首鋼集團：讓鋼鐵強國的夢想照進現(xiàn)實

首鋼集團：讓鋼鐵強國的夢想照進現(xiàn)實

科學家心聲

在“雙碳”發(fā)展形勢下，鋼鐵工業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展任重道遠。我非常榮幸成長在中華民族偉大復興的新時代，為實現(xiàn)鋼鐵強國夢想，我愿傾盡自己的智慧和心血，自強不息、奮發(fā)圖強，為祖國繁榮昌盛和民族偉大復興奉獻榮光！當選首鋼科學家，我衷心感謝長期以來給予我關懷、指導、支持和幫助的各界人士！感謝首鋼搬遷調(diào)整的重大戰(zhàn)略和歷史機遇，感謝團隊成員的大力支持和積極配合！為百年首鋼再鑄輝煌，我將守正創(chuàng)新，再攀高峰！

2002年，榮獲北京優(yōu)秀青年工程師標兵；2006年，榮獲中國冶金青年科技獎，入選新世紀百千萬人才工程，榮獲北京市經(jīng)濟技術創(chuàng)新標兵；2007年，當選全國冶金建設高級技術專家，榮獲北京市經(jīng)濟技術創(chuàng)新標兵；2008年，榮獲首都勞動獎章；2009年，入選享受國務院政府特殊津貼專家；2010年，榮獲北京市勞動模范，當選北京有突出貢獻的科學、技術和管理人才；2012年，榮獲中國工程院光華工程青年科技獎，入選科技北京百名領軍人才；2015年，入選國家百千萬人才工程，榮獲***有突出貢獻中青年專家，當選北京學者；2016年，當選全國工程勘察設計大師，榮獲全國杰出工程師，獲得中國金屬學會十佳科技工作者；2017年，榮獲魏壽昆青年冶金獎，入選首都科技盛典科技創(chuàng)新領軍人物；2018年，入選首都高層次杰出人才；2022年，榮獲首屆首鋼一級科學家。每一份榮譽，見證了張福明的成長蛻變，也見證了張福明與夢想之間的距離逐漸拉近。潛心于冶金與材料工程設計研究30余年的張福明，始終堅守一線從事工程設計、科學研究、技術研發(fā)和科技管理工作，工作崗位幾經(jīng)變化，追逐夢想的腳步從未停歇。

鋼鐵“夢工廠”總設計師

2005年，首鋼戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)調(diào)整開啟了新的篇章，首鋼搬遷規(guī)劃獲得國家批準，在距離北京220公里的渤海灣曹妃甸建設新首鋼。首鋼京唐鋼鐵廠項目意義重大，不僅承載著中國鋼鐵工業(yè)的希望，還將樹立起中國鋼鐵發(fā)展史上一個新的里程碑。黨和國家領導人多次前往現(xiàn)場視察、指導工作，對項目給予了極大關懷和高度關注；首鋼京唐鋼鐵廠工程也寄托著首鋼人的希望和夢想，是首鋼再次騰飛的希望工程。

擔任曹妃甸首鋼京唐鋼鐵廠工程總設計師的張福明，**次來到曹妃甸，站在離海岸18公里、面積不到1平方公里的沙丘上，思緒萬千，這里將是新首鋼再次騰飛的新起點。圍海造地20多平方公里，將淺灘變成陸地，把荒島變成鋼城，首鋼人要把百年夢想變成現(xiàn)實。一望無際蔚藍色的大海，就像一張已經(jīng)展開的藍圖，等待張福明和他的同事們用心血和智慧去描繪。國外一些專家對首鋼將要建設21世紀國際先進水平的千萬噸級鋼鐵大廠表示懷疑，認為首鋼沒有建設經(jīng)驗和先進的生產(chǎn)技術，不可能建成國際先進的鋼鐵大廠。

為深入了解世界**的特大型高爐，首鋼集團專門安排張福明帶隊出國考察。考察期間，一談到大型高爐的核心技術，國外同行不是婉言回避，就是直截了當?shù)乇硎炯夹g機密不便介紹。在現(xiàn)場參觀時，甚至遠遠地用欄桿把一些核心設備圍起來，謝絕參觀、嚴禁拍照。“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的”“核心技術必須靠自力更生”。在激烈的競爭中，沒有自主創(chuàng)新能力就會受制于人，就會被別人“卡脖子”，就不可能有平等的話語權(quán)。考察歸來后，張福明和團隊更加堅定了自主創(chuàng)新、自主集成，向國際先進技術挑戰(zhàn)的信念和勇氣。

要把京唐鋼鐵大廠建成集21世紀先進冶金技術于一體的鋼鐵“旗艦”，需要大量的先進工藝和前沿技術做支撐。對于整個設計團隊來說，首先就是學習。張福明同樣也面臨著許多新的技術領域和課題，作為整個工程項目的總設計師，他的任務不僅是要建成世界上***的高爐，整體工程設計、煉鋼、軋鋼、燒結(jié)、焦化技術也都要是***的。首鋼工程公司作為工程總體設計單位和設計總承包院，不僅要與國內(nèi)優(yōu)秀的設計院協(xié)作，還要和國外知名的工程公司合作。

昔日的競爭對手變成今天的合作伙伴，怎樣才能更好地履行總體設計院的職責，切實對每個工序的設計進行技術把關？如何協(xié)調(diào)并處理好各方面的關系？這些都是作為工程總設計師的張福明所要面對和解決的。

張福明努力拓展自己知識的廣度和深度。為搞清一個問題，他經(jīng)常工作學習到深夜，廣泛收集國內(nèi)外論著、期刊、報道，持續(xù)不懈地研讀、記錄、思考和計算。多年來，他已養(yǎng)成“當天睡當天的覺”的習慣，每天都要到深夜零點以后才能休息。他還虛心地向其他專家請教，不斷拓寬自己的知識領域，并將這些知識運用到具體的科研、設計和工程管理實際工作中。此外，通過與國際知名公司合作、與國內(nèi)科研院所聯(lián)合，整個設計團隊的知識視野更加開闊，技術能力得到顯著提升。張福明和他的團隊設計研發(fā)的許多工藝都是中國首創(chuàng)，還有許多核心技術達到了世界領先，以確保首鋼京唐工程總體水平達到國際**。

一位煉鐵專家曾經(jīng)問張福明：“你們首鋼設計院沒有5500立方米高爐的設計業(yè)績，你們有把握嗎？”張福明滿懷信心地說：“我們的確沒有5500立方米高爐的設計業(yè)績，但我們擁有一支朝氣蓬勃、團結(jié)奮進，勇于創(chuàng)新、勤奮好學的團隊，外國人能干成的事，我們首鋼人也能干成，而且干得會更好！”張福明帶隊對國內(nèi)外先進鋼鐵廠進行調(diào)研，收集整理資料和數(shù)據(jù)，編撰了20多個技術專輯，建立了幾百萬字的數(shù)據(jù)庫，為編制可行性研究報告和確定技術方案提供了翔實可靠的依據(jù)。

張福明帶領著工藝、設備、土建等10多個專業(yè)設計團隊開展協(xié)同設計、共同攻關，從概念設計、頂層設計、方案論證、可行性研究、基本設計，再到施工圖詳細設計，每一套圖紙都要經(jīng)過十多個設計流程和環(huán)節(jié)，圖紙上每一根線條和每一個數(shù)據(jù)，都凝聚著設計人員的知識、智慧和心血。多少個節(jié)假日，張福明帶領大家堅守在工作崗位上，餓了吃袋方便面，困了用涼水洗把臉，在計算機前送走一個個夜晚，迎來一個個黎明。設計圖紙多達12000多張，一摞摞厚厚的圖紙堆滿了辦公室，攤開后能鋪滿一個足球場。高爐施工圖設計完成后，張福明和團隊開始進行高爐動態(tài)模擬三維整體集成，在計算機上將首鋼自主設計的5500立方米特大型高爐，用數(shù)字化三維仿真影像動態(tài)地展現(xiàn)出來。設計方案完成后，邀請中國鋼鐵領域的權(quán)威專家，對首鋼的設計方案進行論證，得到了專家們的充分肯定和高度認同。

在我國首座5500立方米高爐設計過程中，最令張福明難忘的是頂燃式熱風爐熱風管道施工圖設計方案的研究決策過程。為實現(xiàn)1300℃高風溫、縮短熱風爐總管長度，首鋼京唐高爐在世界上首創(chuàng)應用頂燃式熱風爐技術。張福明確定了利用低熱值高爐煤氣通過高效預熱實現(xiàn)1300℃高風溫的工藝技術路線，還創(chuàng)造性提出了熱風爐低應力—無過熱設計理論和技術體系。4座熱風爐采用非對稱矩形工藝布置方案，熱風管道的受力情況極為復雜，既不同于傳統(tǒng)的內(nèi)燃式熱風爐，也不同于國內(nèi)外流行的外燃式熱風爐。當時世界上已有13座5000立方米以上的大型高爐，全部采用外燃式熱風爐，而頂燃式熱風爐**的工程實例是3200立方米高爐。在沒有工程實踐經(jīng)驗可供參考借鑒的情況下，設計創(chuàng)新的難度可想而知。設計團隊為了實現(xiàn)張福明所提出的低應力—無過熱的設計目標，圍繞熱風管道的連接、布置方式，進行了多方案的對比分析和數(shù)值仿真研究。團隊成員李欣、銀光宇等技術骨干，針對不同的熱風管道布置形式，分別建模計算了各種管道布置的受力狀態(tài)，采用兩種不同的數(shù)值仿真分析軟件，針對熱風管道溫度場、應力—應變和彈塑性受力狀態(tài)進行對比驗證。計算機數(shù)值計算和仿真模擬結(jié)果顯示，兩種技術方案存在本質(zhì)差異、各有利弊，都不能完美地解決問題。張福明說：“當這個技術難題提交給我以后，我經(jīng)過反復思考研究，也感覺難于決策，于是想到了通過邀請行業(yè)權(quán)威專家參與審查設計方案的方式，共同解決這個工程難題?！表椖繄F隊邀請我國煉鐵設計行業(yè)權(quán)威專家吳啟常大師和銀漢教授，在首鋼工程公司召開了方案論證會。兩位專家給予了細致的指導，提出了寶貴意見建議，從而促成京唐高爐熱風管道總體技術方案的最終確定。

2009年5月21日，首鋼自主設計的****座5500立方米特大型高爐淌出了**爐鐵水，鐵水映紅了現(xiàn)場每個人的笑臉。至此，中國徹底改變了沒有5000立方米特大型高爐的歷史，突破了國外長期壟斷的“卡脖子”技術難關。勇于創(chuàng)新、敢為人先的首鋼人，用智慧和心血鑄造了****座特大型高爐，使中國成為世界上第四個擁有5000立方米特大型高爐的國家。那一刻，張福明激動得熱淚盈眶，多少個日日夜夜的拼搏，多少次反反復復的試驗，今天終于有了回報。歷經(jīng)三年時間，張福明主持完成各工序初步設計和施工圖設計，工程設計基本完成以后他常駐曹妃甸工程現(xiàn)場堅守四年有余，組織領導、指揮處理工程設計與施工建設過程中的各類難題，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各設計單位的現(xiàn)場施工配合工作。他親眼目睹了從一片荒灘到沿海臨港千萬噸級現(xiàn)代化超大型鋼鐵基地建成的全過程，親自參與并見證了引領我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的示范基地的設計建設，昔日的夢想終于變成了現(xiàn)實。如今，曹妃甸已經(jīng)矗立起三座***的5500立方米特大型高爐，到處體現(xiàn)著首鋼工程公司的自主研發(fā)和技術創(chuàng)新：全部自主研發(fā)的5500立方米高爐無料鐘爐頂技術成功應用，突破了國外公司在世界范圍內(nèi)的技術壟斷，徹底攻克了“卡脖子”的技術難題，有些關鍵指標已經(jīng)超越世界先進水平；開創(chuàng)了高爐煤氣全干法除塵技術在特大型高爐上成功應用的世界新紀錄；國際首創(chuàng)全部采用低熱值高爐煤氣穩(wěn)定實現(xiàn)了1300℃超高風溫……

首鋼京唐工程中主要技術創(chuàng)新共有220多項，其中依靠自主研發(fā)、自主集成的占三分之二，由我國自行制造的設備占整個工程設備重量的91%。京唐***的特大型高爐，已成為中國鋼鐵工業(yè)歷史上光輝的豐碑。

新工藝新技術新設備   屢創(chuàng)世界**

梅花香自苦寒來！所有的磨練換來的都是成長，在攀登科學高峰的道路上不斷進取，努力堅持不懈的人，才能取得輝煌的成就。經(jīng)過30多年孜孜不倦追求和堅韌執(zhí)著地進取，張福明和他的團隊在冶金工程設計、裝備研發(fā)、技術集成和工程建造等方面頻頻取得重大工程科技成果，形成了百余項具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的冶金工程技術及裝備，并在國家重大工程項目及鋼鐵產(chǎn)業(yè)技術升級中得到成功應用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

從2002年開始，為了成功舉辦2008年北京奧運會，疏解非首都核心功能，落實北京市城市總體規(guī)劃，首鋼開始謀劃依托已有的遷安礦山，在河北遷安建設新的鋼鐵基地，率先開展城市鋼廠搬遷，同時完成首鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級換代，實現(xiàn)從棒線材到高端板材的跨越。

年僅35歲的張福明被任命為首鋼工程公司副總工程師、遷鋼工程總設計師，他帶領全院數(shù)百名設計科研人員，開始了從煉鐵到軋鋼全流程的設計創(chuàng)新工作。高爐煤氣全干法除塵是冶金行業(yè)重要的節(jié)能、節(jié)水和環(huán)保技術，是國家重點鼓勵的“三干一電”技術之一。為了京唐5500立方米高爐成功實現(xiàn)高爐煤氣全干法除塵，張福明向領導提出先在遷鋼2號高爐上，采用高爐煤氣全干法除塵技術的方案建議，這個建議立即得到了首鋼領導的高度重視和大力支持。當時全國還沒有2000立方米以上高爐采用煤氣干法除塵，其主要原因是大型高爐煤氣流量大，溫度和壓力波動大，系統(tǒng)運行的安全可靠性和穩(wěn)定性都有極大的困難。張福明和團隊結(jié)合在首秦高爐上應用煤氣干法除塵技術的經(jīng)驗和成果，積極探索、大膽創(chuàng)新，研發(fā)出30多項專利技術，通過聯(lián)合生產(chǎn)單位和設備制造廠，開展了7米以上超長布袋反吹清灰、熱管式煤氣換熱器、長距離煤氣除塵灰氣力輸送技術、煤氣含塵量動態(tài)監(jiān)測、煤氣管道及波紋補償器防腐等七大關鍵共性技術攻關，解決了2650立方米高爐煤氣全干法除塵的技術難題，率先在****座2500立方米級的高爐上，應用了完全取消濕法備用的煤氣全干法布袋除塵。遷鋼2號高爐投產(chǎn)一個月以后，新的問題出現(xiàn)了，高爐煤氣干法除塵的布袋出現(xiàn)大面積破損，一個除塵器箱體上百條布袋，布袋底部幾乎全部出現(xiàn)裂縫、磨損。得知消息后，張福明清晨冒著漫天大雪**時間從北京趕到遷鋼現(xiàn)場，看到一條條從除塵器里拆卸下來的破損布袋，心情十分沉重，他感到了從未有過的責任和壓力?！斑@項技術決不能失??！一定要盡快找到原因，快速采取措施恢復生產(chǎn)?！彼蛷埥?、陳玉敏等幾位團隊成員在現(xiàn)場把破損的布袋全都進行了認真檢查和測量，仔細查找和分析布袋破損的現(xiàn)象、規(guī)律及原因。經(jīng)過對比研究，發(fā)現(xiàn)布袋破損的區(qū)域基本都集中在距離布袋底部1米的范圍內(nèi)，而且絕大部分都是從布袋外部開始破損，在布袋骨架對應的位置，破損更為突出。于是，他們采用計算機建模仿真計算和物理模型試驗的手段進行研究，發(fā)現(xiàn)造成布袋破損的根本原因是除塵器箱體內(nèi)部的煤氣紊流運動，導致布袋發(fā)生橫向碰撞所造成的異常破損。為此，研發(fā)出煤氣導流裝置，有效疏導除塵器內(nèi)的煤氣流分布，實現(xiàn)了氣流穩(wěn)定流動。技術改進以后，布袋使用壽命達到2年以上，徹底解決了這個技術難題，為京唐5500立方米高爐的成功應用奠定了基礎。

遷鋼工程是京唐的“試驗場”和“練兵場”，為京唐工程的設計建設和生產(chǎn)運行探索了道路、積累了經(jīng)驗?！熬┨埔云嚢宀暮痛冒宀模~入全球高端鋼材市場，可以與任何一個世界鋼鐵巨頭掰手腕?！本G色、高效的創(chuàng)新理念讓京唐擁有了放眼世界的信心和氣魄。

煉鐵—煉鋼界面技術優(yōu)化是現(xiàn)代鋼鐵制造流程的重點和難點，具體就是“一罐到底”鐵水直接運輸工藝。這種運輸工藝完全改變了傳統(tǒng)的魚雷罐鐵水運輸方式，是節(jié)約能源的有效途徑，也是鋼鐵企業(yè)技術發(fā)展的新趨勢。但這種運輸方式技術難度很大，對煉鐵、煉鋼、運輸工藝要求嚴格，當時這種運輸方式只有日本一家大型鋼鐵企業(yè)使用，一切技術都對外保密。張福明帶領團隊走訪了國內(nèi)多家科研院所，請教了20多位專家學者，結(jié)合已經(jīng)積累的豐富經(jīng)驗和掌握的先進技術，經(jīng)過夜以繼日的不懈努力，圍繞高爐出鐵精準計量、鐵水罐車安全運輸、鐵路路基穩(wěn)定性等12個關鍵技術難題開展技術攻關，克服了一個又一個難題，迎接著一個又一個挑戰(zhàn)，取得了一個又一個勝利。多少個討論會持續(xù)到凌晨，討論結(jié)束后有人坐在椅子上就會酣然睡去。為了早日完成項目，每個人都把個人事情暫時放下，全心全意將精力鋪在研發(fā)項目上。經(jīng)過一年多的苦苦探索和鉆研，課題研究取得了突破，終于將這種新型鐵水運輸方式成功應用到首鋼京唐鋼鐵大廠中，取得了顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

張福明在新技術、新工藝研究領域所作出的突出貢獻，不僅讓首鋼的鋼鐵生產(chǎn)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，還對設備和裝置進行了創(chuàng)新優(yōu)化，節(jié)約了成本、提高了效率，可以說碩果累累、成績斐然：

他主持設計新一代可循環(huán)鋼鐵制造流程和千萬噸級鋼鐵廠工程集成創(chuàng)新，帶領設計團隊完成首鋼京唐鋼鐵廠項目工程總體設計，主持設計了我國**個沿?？扛鄣那f噸級新一代可循環(huán)鋼鐵廠、**座5500立方米特大型高爐等標志性工程，獲得全國優(yōu)秀工程設計金獎；

他帶領團隊突破國外壟斷、攻克“卡脖子”的關鍵技術難題，自主設計研發(fā)無料鐘爐頂設備及布料分布精準控制技術，國內(nèi)首創(chuàng)5000立方米特大型高爐成功應用示范；

他任遷鋼工程總設計師、項目技術負責人，主持完成了遷鋼工程設計與工程技術創(chuàng)新，具體參加了重大工程決策，主持完成煉鐵、煉鋼等主體工程技術自主研發(fā)和工程設計創(chuàng)新，攻克了高爐煤氣干法布袋除塵、高爐長壽、高風溫等關鍵技術難題，開創(chuàng)了首鋼生產(chǎn)大型板帶材的新時代；

他任課題負責人主持國家重點研發(fā)計劃項目課題大型低溫多效海水淡化機組優(yōu)化設計及示范研究；主持研究低碳綠色、長壽高效高風溫關鍵技術，帶領團隊在已有技術基礎上，進一步開展高風溫低碳研究工作，實現(xiàn)技術升級和持續(xù)創(chuàng)新。

…………

長期以來，張福明和團隊的數(shù)十項研發(fā)成果，獲得了省部級以上科技獎勵30余項，在國內(nèi)外核心期刊或重要會議上發(fā)表學術論文200余篇，獲得授權(quán)專利100余項。在培養(yǎng)人才方面，他言傳身教、提攜后輩，培養(yǎng)了一批技術骨干和科技人才，他正一步一個腳印地實現(xiàn)自己鋼鐵強國的夢想。

扎根首鋼沃土成長為工程設計領軍者

有目標的人，只要保持專注，走過的每一個低點都會成為通往高峰的必經(jīng)之路，認真的人改變自己，執(zhí)著的人改變命運。

上世紀90年代初，張福明剛進入工作崗位，就參加了首鋼4號高爐新技術大修改造工程設計工作，在高爐冷卻系統(tǒng)和冷卻壁設計等方面需要調(diào)研國內(nèi)外最新的技術進展。一部由北京鋼鐵設計院編寫的《高爐軟水密閉循環(huán)冷卻技術》文集，詳細介紹了德國、比利時、法國等歐洲鋼鐵工業(yè)發(fā)達國家，高爐軟水密閉循環(huán)冷卻工藝的開發(fā)、研究、設計和應用情況。張福明如獲至寶，如饑似渴地把這部文集認真研讀了數(shù)遍，對其中的設計原理、計算方法、關鍵參數(shù)和設計案例熟練掌握。不僅如此，后來他和同事們還專門拜訪了文集的編寫者，當面虛心請教得到了更加翔實的信息。

煉鐵是鋼鐵企業(yè)的龍頭，高爐是鋼鐵企業(yè)技術裝備水平的標志，高爐長壽技術始終是煉鐵工作者關注的課題。上世紀80年代末，首鋼高爐壽命只有6年左右，而許多國外高爐壽命已達到12年，是首鋼爐齡的兩倍。這個差距讓張福明感到了壓力和責任，他把高爐長壽技術的研究開發(fā)作為自己技術創(chuàng)新的首要目標，下定決心一定要讓首鋼自己設計的高爐壽命達到10年以上。張福明有幸參加了首鋼1、2、3、4號高爐大修改造工程設計，為延長高爐壽命，在設計中他想盡了辦法。他經(jīng)常白天到生產(chǎn)現(xiàn)場，詳細記錄高爐生產(chǎn)的每個數(shù)據(jù)，與煉鐵廠技術人員一起鉆到出鐵場平臺下面，用秒表和水桶測量校對高爐冷卻水量，用溫度計測量冷卻水溫差，虛心向現(xiàn)場的工人師傅請教。晚上回到宿舍查閱大量資料，將白天收集的數(shù)據(jù)進行整理、計算，并把先進的設計理念與測量、計算的結(jié)果進行研究比較，分析總結(jié)影響高爐長壽的主要因素和高爐爐襯破損機理，所作的筆記足有厚厚五大本。設計計算是高爐工程設計的重要環(huán)節(jié)，當時國外已經(jīng)開發(fā)出高爐爐體設計專用的計算機設計軟件，用于優(yōu)化高爐設計。一次與外方進行技術交流時，外方為了證明其設計手段的先進，演示了高爐爐缸、爐底溫度場傳熱計算結(jié)果。當時張福明就暗下決心，自己一定要解決這個傳熱數(shù)學難題，計算出爐缸溫度場等溫線分布。二十幾年前，計算機還不像今天這樣普及，國內(nèi)市場也沒有現(xiàn)成的商業(yè)軟件，自行編程計算可能要花上幾年的時間。在沒有先進的計算軟件的條件下，經(jīng)過多次試算和調(diào)研，張福明決定采用經(jīng)典的數(shù)學解析方法，求解方程組，通過數(shù)學迭代方法計算爐缸、爐底溫度場分布。人工運算求解傳熱方程組是一項計算量巨大的工作，成千上萬個數(shù)據(jù)，每個節(jié)點和界面的溫度需要經(jīng)過反復計算迭代，演算用的草稿紙裝滿了兩個大紙箱。為了找到最新的技術資料，他幾乎跑遍了各大圖書館，為了查找鐵水在不同溫度和成分下的對流傳熱系數(shù)，幾乎把那些年國外相關論文都檢索查閱了一遍。

功夫不負有心人，辛勤的汗水終于換來了收獲的喜悅。張福明帶領設計人員運用多維度—多參量現(xiàn)代傳熱理論，通過大量的數(shù)學計算和設計優(yōu)化，成功開發(fā)了熱壓炭磚—陶瓷杯新型長壽組合式高爐爐缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)、高效銅冷卻壁、整體式鑄鋼冷卻壁、新型爐喉水冷卻壁、軟水密閉循環(huán)冷卻等20余項高爐長壽綜合技術。這些新技術在首鋼高爐上率先采用，徹底打破了一代爐齡只有4到6年的歷史。首鋼1、3、4號高爐壽命分別達到16.4、17.6、15.6年，全部超過了一代爐齡10年的設計壽命，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益。其中，銅冷卻壁制造與應用獲得國家科技進步二等獎、冶金科學技術一等獎，首鋼號高爐熱壓炭磚—陶瓷杯組合爐缸內(nèi)襯設計與應用研究獲得北京科技進步二等獎。2012年，他將自己歷經(jīng)20多年潛心研究高爐長壽的技術理論和實踐研究成果，撰寫成學術專著“十一五”國家重點圖書《現(xiàn)代高爐長壽技術》，這部73萬字的學術著作，凝聚著張福明深邃的學術思考和淵博的學識，成為他的代表性學術著作之一。

張福明，夜以繼日、夙夜在公、發(fā)憤圖強，完成了學習、積累、歷練和飛躍。艱辛的付出令他取得了初步的回報：1995年破格晉升工程師；1998年破格晉升高級工程師；2001年破格晉升為教授級高級工程師。張福明以扎實的理論功底和突出的工作業(yè)績，接連三次破格晉升職稱，成為當時最年輕的教授級高工，那時他年僅32歲。

進入新世紀，首鋼吹響了戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)調(diào)整的號角，首秦、遷鋼兩大重點工程相繼開始設計建設。承擔這樣百萬噸級鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的全流程工程設計，對首鋼工程公司和張福明來說都是**次。工程規(guī)模大、技術要求高、設計難度大，讓張福明深深感到肩負的重擔和巨大的壓力。張福明的專業(yè)領域從高爐煉鐵，拓展到燒結(jié)、球團、焦化、煉鋼、連鑄、軋鋼、電力、自動化、土建等10多個專業(yè)領域，需要迅速擴大自己的知識視野和專業(yè)領域。工作期間，張福明繼續(xù)在北京科技大學和中國科學院研究生院深造，先后攻讀鋼鐵冶金和項目管理研究生，獲得了鋼鐵冶金工學博士學位。當時正值而立之年的他，年富力強，基本上把所有的業(yè)余時間都用于讀書、看圖、學習、計算、研究。幾年下來，認真學習了幾十部專業(yè)著作，研讀了數(shù)百篇學術論文，還審閱消化了上百套相關專業(yè)的設計圖紙，記錄并整理了幾十本讀書筆記，使學術基礎更加精深堅實、學識視野更加全面系統(tǒng)，對相關專業(yè)領域的知識、業(yè)務理解得更加清晰、透徹、精準，學術水平得到了顯著躍升。

隨著首秦、遷鋼兩大工程相繼建成投產(chǎn)，完成了首鋼搬遷結(jié)構(gòu)調(diào)整**階段的工程建設。張福明在這兩個新建鋼鐵廠的總體設計過程中，通過學習、考察、調(diào)研和實踐，學到了許多新的知識、理念和理論，形成了許多新的認識、感悟和思路，掌握了許多新的方法、技術和工藝，這為他后來擔任曹妃甸首鋼京唐鋼鐵廠工程總設計師，全面主持千萬噸級現(xiàn)代化超大型鋼鐵基地總體設計工作奠定了堅實基礎。

2016年以來，張福明擔任首鋼副總工程師。在新的工作崗位上，他不忘初心、砥礪前行。在京唐二期工程規(guī)劃設計階段，結(jié)合國際鋼鐵冶金工程發(fā)展技術趨勢，他提出的高爐大比例采用球團礦的技術方案，得到首鋼領導的高度重視和贊同，但也受到了許多同行和專家的質(zhì)疑。他帶領設計研究團隊，把國內(nèi)外高爐球團冶煉的生產(chǎn)案例收集整理出來，提煉出大比例球團礦冶煉的關鍵共性技術難題。結(jié)合首鋼秘魯磁鐵礦的理化特性，對配料、造球、焙燒、冷卻等各個工序過程都需要重新進行工藝計算和熱工過程數(shù)值仿真研究。在京唐1號球團帶式焙燒機上進行了多次制備堿性球團和大比例球團冶煉的工業(yè)性試驗。其間，張福明多次趕赴京唐現(xiàn)場，參加大比例球團冶煉攻關和高爐穩(wěn)定運行研討會。他針對實驗室研究結(jié)果和工業(yè)試驗結(jié)果，明確指出了特大型高爐大比例球團冶煉的十大關鍵技術難題，并提出了行之有效的具體解決方案，得到了現(xiàn)場技術人員的高度認同，形成并制定了5500立方米特大型高爐大比例球團冶煉的基本工藝技術路線。他大力倡導并積極推動以大比例球團冶煉為代表的高爐綠色低碳技術，已經(jīng)形成了首鋼特色的優(yōu)勢技術，成為國內(nèi)外現(xiàn)代高爐煉鐵的工程示范，該項技術成果相繼獲得2020年和2021年冶金科學技術一等獎。

2022年2月24日，首鋼股份以科技創(chuàng)新和人才引領為支撐，組建成立的“張福明專家工作站”揭牌運行。該工作站的成立，對進一步加快首鋼股份煉鐵系統(tǒng)專業(yè)技術人才儲備，突破鐵前工藝在生產(chǎn)、技術、綠色制造等方面遇到的瓶頸問題，全面提高質(zhì)量、提升效率、降低成本，推動股份煉鐵事業(yè)部高質(zhì)量發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。

30多年來，張福明始終堅守初心，潛心治學，拼搏奮進，矢志不渝地學習、鉆研、創(chuàng)新。天道酬勤、自強不息為他奠定了成功之路。他在鋼鐵冶金工程研究設計及工程科技創(chuàng)新領域，以其深厚的理論研究基礎、廣博精深的學術造詣、豐富的實踐經(jīng)驗和杰出的工程成就，成為我國冶金工程研究設計領域主要領軍人物之一。不忘初心、方得始終；踔厲奮發(fā)、篤行不怠。新的時代，鋼鐵強國的夢想就像一把火炬，始終照亮著張福明砥礪前行的道路！