行”道上继续“修行”,依靠外语工具驰骋到先进国家汲取营养。为了及时掌握国外连铸发展的新动向,几十年来,关杰坚持学习外语。他在第一外语—俄语考试通过后,先后选修和利用一切可能的机会学习了英语、德语和日语,这为及时查阅国外最新资料和在联合设计、对外技术交流、对外技术谈判中带来了极大的方便和好处。在关杰的书柜上,二十多年前他用德语翻译的长达50页的连铸技术资料仍清晰可用。2008年,关杰回到母校莆田锦江中学,回顾学习外语的历程,关杰无不感慨地说,自己大学曾经外语考试不及格,后来凭一股韧劲,学习了多种语言。正是在工作中的那股韧劲,帮助关杰坚持学习,在连铸设备的研发过程中取得了一个又一个成绩。

“否定之否定”

关杰最欣赏与推崇的格言是:否定之否定。他说,选择一个项目,确立一个方案,多来几个否定之否定就能得出比较正确的结论,拿出最优化的设计,找出最好的方案,达到最优的目的。

关杰说,对于连铸设备,大学专业课只讲了两个课时。但是这两个课时却成为了关杰终生研究的课题和方向。几十年来,关杰先后承担了数十个不同单机、不同设备、不同机组和成套设备的设计和研究工作以及现场服务、联合设计和科技攻关等工作。“我承担的每一项设计和研究工作都力求有新的改进和提高,力戒简单的照搬照抄。为了做到这一点,我切身的体会是要不断地学习,不断地总结,不断地创新和提高。”关杰如是说。

马克思主义哲学辩证法要求实事求是、与时俱进地看待问题,坚持具体问题具体分析。关杰在工作中巧妙地用马克思主义经典理论指导实际工作,追求工作创新和精益求精,根据不同的环境、发展和技术条件,做出不同的设计和研究。关杰经常说:“对于提出的每一个方案、结构,我的做法是从不同的角度去分析它,横挑鼻子竖挑眼,去找它的毛病,试图采用其他的方案或结构去取代它、否定它。当否定它的想法又被否定时,说明原先的方案或结构是无可争议地成立了。因此否定的过程,实际上是分析、比较、优化的过程。”关杰的工作方法其实正是马克思主义理论的精要。

关杰的否定绝不是单纯的主观判断和“撞大运”,他在创新过程中同样重视基础工作的积累,“否定的前提是要首先掌握大量的资料、数据和各种结构方案,这就是要学习,要调查研究,要收集和积累。”基于大量的理论基础,关杰能够深刻地认识到工艺设计的本质,用“否定之否定”的办法挑选出最优方案。他经常说:“对于搞机械设备设计的人来说都清楚,设备是为工艺服务的,要完成某一工艺要求或某一功能,可以采用几种设备结构方案去实现它,而其中必有一种在特定的条件下是最佳的。为了寻求最佳的,首先就得把可能的各种结构方案尽可能地都提出来,以便进行分析比较。”

关杰工作态度十分认真和严谨,因此他十分反对技术人员为了图方便和保险,仅仅采用手头掌握的图纸资料,而不再去搞调查研究和分析比较。近20年来,关杰团队在激烈的市场竞争中能比较成功地中标获得鞍钢、宝钢、武钢、马钢、宁波建龙、唐钢等大型板坯连铸项目,原因就是他提出和采用的方案都是经过深思熟虑和分析比较的,“否定之否定”的产品当然是切实符合用户要求的。

“排球自由人”

关杰当选中国工程院院士后,职务多了,社会活动多了,责任也更重了。他把自己定位于“排球场上的自由人”,很普通,但哪里需要就哪里上,到处可以发挥作用。

自从当选院士,全国一些学术性的行业头衔关杰挂了不下10个,他还担任了陕西省政协常委、陕西侨联副主席、西安市政府参事等职务。不管参加什么活动,他都有一个不变的宗旨:替科技人员说话,替老百姓办事。他说:“一个人在茫茫宇宙中是很渺小的一点,而每一个人都把自己的工作做好了,用乘法累加会越来越大,一乘百,百乘万,融入社会之中,就是很大的力量。普通人如此,院士、官员也应如此。”

他以政协常委的名义,要求加强对弱势群体的投入,加强对西部贫困地区的投入。他说:“东部较富裕地区、特区免这免那,而西部贫困地区反而征这征那,岂不差距越来越大?”他以市政府参事的名义,要求政府公务员提高工作质量和关心老百姓生活质量,提倡以人为本,落实到老百姓头上,就要处处关心他们。

关杰说:“院士也是有喜怒哀乐的人,我平常很少发脾气,要让我生气,恐怕事情差的‘码子’就大了。”特别是涉及科技人员创造成果的事情,他总要再三向有关领导提醒,要尊重创造劳动业绩的人。他曾经以院士名义推荐一位在亲水涂层上有突出贡献的青年工程技术人员,获得了中国工程院授予的光华青年科技奖。

关杰的“自由人”角色,实际是“人尽其才”的需要,更是其社会责任感的体现。

关杰的学术人生看似平淡如水,实则汹涌澎湃,贫穷中成长,学海中苦读,凭借坚韧和执著在连铸领域建功立业,实现科技报国的梦想,取得了非凡的成绩。如今虽然已年过古稀,他仍然在钟爱的“连铸机”旁日夜辛劳,不渝矢志,铸就钢魂。