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燕赵钢铁实验室华北理工大学测试中心，伴随着仪器运转的低鸣声，科研人员俯身调试电子探针，对取自省内多家钢企产线的试样开展成分分析与性能标定。

燕赵钢铁实验室用“减法”思维重构钢铁生产，3吉帕级钢成本直降95%，10项技术国际领先。50项成果转化，带动效益超2亿元。

这里有136台（套）仪器设备，其中百万元以上高端设备50台（套），全部面向全省钢铁及装备制造企业开放共享。从小批量试样检测，到新工艺中试验证，这座大型测试平台，已成为河北钢铁产业的“创新诊室”。

河北是全国钢铁第一大省，产业体量雄厚、链条完整，却曾长期受困于“大而不强”：产品结构偏重普通建筑钢材，高端特种钢材供给不足；长流程生产模式碳排放压力突出，大宗固废处置任务艰巨。

产业要突围，亟须搭建更高层级的创新枢纽。立足产业现实，省委、省政府部署建设高水平省级实验室，打造钢铁产业创新策源地，燕赵钢铁实验室应运而生。

“省里给我们的定位很清晰——河北钢铁产业的‘总平台、总链长’。”燕赵钢铁实验室执行主任杨志南表示，实验室的主要任务是打通基础研究、技术创新到成果转化的全创新链条，推动河北钢铁产业由“原材料级”向“高端材料级”跨越提升。

要担起“总平台、总链长”重任，首先要理顺多方协同的体制架构。实验室创新实行“省科技厅主导、唐山市政府主建、华北理工大学牵头建设，钢铁企业共同建设成果转化基地”的建设模式。“大家一起使劲，可以有效破解过去创新工作中容易出现的缺位、错位问题。”杨志南说。

依托这套共建机制，实验室形成了“主研发基地+分研发基地+联合创新平台+成果转化基地”的协同布局。华北理工大学测试中心、曹妃甸研发中心主攻基础研究与中试验证，是技术攻关的核心阵地；武安分中心、轴承产业联合实验室扎根产业集群，就近响应区域企业技术诉求；31个成果转化基地直接嵌入首钢京唐、河钢乐钢、冀南钢铁等骨干企业，把创新端口前移至生产一线。

创新驱动，人才为本。为破解高端人才引育难题，实验室探索推行“院士+省内专家”双首席科学家制度，坚持“引智入冀”与本土育才并举。省外院士团队携核心项目进驻河北，带来全国顶尖科研力量；省内科研人员深度参与项目全流程，在实战攻坚中淬炼本领。“我们不只是借用外部智力，更要锻造属于河北自己的钢铁科研队伍。”杨志南介绍。

在这套机制牵引之下，一支高学历、年轻化的科研队伍加速集结。由中国工程院院士张福成领衔，实验室现有固定研发人员100余人，其中博士占比超90%，45岁以下青年骨干占比超过80%。此外，25位来自钢铁企业的产业教授受聘入驻，把产线实操经验注入科研源头。

从顶层共建体制到全域创新布局，从人才机制革新到打通成果转化路径，不到两年时间，燕赵钢铁实验室已经一步步搭建起河北钢铁产业创新的“四梁八柱”。

啃下行业转型的“硬骨头”

金秋时节，燕赵钢铁实验室中试基地内，一套自主研发的熔盐电解中试装置平稳运行。科研人员紧盯中控屏幕上温度、电流等实时数据，逐项记录赤泥资源化处置的试验参数。

这项“国际首发”的技术路线，正向赤泥资源化利用这一世界级行业难题发起冲击。赤泥，是氧化铝生产产生的碱性废渣，全国堆存总量超16亿吨，不仅大量侵占土地，还存在巨大环境风险，是长期困扰行业的“老大难”。

“传统赤泥提取有价金属工艺流程冗长，仅能少量回收铁元素，资源利用率低，经济效益不足。”燕赵钢铁实验室熔盐固态电解技术负责人梁精龙介绍，实验室研发的极致能效近零碳排超短流程熔盐固态电解技术，采用“熔盐固态电解+直接还原”全新技术路线，能一步分离赤泥中的铁、铝、钛等有价金属，还可回收钪、镓等高价值稀有元素。

“这条技术路线最初并不被看好，因为放大试验时极易出现内部反应不均的‘夹生’难题。”梁精龙告诉记者，在没有成熟经验可以借鉴的情况下，实验室科研人员自主研发、设计出整套工艺方法和核心装备，目前正在推进单体吨级中试放大和全链条产业化验证。

除了向固废处置这一世界级难题宣战，在高端钢铁材料赛道上，实验室同样以原创技术路线打破行业路径依赖。钢铁素化科学与技术是实验室攻关的核心主线，由中国工程院院士张福成原创提出。围绕这一理念，实验室布局了素化铁料、素化炼铁、素化炼钢、素化轧钢四大研究方向，覆盖钢铁生产全流程。

以往，钢铁材料要提高性能，主要靠往钢里加各种合金。但合金价格贵、成本高，废钢里合金元素过多还会导致循环利用越来越难。钢铁素化科学与技术换了一条路径，它不靠“加料”，而是靠低碳冶金、力学冶金微合金化等一系列新技术，实现钢的洁净度、均质度提升和碳污废排放减量，并最终精准调控钢材的微观组织，用缺陷代替合金，在少加甚至不加贵重合金的前提下，实现钢材的降本增效。

3吉帕级低合金素化钢，正是这条技术路线结出的标志性原始创新成果。传统3吉帕级超高强钢，只有马氏体时效钢一条技术路径，合金占比超过30%，造价高昂，加工难度大。实验室跳出“堆加合金”的固有思维，依靠工艺调控微观组织，在低合金体系下实现钢材抗拉强度3吉帕、塑性9%的优异综合性能，成本较传统同级别钢材降低了95%。

“这是实打实的原始创新。”杨志南介绍，现阶段科研团队已经能够稳定制备3吉帕级低合金素化钢板材，轴类复杂构件还在持续攻关。未来，该材料可应用于高端防护装甲、动力轴等国防航空航天装备，在保证高性能前提下实现装备减重。

绿色转型，是钢铁行业绕不开的必答题，长流程钢铁冶金超低碳排放是其中一块难啃的硬骨头。过去，行业降碳大多依托能源替换等改造思路，投入巨大、落地难度高，难以实现长流程系统性深度减碳。不少企业面临降碳空间有限、综合成本高的困境。

面对这一难题，实验室从冶金工艺架构重构入手。科研团队突破长流程钢铁冶金超低碳排放关键共性技术体系，优化高炉原料结构与转炉冶炼，在首钢京唐实现高炉70%球团比长周期稳定冶炼和300吨转炉55%废钢比冶炼应用示范，走出一条工艺重构、全流程协同降碳的全新路径。

“传统降碳多是能源替换式减碳，治标难治本，很难撬动全流程碳排放大幅下降。我们重构长流程冶金工艺架构，从工序源头优化冶炼模式，实现系统性深度减碳。”华北理工大学副校长、燕赵钢铁实验室素化炼钢团队负责人许莹说。