首钢科学家鞠新华:无悔芳华绽放精彩“检测人生”

首钢科学家鞠新华:无悔芳华绽放精彩“检测人生”

在3月25日召开的首钢科技与管理创新大会上,集团党委书记、董事长张功焰为荣获“首钢二级科学家”称号的首钢技术研究院鞠新华颁奖。

首钢技术研究院是国家级企业技术中心,承担了首钢新产品、新技术、新工艺、新材料的开发与应用技术研究工作,历经六十多年发展壮大,目前拥有支撑多地产品开发和工艺研究的国际一流水平的冶金材料检验、试验中心。我有幸在这一方热土上,扎根钢铁检测领域,挥洒汗水,一路前行。我欣喜见证了首钢检测技术的日新月异,首钢也见证了我在检测领域的成长。获得首钢科学家荣誉,是对我坚持初心的肯定,更是对我继续奋斗的鞭策,我将始终面向科技前沿、面向生产一线,在检测技术的准确和高效上持续攻坚,在基础研究上沉淀积累,用高水平的检测技术助力首钢高质量发展。

——鞠新华

从钢铁检测技术的“外行”,到首次代表中国制定第一个国际标准;从只有一台已使用十几年的钨灯丝扫描电镜,到主持多台套物理大型检测设备的购置、安装调试和应用,建设首钢自己的微观分析实验室;从被国外权威专家拒之门外,到打破国际惯例得到认可,牵头制修订的国际标准在全世界范围内被广泛使用……十五年来,首钢二级科学家、技术研究院首席研究员鞠新华在钢铁检测领域深耕不辍,不倦求索,激扬“闯”的精神、“创”的劲头、“干”的作风,为首钢改革发展贡献了智慧和力量。

鞠新华,2007年从英国伯明翰大学冶金与材料专业博士研究生毕业来到首钢,长期从事检测分析技术及相关基础研究,获得各种科技奖16项;发表论文80余篇、申请专利40余项,制修订24项国际、国家和行业标准。组织开发的脱碳层电子探针和辉光光谱仪测定技术解决了贝氏体、马氏体组织脱碳层无法准确测量的难题,达到国际领先水平,牵头修订了国际标准ISO 3887,荣获北京市科学技术一等奖和冶金科学技术二等奖。担任国际标准化组织(ISO)专家、全国钢标委金相检验分委会秘书长、全国微束分析技术委员会委员、北京金属学会委员。2022年被授予首批“首钢二级科学家”称号。

01

突破历史制修订第一个ISO金相领域国际标准

“科研对我来说不仅是工作更是事业,越是困难的时候,越要凝心聚力迎难而上。”鞠新华如是说。

鞠新华在读硕士和博士期间研究的是Ti-Ni形状记忆合金的表面改性,到首钢入职后,从事钢铁的检测技术,与所学专业反差较大,加上当时检测中心最好的微观分析设备是一台已使用了十几年的钨灯丝扫描电镜,外加两台光学显微镜,设备和技术都比较落后,这让她犯了难。鞠新华坦言:“没想到条件这么艰苦。”

面对困难,鞠新华不曾退缩,她潜心对基本方法标准进行研究,代表中国首次在ISO金相领域先后修订了国际标准ISO 4969《Steel-Macroscopic examination by etching》(钢的低倍酸蚀检验法)、制定了ISO 16574《Determination of percentage of resolvable pearlite in high carbon steel wire rod》(高碳钢盘条中索氏体含量的测定),突破了ISO金相分析标准无中国制修订的历史。同时,她还组织修订了YB/T 4002《连铸钢方坯低倍组织缺陷评级图》,参与修订了GB/T 226《钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》和YB/T 169《高碳钢盘条索氏体含量金相检测方法》;组织研发钢中精细组织的金相分析技术,如DP钢、管线钢中MA岛、汽车板中碳化物的金相定量方法,原奥氏体晶粒度的显示方法等,形成了《钢铁材料精细组织金相分析技术研究》成果……一项项基本方法标准的修订为后续首钢技术创新提供了坚实的保障。

在实现更多“从0到1”突破的背后,是鞠新华默默无闻、脚踏实地、潜心研究的5000多个日日夜夜。当记者问,哪一项攻关最艰难?哪一项课题最有收获?“其实每一项都挺艰难”,鞠新华回忆起往事说:“论实力我们是有的,为荣誉而战,我们绝不退缩。”

2010年,冶标院国际钢标委盘条分委员秘书处朱教授来技研院检测中心交流,指出ISO 16120—1—2011《制丝用非合金钢盘条 第1部分:一般要求》里有个索氏体含量测定的附录,“首钢是否有能力牵头制定一个专门的高碳钢盘条索氏体含量的检测方法标准?”这不仅是国际钢标委盘条分委会秘书处和冶标院对首钢的信任,也是一项巨大的考验。鞠新华及团队千斤重担一肩挑,为更好地推动首钢盘条钢的研发、生产和国际贸易,他们接受了这个挑战。

接受任务后,鞠新华团队第一时间对该方法进行了文献、标准检索,进行了一系列验证实验和比对实验。经过充分准备,在2010年国际钢标委金相分委会年会上,鞠新华做了立项汇报,与参会专家进行了充分的技术交流,随后经过三个月的立项投票,最终成功立项,并且直接越过项目预研、工作组讨论阶段,进入委员会草案阶段。

当项目进入DIS阶段时,英国专家提出反对意见,反对把高碳钢盘条索氏体含量的测定做成专门的方法标准,坚持还是作为ISO 16120—1附录,因此标准项目一直处于停滞状态。在随后的一年多时间内,鞠新华始终不放弃,通过邮件往来数十封,给英国专家解释制定专门方法标准的必要性,但英国专家一直很强硬地坚持。国内外处理问题方式很不一样,国际钢标委金相检验分委会的秘书处在法国,他们倾向于欧洲国家形成一致意见,因此标准项目面临长期停滞或者终止的可能,项目组情绪都很低落。鞠新华却“杠”上了,她始终不放弃不退缩,最后终于找到机会,在欧洲的一次会议上,鞠新华找到了英国老专家,跟他进行了长时间面对面交流,在回答了一系列问题后,老专家笑了,同意将高碳钢盘条索氏体含量的测定做成专门的方法标准,同意项目按既定程序继续往下执行。精诚所至,金石为开。正是鞠新华的执着和韧劲,让她赢得了外国专家的信任,打破了“惯例”,最终成功制定ISO 16574,大大提高了首钢国际声誉,促进了首钢盘条的国际贸易。

ISO 23749 《Microbeam analysis Electron backscatter diffraction Quantitative determination of austenite in steel》(微束分析 电子背散射衍射 钢中奥氏体的定量分析)国际标准的立项过程,更让鞠新华团队记忆深刻。2018年国际微束分析技术委员会ISO/TC202国际年会在乌拉圭召开,而当时乌拉圭黄热病正盛行,由于死亡率高、传染性强,黄热病被纳入世界卫生组织规定的检疫传染病之一。去还是不去?去,被传染的风险极高;不去,无法在会上做立项汇报,就会与这项国际标准失之交臂。鞠新华没有过多犹豫,毅然选择了逆向而行,最终在做好防护的情况下,平安、成功地通过了立项。

由于行业的限制,制修订标准的过程虽然艰辛,但往往因为检测技术没有合适的专业组评价,在成果鉴定中只能根据关联性放到炼钢、热轧或者冷轧组,参评专家大多对检测技术不熟悉,对技术难度和水平难以做出准确判断。另外检测技术的成果主要服务于产品和工艺研发,无直接经济效益,所以检测技术类成果评价水平一般都不高,专家缺乏认同感。鞠新华每每想起来都会感到有些遗憾。她感慨地说:“但是当我们牵头制修订的国际标准在全世界范围内被广泛使用,得到全世界业界的认可,当我们制修订的国家标准和行业标准在中国被广泛使用,得到国内业界的肯定,当我们开发的方法为首钢产品和工艺研发保驾护航的时候,那种自豪感和认同感油然而生,成果中未得到充分认可的遗憾就随之一扫而光了。”

02

不断创新为钢铁生产提供强有力支撑

关键核心技术可以说是企之重器,对推动企业高质量发展具有十分重要的意义。如何在社会大变局中一路前行,不被时代抛下,科技创新是其中一个关键变量。在危机中育先机、于变局中开新局,向科技创新要答案是应选之项。

“科研就是从无到有的过程,有时候付出和收获并不成正比,肯定会失落和烦躁,但从未想过放弃。课题攻坚之于我,不是选择题,而是必答题!” 鞠新华字字铿锵。

一个个科研课题鞭策鞠新华前进的步伐,一项项生产一线待解决的难题成为鞠新华不断攻坚的动力,鞠新华潜心钻研、创新思维、持续攻关,用一项项检测方法为科研和生产一线解决了很多产品研发和生产过程中遇到的工艺攻关和缺陷分析等问题,为首钢的钢铁生产提供了强有力支撑。

——自主研发国际领先水平脱碳层深度测定方法

脱碳是指钢铁表面含碳量的减少。当钢在比它本身含碳量低的介质中加热时,势必发生脱碳,严格控制脱碳和精确测量脱碳层十分重要。鉴于脱碳的特点,直接测定脱碳层深度比较困难复杂,一直是个技术难点。

鞠新华针对脱碳较浅的热轧板材,以及一些很难用常规金相法测定的,具有马氏体、贝氏体等组织的钢,开发了利用电子探针和辉光光谱仪直接测量碳含量,从而测定脱碳层深度的新方法,并对脱碳层测定的显微硬度法进行了很多测试参数的摸索,最后形成了一套完整的脱碳层分析技术,牵头修订ISO3887《钢脱碳层深度的测定》。该标准的制定将我国自主研发的电子探针法和辉光光谱法写入国际标准,还增加了取样方法示意图、金相法典型组织照片举例等,确保了检验结果的一致性和可靠性,确立了我国在钢的脱碳层深度测定方法标准的国际领先水平,对于国际贸易和检验检测结果国际间互认提供了强有力的技术支撑和保障,有利于我国生产的钢材产品打入国际市场。

目前,钢的脱碳层深度测定系列方法标准广泛应用于首钢锯片钢、工具钢、结构钢和弹簧钢等热轧专用板以及60Si2Mn、55SiCr、轴承钢、中空钢、42CrMoV等长材产品脱碳层的准确测量。热轧专用板通过脱碳层深度的电子探针法测定,研究了钢板脱碳机理和影响脱碳的因素,进而通过对加热工艺和轧制工艺的调整和优化,合理安排生产组织,使这些中高碳特殊钢板材脱碳层深度超标问题得到解决,确保了这些中高碳特殊钢板材的出厂质量等级,杜绝了质量异议的发生,维护了首钢产品的品牌形象,为首钢创造出巨大的经济效益。在高端长材产品开发过程中,利用开发的显微硬度计测试脱碳层深度的试验技术对其边部脱碳层进行距离—硬度曲线模式的测定,得到这些钢种的有效脱碳层深度结果,成功找出了这些品种在轧制和热处理工艺中脱碳情况,对脱碳层深度的工艺控制、设备优化提供了可靠的理论依据,其理论结果在首钢长材后期的生产线调整中,以及对长治钢厂高线轧机的风冷线改造及贵钢钎具钢的生产都起到了重要作用。自主研发的辉光光谱法实现了热成型钢脱碳层的快速检测,为首钢热成形钢客户提供了热冲压成型线上调节提供理论支持,节约成本,同时使首钢产品满足了客户要求。

——首次开发的枝晶偏析表征技术使统计量和定量精度得到数量级提高

枝晶组织的显示是枝晶特征测量的前提,但枝晶组织一直以来都只能用浸蚀剂浸蚀显示,浸蚀剂种类、浸蚀温度、浸蚀时间等往往会因钢种而异,很难每一钢种都找到合适的浸蚀工艺,而目前苦味酸由于其危险性已被限制使用的情况下,很多钢种都无法浸蚀显示枝晶组织。

鞠新华团队针对传统用浸蚀显示枝晶组织的金相法,开发了系列浸蚀方法,可以实现从低碳、中碳到高碳绝大部分低合金钢枝晶组织的清晰显示。同时,在国内外首次开发了无需浸蚀,而是通过偏析元素的分布清晰显示枝晶组织的三种方法:电子探针法、扫描电镜法和微束X射线荧光光谱法,不但覆盖了绝大部分钢种,而且可以显示大部分合金的枝晶组织。其中,金相法相对比较简单快捷,对设备的要求比较低,但需要使用化学试剂对试样浸蚀,对操作人员不友好,对环境有污染。而新开发的电子探针法、扫描电镜法和微束X射线荧光光谱法,试样无需浸蚀,绿色环保,是枝晶组织显示的必然趋势,使二次以上枝晶间距的测量精度提高数十倍以上。

该项目结合新开发出的枝晶组织显示的电子探针法,通过元素的面分析的大量数据实现自动化计算偏析比来表征枝晶偏析程度,统计量提高了数万倍以上,定量精度有了数量级的提高。首次论证枝晶偏析比的表征可以以材代坯,大幅减少实验量,提高枝晶偏析表征的实用性和便捷性。从取样、制样、枝晶组织的显示、枝晶偏析比的测定形成了一套完整的枝晶偏析定量表征方法,已转化为ISO 23692—2021《Quantitative analysis of Mn dentric segregation in continuously cast steel product》和GB/T 37793—2019《钢坯枝晶偏析的定量分析方法》,在国内外广泛推广应用。目前,枝晶偏析表征技术已成功应用于很多材料,为多个科研项目提供全面丰富的分析数据。

首钢贵钢利用开发的枝晶偏析定量分析方法很好地评价了钎具钢的带状组织严重程度,为生产工艺的调整提供了很好的技术支撑。通过枝晶偏析比的测定,首先严格要求钎具钢连铸生产的偏析控制,另外也进行了轧制温度调整、轧后水冷工艺和热处理工艺等技术优化,最终钎具钢带状明显降低,达到1.0级以内,晶粒度8级以上,凿岩寿命达到1400米以上,处于国内领先水平。

——自主研发国际领先水平残余奥氏体形态定量表征技术

近几年,残余奥氏体,尤其是在TRIP钢、QP钢、TWIP钢等低合金高强汽车板里应用很多。奥氏体在变形过程中会部分发生马氏体相变,其含量及转变量会直接影响到材料强度和延伸率的提高程度。转变量主要由奥氏体形态和其含碳量决定。因此,奥氏体的含量和形态直接影响了这些高强汽车板的使用和服役性能。当时国内主要使用YB/T 5338—2006《钢中残余奥氏体定量测定 X射线衍射仪法》测量奥氏体含量。该标准推荐使用的五线六对法主要适用于无取向或取向比较弱的钢,取向比较强的钢使用该方法时会给出错误的结果,同一个试样不同测量面会给出不同结果,给产品开发人员带来很大困扰。

鞠新华及其团队在大量实验的基础上开发了全谱拟合法,并联合YB/T 5338—2006的第一起草单位对该标准进行了修订,形成YB/T 5338—2019,同时适用于无取向和有取向的钢,在全国范围内广泛推广。鞠新华及其团队通过持续攻关,开发了利用EBSD对不同残奥进行形态分析并定量的方法,形成了一套残奥定量EBSD表征的系统方法,并成功转化为ISO 23749—2022《Microbeam analysis-Electron backscatter diffraction-Quantitative determination of austenite in steel》和GB/T 41076—2021《微束分析 电子背散射衍射 钢中奥氏体的定量分析》。自主研发的残余奥氏体定量表征技术广泛应用于首钢高强汽车板(TRIP钢、TWIP钢、QP钢)、海洋工程用钢、水电用钢(9Ni钢)、LNG低温储罐用钢,管线钢(X80、X90)等。

03

春风化雨将检验人员培养成科研人员

“我一定带大家干出个大事业。”鞠新华来到首钢的十五年中,不仅自己成为独当一面的科研带头人,还凭借坚韧不拔的工作作风和探索精神,润物无声地感染和带动了身边的科研人员。在她的带领下,团队开拓精神被完全激发。从金属学、材料学的“门外汉”,一切从头开始,最终形成了首钢检测分析技术的坚实力量。鞠新华在检测中心带来的是一个全新的学术思维及检验态度,把标准模式下的检验人员变成了研究型的科研人员。

在最初接触检测分析领域时,鞠新华勤奋好学、刻苦努力,很快就掌握了基本方法标准,一有时间就努力学习英语,笔记本上总是密密麻麻记录了英语单词,就连打扫卫生时也会经常听英语原声文学作品。

在制修订标准工作时,鞠新华认真钻研、坚持不懈、敢想敢做。她经常鼓励设备操作人员要有清晰的思路和创新的思维,经过十余年的耳濡目染,检测中心的许多科研“小白”都完成蜕变,科室的很多设备功能都被开发出来,最大程度地发挥作用,并开发出许多服务科研、产品开发和工艺改进的检测新方法,随之制定的一项项新标准填补了国内外许多检测方法领域的空白,登上了国际舞台。

在开拓新领域时,鞠新华苦练内功、拼搏进取、敢闯敢试。微束分技术委员会是国内微束方向检测技术的技术联盟,汇聚了电子显微镜、透射电镜、电子探针领域的顶级专家。因为微束技术偏重于科研,因此专家大多来自高校,很难见到来自钢铁企业的年轻面孔。鞠新华充分掌握首钢检测中心电镜团队的技术优势,主动自荐,让微束分委会看到了来自首钢的技术力量。在进入微束分委会后,凭借标准工作方面的经验积极参与微束标准的制修订工作,很快成为微束分析技术领域里最活跃的专家之一。同时,积极推荐团队成员融入微束领域,完成多项国标、ISO标准的制定。

在课题讨论会上,鞠新华思路清晰、不急不躁,用出色的逻辑思维能力和渊博的知识储备,一针见血地指出问题所在,帮助课题负责人理清思路,推进课题进一步开展。

在平时工作和生活中,鞠新华更像是一个师长、大姐、家人,兢兢业业、认真细致、关爱照顾。在一次准备递交评审资料时,由于资料太多,鞠新华坐在电脑前两三天几乎没怎么动,当意识到时,她腰疼的老毛病又犯了,疼得站不起来,需要人扶着才能慢慢挪动。大家劝她休息两天,但为了不耽误申报时间,她忍着剧疼,加班加点完成工作。遇到科室同事家里有难事、烦心事,或者孩子教育问题等,鞠新华也会积极帮助、耐心开导。

岁月不居,时节如流。经过十多年的磨炼、沉淀,鞠新华在科研和标准工作领域认真钻研、坚持不懈和敢闯敢试的工作态度,令身边人折服。科室人员感慨地说:“我们工作的感觉就像在上研究生,她是导师,我们在她的带领下研究开发,不仅是检验方向,而是整个生产和产品开发方面。检测中心在技术研究院执行科研岗位聘任制度之前,我们物质结构室就已经以这种科研思路进行检验了。”

在鞠新华的出色组织下,技术研究院也从只有一个金相实验室和一台扫描电镜开始,到现在已经完成了扫描电镜、透射电镜、电子探针、光电子能谱仪(加俄歇能谱仪)等大型的先进仪器设备的选购、安装调试和应用,现在已具备了板材和长材品种研发过程中的微观分析、质量异议分析工作及缺陷分析,对首钢管线钢、汽车板、高强钢等新品种开发、洁净钢冶炼技术、夹杂物控制技术,铸坯低温加热技术工艺改进起到了很好的支撑作用,同时,也为实验室建设打下了坚实的技术基础。

十五年来,这位总爱穿着一双布鞋闯天下的科研人员走遍了首钢一业多地,不断向金属学、材料学的高峰攀登。漫漫科研路,孜孜求索心。在科研的道路上,鞠新华是坚守者、开拓者,更是示范者。科研永远在路上……

微 评

日新日进 灼灼其华

春华秋实十五载,鞠新华用柔弱的肩头担负起使命,秉持初心前行,奔走在一条科研之路上,执着于上百次实验,闪耀在一项项专利、国际、国家和行业标准之中。她不甘人后、深耕钻研,在“卡脖子”的关键技术、核心战略领域攻坚突破,在创新发展上一刻也不懈怠。在钢铁检测技术领域奉献多年,收获专业化、建设性的科研成果,突破了ISO金相分析标准无中国制修订的历史。只为心中坚守的那份钢铁报国的初心,乘风破浪、披荆斩棘、惟实惟勤、日新日进、精进永固中体现灼灼其华,让科学家精神在一次次探索中不断升华。

精神代代相传。我们要以鞠新华为榜样,坚定理想信念,自觉砥砺初心使命,立足岗位俯身耕耘、面对挑战不折不挠、钻研技术滴水穿石、传授技艺大爱无私,以永不懈怠的精神状态,勇于开拓、勇挑重担、追求卓越,为推动首钢高质量发展贡献力量。

(王妍)

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来源:首钢新闻中心

—— 相逢 ? 1799期 ? 2401条 ——

来源:红色基地资讯

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