振兴故事丨高炉铁水 创新正炽——全国职工“五小”优秀创新成果奖和71项国家专利获得者张守喜的故事

介绍

　　今年1月16日，由全国总工会主办的2023年全国职工“五小”优秀创新成果发布，在3733.9万名职工参与的活动中，张守喜研制的“开口机钻杆卡具”入选其中。

　　张守喜，本钢集团板材股份有限公司炼铁总厂新一号高炉点检员，一个只有高中学历的普通工人却在38年的工作中解决炼铁高炉的疑难问题100余项、获得国家专利71项、持有专有技术20项。

　　如果把枯燥的统计变换成另一种表述，蕴藏在数据背后的价值就会生动起来：它们能节约资金成本数亿元，未来还将继续增加；它们在技术指标上达到了国际领先水平，已在全国钢铁行业推广；它们让中国特大型炼铁高炉拥有了自主国产技术，并且走出国门……

　　7月10日8时30分，本钢集团板材股份有限公司点检员张守喜开始了一天工作，此时车间外气温已超越30℃，但他和同事们直面的是高炉里1500℃的铁水。

　　铁矿石经过上一道工序冶炼后，即将依靠钻杆从高炉内排出，这是炼铁的关键工序，包括张守喜在内的工友们围拢在高炉前，“轰”的一声，钻杆撞开了封闭的炉口。

　　飞溅着火花的亮黄色铁水开始沿着管道流向不远处的罐车，还在擦拭额头上汗珠的张守喜露出了欣慰的神情。本钢集团近几次冶炼试炉所使用的高炉钻杆全部经受住了考验，这项花费了张守喜13年时间自主研制的部件不仅填补了该领域国内的空白，还因此在不久前获得了全国职工“五小”优秀创新成果奖。

　　眼前的高炉钻杆还在继续作业，发出“咚—咚—”的闷响，响声混杂在铁水和天气的高温中，张守喜仿佛又看到了30多年前同样的撞击。

　　当时是1994年，张守喜进入本钢一铁厂担任钳工已有8年时间，“我就读的是本溪市第二中学高中部，毕业那年父亲正好退休，我就接了班。”他说。

　　张守喜当年的同桌郭玉琦对此记忆犹新：“我们读书的高中不是重点学校，大家起点并不高，进厂矿上班是多数人的选择。”

　　8年时间里，张守喜渐渐在高炉维修方面崭露头角，“炼铁高炉的设备工艺很陈旧，工人大多采用手工操作，比如电动机的联轴器，拆卸过程中要用大锤来敲打，费时费力，一不小心还会把电动机打坏……”

　　工作中大锤的每一次撞击都会让张守喜内心紧绷，“撞坏了的话，维修起来很麻烦。后来我就琢磨着设计了一个卡具，它能把电动机联轴器通过螺栓的反作用力拔出来，不仅耐用，而且提高功效三倍。”张守喜说。

　　这个创新获得了厂里认可，车间奖励给张守喜50元钱，他的职务也变成了维修工、点检员。“50元钱不多，但那不是钱的事儿。”张守喜说，“自己做的改造能得到认可，这个很重要。”从此，张守喜更愿意琢磨事儿了。

　　防松弯头是冷却炼铁高炉凿岩机的重要部件，出现故障后能烧毁凿岩机，造成重大损失，张守喜又盯上了这个事儿。未解决漏水问题，他准备用焊接模式取代原来的可拆解模式，但使用时却发现焊死的弯头不便拆卸，反而不好用。

　　他随即开始了第二次改进：在弯头上加装一个胶管，再套上能够耐高温的防火套，但这个改进后来也发现不可行，原因主要在于防火套的价格过高。

　　进行第三次改进时，张守喜把弯头的锻件材质变成了铜制的，但也以失败告终，“铜的硬度不够，不耐用。”

　　前后历经好几年，张守喜才找到破解弯头漏水的办法，既保证了弯头形状不变，还能在容易拆卸的前提下杜绝漏水，最终实现了国外进口关键核心部件的国产化替代。

　　现年71岁、已经退休在家的本钢集团职工袁春富与张守喜有着16年师徒情谊，他在工作中发现，“张守喜有着很强的业务钻研精神，更难得的是还很有韧性，失败了也不放弃。”

　　正是依靠这种精神，张守喜后来陆续创新发明了炼铁高炉开铁口机的制备方法，填补了国内空白；创新发明了双密封防松弯头，杜绝断水事故发生；创新发明了液压泥炮法兰连接卡扣，解决了快速安装难题……

　　这些创新发明无一例外是对进口零部件的国产化改造，实现了本钢新一号高炉关键技术和关键零部件的自主化。

　　时间来到2010年，当时本钢集团板材股份有限公司炼铁总厂机械工程师母惺正在新一号高炉前等待作业，“突然传来刺耳的爆裂声，支撑炼铁高炉钻杆作业的卡具拦腰折断了。”十多年过去了，母惺还清晰地记得当时发生的事。

　　折断卡具的专业名称是“开口机钻杆卡具”，属于炼铁高炉核心部件，作用是配合钻杆钻开封闭炉口，让里面温度超过1500℃的铁水流向等候运输的罐车，“不按时换会造成高炉停产，损失将达到几千万元。”母惺说。但这个部件的更换却并不是特别容易，“技术很复杂，长期依赖进口，售价昂贵。”

　　“开口机钻杆卡具”在之前也曾出现过断裂，早已是影响炼铁高炉作业的掣肘因素。于是在那一年，本钢炼铁厂决定成立技术攻关小组，这个担子落在了张守喜的肩头。

　　解决“开口机钻杆卡具”断裂的难题并不是特别容易，“研究了很久，一直没取得突破。”张守喜说。这期间，本钢高炉又出现了新问题：高炉液压泥炮装置发生了故障。

　　高炉液压泥炮装置是冶炼行业必备的炉前设备，作用在于迅速堵塞释放铁水后的出铁口，使高炉进入下一循环作业。“出现故障后会造成1500℃的铁水外溢，后果很严重。”张守喜说。

　　由于液压泥炮属于高精密设备，国内不具备自主生产能力，改进它成了当务之急，张守喜不得不转变研发方向。他从液压泥炮的单个零件开始研究，从一个螺丝到整台设备，共测量了1000多个零部件，先绘制草图，再用CAD软件制图修改，最后用3D动画定稿，仅卡尺就用坏了两套，最终在2017年创新发明了球面三段式组合炮头，完成了自主化生产，形成了具有自主知识产权的完整创新技术，完全解决了洋设备“水土不服”的问题。

　　对于创新，张守喜常挂在嘴边的一句话就是：“创就是闯，没这个劲什么都干不成。”

　　对于中国钢铁业来说，液压泥炮的自主化生产具有里程碑意义。它获得了全国冶金行业科技进步奖，整体技术指标达到国际领先水平，其成果通过制造商在全国钢铁行业推广并应用，宝武集团、鞍钢、包钢等企业的特大型高炉从此使用上了国产液压泥炮技术，它还走出国门应用到印度、马来西亚、土耳其、印尼等多个国家的炼铁设备上。

　　液压泥炮的自主化改造成功进一步提振了张守喜的信心，他再次把工作重心转移到“开口机钻杆卡具”的改造上，此时他已经发现了症结所在：“钻杆卡具发生断裂，根本原因还是材质出了问题。”

　　通过向材料学专家请教，张守喜获得灵感，并最终确定了在现有材质中加入稀土元素的方案，“加多少量最重要，误差要在毫克之间，太硬了容易脆，太软了起不到作用。”张守喜说。

　　同时热处理过程也不可以忽视，“热处理后产生的不同结晶都会对材质造成影响。”张守喜说。在经历了数千次反复实验后，钻杆卡具的材质终于被确定下来。张守喜趁热打铁，又对钻杆卡具的外形进行改进：由单向螺纹改成可以正反两个方向转动。这逐渐增强了钻杆卡具的耐冲击疲劳性能。2023年，张守喜终于完成了又一个进口高炉技术的国产化改造。

　　张守喜所作出的技术改造到底价值如何？为本钢新一号高炉提供关键零部件的外国专家保利给出了答案。

　　当时保利作为零部件供应商的首席专家来本钢厂区回访，跟队翻译记得，保利刚抵达时“不太搭理人，回答问题时语气也生硬。”但随着回访深入，保利发现了原厂零部件被改进、甚至被中国产配件替换的现象，他感到不可思议，不断询问“改进后的常规使用的寿命怎么样？”

　　张守喜逐一给予回答，还通过工作原理解释了常规使用的寿命全都超过原厂部件，这让保利惊叹不已。临走前，保利特意向张守喜赠送了贴身携带的原厂工具箱，以示对他的创新工作的肯定，并用摄像机把张守喜改进过的零部件全部录成视频，准备带回公司总部研究学习。

　　如今张守喜已经解决炼铁高炉设备疑难问题100余项，获得国家授权专利71项，持有专有技术20项。虽然荣誉等身，但张守喜仍旧坚守在炼铁一线担任点检员职务，对生产设备做定点、按时进行检查，并提出检修方案。

　　据相关机构评估，张守喜的专利可以为本钢集团节约资金成本数亿元，他得知后非常平静地说：“是本钢集团给了我创新的平台，可提升钢铁产量才是最重要的。”

　　在这一态度面前，资本的力量也会自惭形秽。有人曾试图花费数百万元钱购买张守喜的一个专利，但遭到当场拒绝，他说：“这个专利虽然是我发明的，但它属于本钢，属于和我一起工作着的同事们。”

　　世俗功利并不是张守喜的兴趣所在，他只是一位年近花甲的普通工人：爱吃面食，午饭却仅限一个馒头；长期工作在一线，掌心能看到多次蜕皮、生长后的老茧；曾经茂密的头发，已然浮现谢顶迹象；岁月让他的身高从1.74米缩到了1.72米，张守喜对此自嘲说，过去这一年搞创新时太耗神。

　　是岁月砥砺让张守喜在技术上不断精进，而非卓然天资。如今的张守喜58岁了，性格坦率，并不回避年轻时专业相关知识的不足，但被问到当初是否为发展中国钢铁工业而搞创新时，他迅速给出否定回答：“想的根本没那么宏大，能降本增效，再创高产就心满意足了。”另一方面，他又将创新热忱融入家国情怀中，秉持朴素的国与家概念，“我的父母、妻子和岳父母都是本钢人，本钢是我的家，给家里办事儿是我的责任。”

　　国家也以对等方式回应了张守喜。他设计的“开口机钻杆卡具”在不久前荣获全国职工“五小”优秀创新成果奖。38年间，他还陆续成为国务院政府特殊津贴获得者，荣获全国钢铁工业劳动模范、辽宁五一劳动奖章、辽宁省技术能手等称号。本钢集团以他的名字命名技能大师工作站，辽宁省总工会以他为领创人建立创新工作室联盟。

　　对于所获荣誉，张守喜态度平和，他说：“能解决生产中的棘手问题才最让我自豪。”关于这一点，本钢集团炼铁总厂工会专员冯育新深有体会，他说：“2019年评比劳模，轮到张守喜述职时，高炉突然出故障了，他得到消息后直接离开评比现场，跑到事故现场……”

　　只有涉及炼铁高炉技术时，张守喜个性中较真儿与积极的一面才会显露出来。7月11日16时，作业区会议室正在召开下班前的例会，当一名同事提出要对高炉旋转油缸的磨损连接轴来更换时，张守喜表达了不同意见：“更换就面临着停产，损失太大了。”

　　“这个方案也不可取，千斤顶力量太大，容易顶坏。”张守喜说。他随后提出另一个方案：“可以在底部安个托进行固定。”

　　张守喜在工作中的较真儿，从来是不打折扣的，用他的话说就是：“工作上的事马虎一点儿也不行。”

　　获得全国职工创新成果奖之后，张守喜作代表在2019年被全国总工会派往德国慕尼黑技术大学、柏林大学工程学院等知名高校学习深造，还进入世界著名的工业公司考察实习。

　　在莱茵河畔的两个多月让张守喜深受触动，他体验一个完全依靠电脑控制的电动扳手时发现，“误差级别是以微米计算，非常精确，另外车间里面有很多无人驾驶和智能操控设备。”

　　冶炼企业的绿色环保也让张守喜耳目一新，“铸造车间里基本上没有烟和火，四周都有移动吸尘口。”

　　其实这些景象正是当下全球钢铁工业发展的一个缩影。随着“工业4.0”时代开启，数字化、绿色化、物联传感、人工智能、深度算法慢慢的变成了行业发展的关键词。钢铁工业正加速形成以信息技术为支撑的绿色低碳钢铁制造体系，以及以网络化为基础的产业链集成体系、以数字化为手段的钢铁产品管控体系。

　　淘汰落后产能、生产高品质钢材、加大技术改造是全球钢铁业发展的共识。怎样结合工程技术创新，强化科学技术创新体系建设成为摆在每一名产业工人面前需要思考的问题。回到本溪后，张守喜有好几次夜里睡不着，脑子里浮现的都是学习时看到的情景，“中国现在已经是钢铁大国了，但如果想变成钢铁强国，还需要继续发展和创新。”

　　不久后张守喜便向本钢集团提出了有明确的目的性的合理化建议，其中就包含了智能化改造内容。他还把建议运用到了正在进行的高炉开铁口机大臂回转控制液压系统的改进上。高炉开铁口机是重要的炉前设备之一，高炉出铁时必须用其打开出铁口，但开铁口机大臂每次工作时都要由高到低向下倾斜10°转动，才能对准出铁口，容易撞坏开铁口机。张守喜表示，可以对其大臂回转液压控制管理系统进行智能化改进，避免上述问题。

　　“在德国看到的那个自动扳手给了我很大启发。”张守喜说。他采取的方法也是安装相应控制开关，然后依靠计算机发出指令，减小误差。经过改进后，目前新一号炉开铁口机大臂回转定位精度由原来的72%提高至95%，电液比例方向流量控制阀动态响应精度由原来的82%提高至98%。

　　在张守喜的建议中，还认为中国钢铁行业的创新“要形成集群效应，让更多人尤其是更多年轻人去参加了，根本方法还在于实践。”

　　为此，他反思了之前在“张守喜技能工作站”培养年轻人的方法，“理论学习有点多，年轻人的动手能力不够，实践才是创新的基础。”他很快给“工作站”定下了“讲解时必须在一线作业区现场，必须亲自演示”的规矩。

　　这个改变后来还被推广到了本钢集团各个厂区。不久前举办的“张守喜杯”职工技能竞赛中，竞赛规则由原来的单一理论考试变成了“理论+实践”双项排名，获得冠军的五高炉作业区李洪臻表示，新规则对选手们的动手能力是一个考验，但也确实从中学习到了很多有用的知识，对未来工作帮助很大。

　　“创新改进的目的是为了更有效地生产，因此不能脱离了一线实践。”张守喜说，“高炉就是我的舞台，离开那里我什么都不是！”如今，他仍旧保持着早上7点半正式上岗的习惯，在本钢新一号高炉旁边，他走过去再走回来，手里拿着专用照明设备，一遍又一遍检查着运转的每一个零部件。

　　全国职工“五小”优秀创新成果奖是由全国总工会主办的创新成果发布活动，旨在激发广大职工的创新热情和创造潜能，奋进新征程、建功新时代。

　　“五小”是指“小革新、小发明、小创造、小设计、小建议”等群众性职工创新活动。自去年5月全总启动全国“五小”系列活动至今，全国3733.9万名职工参与活动，产生337.47万项成果，形成先进工作法13.45万项。主办方邀请了大国工匠、全国劳动模范、“技术大咖”代表一一进行现场点评。