别人炼不出的"不合格铝",他偏要拿来做电线:一根导线牵出中国电网与高铁
大多数人记住一个时代,记住的是电站、是大坝。但电从刘家峡这样的电站发出之后,靠什么翻山越岭送到关中平原的工厂和千家万户?靠的是一根根看似普通、实则处处是学问的架空导线。
20世纪70年代,关中到刘家峡电站之间那条超高压输电线路上,架着一种国内从未做过的扩径架空导线。主持研制它的人,是上海电缆研究所一个四十岁上下的工程师,叫黄崇祺。此后半个世纪,中国电网越架越高、高铁越跑越快,用的导线材料里都有他的贡献。
东北工学院来的"金属"青年
1934年11月7日,黄崇祺出生在江苏常熟(今属苏州市)。1957年,他从东北工学院(今东北大学)有色金属系毕业,被分配到国家机械工业部上海电缆研究所。从这一年起,他的单位再没换过,研究方向也几乎再没变过——电工导电材料和它的裸电线。
导电材料是电力工业的"上游中的上游":铜、铝怎么提纯、怎么合金化、怎么拉成丝绞成线,直接决定一根导线能过多少电流、经不经受得住风霜雨雪。这门学问不像导弹卫星那样万众瞩目,却是国民经济一刻也离不开的基础。黄崇祺在这条冷门而关键的路上,走了六十多年。
铝包钢线:让导线跨过长江黄河
20世纪60年代末到70年代,国内大跨越电力线路遇到一个两难:纯铝导线导电好但强度不够,跨度一大就垂;钢线强度够但导电差、还容易生锈。理想的答案是"铝包钢"——钢芯外面严丝合缝包一层铝,让两种金属各展所长。难就难在怎么让铝层连续、均匀、偏心极小地压合在钢线上,还要连续清洗、连续生产。
黄崇祺主持了铝包钢线生产工艺的研制,在成型压合和连续清洗生产线的关键技术上走出了一条中国式独创路线,解决了跨江大跨越线路和钢铝结合偏心等关键问题。我国跨越江河的大跨越电力线路,由此有了国产导线可用。
70年代中期,新的任务来了:33万伏超高压线路需要一种特殊的扩径架空导线——把导线直径"撑大",可以抑制高电压下导线表面的电晕放电,减少损耗和噪声。黄崇祺负责研制成功,并将它架上了从关中到刘家峡电站的输电线路。这条线路把黄河上游大型水电站的电力,稳稳送进了关中工业带。
用"不合格的铝",做出国际领先的电线
黄崇祺最被同行称道的一仗,是电工用铝。
80年代,他负责电工用铝课题,让国产产品第一次达到国际标准。但更棘手的问题在资源端:制造高导电率导线,按国外惯例必须使用纯度很高的"电工级铝锭";而中国铝矿资源的特点,是普通国产铝锭硅含量偏高,属于国际标准下"不够格"做电工导体的非电工级高硅铝。如果一味依赖进口电工级铝,量大面广的电网建设就会被材料卡脖子。
90年代,黄崇祺负责导电用稀土铝导线研究,硬是啃下了这道国际难题:利用中国自己的资源条件,在非电工级高硅铝中加入稀土、改进工艺,让"不合格的国产铝"稳定生产出高导电率的稀土电工铝导体,并实现工业化稳定生产。
这不仅解决了国产材料来源问题,还使中国电工铝导体的生产水平站上国际领先行列。他后来还长期推动废杂铜直接再生制杆和"以铝节铜"——用中国相对丰富的铝资源节约紧缺的铜,思路始终扎根在中国资源的国情上。
镁铜合金接触线,跑遍中国高铁
进入铁路电气化时代,头顶那根给电力机车供电的接触线,成了新的关键材料:列车受电弓以数百公里时速贴着它滑行,导线既要导电好,又要耐磨、强度高,还不能被拉出沟槽。黄崇祺创新开发出镁铜合金接触线,综合性能创出国际先进水平,在我国电气化高速铁路上获得广泛应用——很多人乘坐高铁时头顶掠过的那根银线,材料谱系里就有他的工作。
这些工作为他赢得了部级科技进步一等奖2项、国家科技进步二等奖2项、全国科学大会奖2项。1988年,54岁的他加入中国共产党;1997年,当选中国工程院院士。他还当选过上海市第九届人大代表。
89岁登台,讲的是下一代电缆
黄崇祺没有止步于已有的成果。2018年,84岁的他仍在学术期刊上发表《架空电力线路用导体材料的研究现状和发展方向》;2023年9月,89岁的他回到母校东北大学做报告,展望高温超导电缆产业的未来,提出要围绕产业链布局创新链,建立集基础研究、原材料制备、超导产品开发和应用于一体的产学研用体系。
他给青年学生总结自己一生的经验,只有四个关键词:实践、创新、运动、交流——多到现场去,敢于技术创新,保持身体这个"本钱",用好外语这个打破国界封锁的交流工具。在上海工程技术大学的毕业典礼上,他勉励年轻人立大志,时刻不忘"国之大者",把个人梦想融进国家发展的浪潮。2017年,是他从事电缆行业的第六十个年头;年过八旬,他仍然愿意为一家普通电缆企业的员工讲一堂"电缆的质量安全与先进制造"。
实践,创新,运动,交流。
—— 黄崇祺总结一生科研经验的四个关键词,2023年东北大学"院士学生面对面"活动(沈阳市科协报道)黄崇祺
出生:1934年11月7日,江苏省常熟市(今苏州市常熟市)
学历:1957 年毕业于东北工学院(今东北大学)有色金属系
身份:上海电缆研究所研究员级高级工程师;上海市第九届人大代表
主要成就:主持研制铝包钢线生产工艺(中国式独创成型压合与连续清洗技术),支撑跨江大跨越输电线路;研制33万伏扩径架空导线,应用于关中—刘家峡电站输电线路;80年代电工用铝达到国际标准;90年代用国产非电工级高硅铝锭工业化稳定生产稀土电工铝导体,达国际领先;创新开发镁铜合金接触线,广泛应用于电气化高速铁路;开创我国废杂铜直接再生制杆、以铝节铜方向
荣誉:国家科技进步二等奖2项、部级科技进步一等奖2项、全国科学大会奖2项、国务院"为发展我国工程技术事业做出突出贡献"表彰、上海市优秀科技工作者
当选院士:1997 年,中国工程院机械与运载工程学部
黄崇祺研究了一辈子的东西,说起来朴素:就是让电"走"得更远、更省、更安全的一根线。但这根线从跨江的大跨越导线,到刘家峡的超高压线路,再到高铁头顶的接触线,恰好串起了新中国电力工业和高速铁路的半个多世纪。
他最了不起的地方,是从不照着国外的资源条件抄答案——国外只用"高纯铝",他就把中国自己的高硅铝做成了国际领先的好电线。