閆炳基,趙 偉,李 鵬,陳 棟,國宏偉
(蘇州大學沙鋼鋼鐵學院,蘇州 江蘇 215137)
正如牛頓所說“我之所以比別人看得更遠一些,是因為我站在巨人的肩膀上”,對于一個學科或者專業,尤其是工科專業的發展和成熟離不開眾多“巨人”開疆拓土的付出,這個過程中不僅有知識更迭帶來的進步和飛躍,也會有因為社會發展局限性、人們認知能力的有限性及配套理論完備性的不足而造成發展的曲折甚至倒退,而這些都成為歷史長河中的一個過去。對于后人而言,以史為鑒,明晰進步的原因,清楚退步的緣由,對于深刻理解學科發展的內涵,有效避免不再出現“曾經的錯”以及挖掘其背后的緣由而進一步堅定自己所要走的正確道路具有重要的意義和價值[1,2]。
鋼鐵冶金學是一門講授鋼鐵冶煉過程中理論、工藝及關鍵技術的課程,涵蓋了鋼鐵冶煉與生產過程中所需的基本知識,是培養鋼鐵冶金領域參與科研、生產操作、生產管理、產品及原料貿易等方面工作的冶金工程專業學生必修的課程,也是整個鋼鐵冶金專業知識體系的重要組成部分。其具有理論與實踐結合緊密,工藝與技術相互融合的特點,受行業特征的影響,該專業學生對于專業知識的認識有很大的偏差,對于本課程在本行業中的重要性認識不足,從而使得學生在課程學習時不好理解其中的真諦,也很難體會該學科發展到如今程度的意義。基于此,通過本學科發展過程中的幾個典型歷史事件的講解,融合相應的背景分析、理論要點講解,使學生對學科發展有更好的認知,對理論與實踐結合的重要性有更深刻的體會,對扎實基礎知識的必要性有更清晰的認識,對學以致用的價值和意義有更明確的認同感,從而起到良好的課程思政教育作用。
中國鋼鐵技術的發展由來已久,曾經在世界冶金史中占有重要的地位。但是進入19 世紀后,西方鋼鐵工業迅猛發展,具有現代大規模工業生產意義的裝備的改進與應用使得鋼鐵工業得到更進一步的發展,從根本上改變了古代冶金技術的面貌。由此,也拉開了中國與世界鋼鐵冶金的差距,這也間接限制了中國重工業的發展,這種落后一方面受產業結構的影響,另一方面,受統治階級思想意識局限性所累。
19 世紀后期的洋務運動,在一定程度上開啟了中國工業發展的大門,這在鋼鐵冶金行業尤其突出。其中,1890年由洋務派重要人物張之洞主導創辦的漢陽鐵廠是中國歷史上第一家鋼鐵聯合企業,它的橫空出世是中國鋼鐵工業的開端,被西方譽為“中國覺醒的標志”,由此可見其在中國工業發展乃至整個中國發展中的地位。但即使其代表了當時中國乃至整個遠東地區鋼鐵技術的先進水平,但其建立過程中也走了彎路。一方面,設備選擇時,缺乏對本地原料特點的分析和與設備匹配性之間的論證,導致不能冶煉出符合鐵軌要求的鋼材。另一方面,實際生產中,對原燃料的控制及選擇不夠得當,造成生產成本高、產品質量差,經營困難等[3]。
近現代以來主要的煉鋼設備如表1 所示,作為當時的主流煉鋼設備貝色麻爐和馬丁爐,漢陽鐵廠選擇了以貝色麻爐為主,馬丁爐為輔的設備搭配模式,而后者的產量極小,難以滿足供貨需求,而前者又不能有效脫磷,從而使鋼材質量多數不能滿足市場需求。在原料方面,僅一味地追求鐵礦含磷量限制,而在很長一段時間忽略所選用焦炭的含磷量[4]。結合此歷史,在課程講解時,將不同煉鋼設備的原理,鋼鐵冶煉對于原料的要求,以及不同有害元素(如P)對鋼材質量的影響可以有效傳播給學生,從而加深其對理論知識的認識,使其能夠更加深刻地理解基礎理論對生產建設的指導作用。

表1 近現代以來主要煉鋼設備及其特點
作為我國曾經最大的鋼鐵企業,漢陽鐵廠在1904 年發展達到頂端,年產十萬余噸鋼鐵;而從1890 年漢陽鐵廠投產到1949 年新中國成立半個多世紀內累計鋼產量不到200 萬噸。中國鋼鐵工業發展的緩慢嚴重限制了新中國成立以來的整個工業體系的發展,鑒于此,1958 年8 月北戴河會議通過了《全黨全民生產1070 萬噸鋼而奮斗》的決議,從而掀起了轟轟烈烈的全民大煉鋼鐵運動[5,6]。
該史實中有兩點要跟學生強調,一方面為1957 年全國鋼產量是535 萬噸,1958 年要翻番,這個就涉及產能問題。結合基礎理論“基于歐根公式可分析得到,高爐煉鐵產能是有限而不能無限增加的”,即通過一般高爐煉鐵經驗“有風即有鐵”得到要想獲得大的鐵量,就需要大的風量,從而為爐料下降提供下部空間。而通過歐根公式又可知,風量增大,煤氣流速增加,進一步爐內壓力損失增加,最后會導致爐料下降困難,即發生懸料,從而使產量不能進一步增加,由此可知,高爐可接受的風量是有限的,其產量也不可能無限增加[7,8],基于此講解,使學生理解掌握客觀規律的意義和價值。另一方面,結合當時提升鋼鐵產量的方式,即通過大搞土高爐土法煉鋼,熔煉鐵質器具(鐵農具、鐵鍋、鐵門等)來達到提高產量的目的,向學生闡述這本身不屬于正常的鋼鐵冶煉范疇。此外,“冶煉”出來的鋼鐵質量無法得到保證,甚至會全部報廢,從而使學生理解發揮主觀能動性要與客觀的條件相配合,而客觀條件的評判需要扎實的理論,進一步使學生對扎實基礎知識的必要性有更清晰的認識。
從近代中國鋼鐵工業的緩慢發展,到中華人民共和國成立初期的曲折發展,再進一步到20 世紀70 年代后期以來的迅猛發展,尤其是在1996 年我國鋼產量首次突破1 億噸,并在之后迅速成為世界第一的鋼產量國家,如今產量占世界的一半以上。整個過程中經歷了技術引進、理論發展和實踐創新,是在尊重客觀規律、不斷豐富理論并不斷創新工藝的探索和實踐中實現的,對于學生而言同樣要經歷這樣的過程,向他人學習,向前人學習,自我消化吸收,然后進行創新實踐。故而整個過程中要扎實理論基礎,深入探索并不斷提升,這無論是對本課程的學習還是對其他課程的學習都是適用的,如此,方可使自己掌握真正的技能,并促進學科的發展及理論的創新。
鋼鐵冶金學是典型的工科課程,在教學過程中融入歷史事件,通過啟發思考,使學生對鋼鐵冶金專業知識有更深的理解,對理論知識在生產建設中的指導作用有更清晰的認識,進一步提高學生的科學文化素養及尊重客觀規律和發揮主觀能動性的辯證思維,提升學生的創新意識。