近日,2023年中國有色金屬工業科學技術獎公布,由(yóu)鞍鋼集團攀鋼牽頭完成的“航空領域用(yòng)超軟海綿鈦製備技術開發及應用”獲一等獎,該項目負責人正(zhèng)是前不久(jiǔ)榮獲第十(shí)三屆中國金屬學會冶金青年(nián)科技獎的李(lǐ)開華。
李開華,攀鋼集團研究院有限公司(簡稱攀鋼研究院(yuàn))釩鈦化工技術研究所(suǒ)正高(gāo)級工程師,工作勤勉敬業,在(zài)攀西鈦資(zī)源製備(bèi)高品質海綿鈦技術領域辛勤耕耘15載,獲得省(shěng)部級科技進步獎10項,中(zhōng)國發明展“金獎”5項,獲中國授(shòu)權發明專(zhuān)利40餘項,發表科技論文40餘篇。先後被(bèi)評為四川省(shěng)第十二批學術與技術帶頭人後(hòu)備人選、攀枝花市第八(bā)批(pī)學術與技術帶(dài)頭人、鞍鋼集團英才計劃“技(jì)術拔(bá)尖人才”,為攀西鈦資源高值(zhí)高效利用作出了貢獻。
紮根產線(xiàn)解難題
2008年,李開華大學(xué)畢業來到攀鋼研究院工作,正趕上攀鋼新建1.5萬(wàn)噸/年海綿鈦(tài)生產(chǎn)線,他被安排到項目部學習,每天忙著現場生產跟(gēn)蹤、工藝理論計(jì)算、設備圖紙設計、試驗方案(àn)論(lùn)證,很快就熟悉了工藝流程。
還原蒸餾是海綿鈦生產的核心工序,直接決定海綿鈦產(chǎn)品的最終質量。攀鋼引進烏克(kè)蘭工(gōng)藝,采用(yòng)7.5噸大型“I”型(xíng)爐生產海綿鈦。投產不久,生產中存在還原排(pái)料(liào)閥故障率高、蒸餾通道易堵(dǔ)塞、海綿鈦產品質量不佳等問題(tí),嚴重影響海綿鈦生產的順行。
為盡快解決難題,李開華到現場(chǎng)蹲點守候,一出故(gù)障就從(cóng)工藝、設備和操作等方麵全方位分析,很快摸清並找準了排料閥設計缺陷和問題解決思路,又(yòu)一刻不停地開展工藝優化、材(cái)質優化、結構改進等(děng)研(yán)究,成功解決了還(hái)原(yuán)排料(liào)技術難題。
新型排料閥的試驗(yàn),需(xū)承擔10餘噸高溫熔體鎂泄漏的安全風險,經濟損失可達40多萬元。李(lǐ)開華承壓前行,他說:“雖然擔心,但做科研就(jiù)是要有一股拚勁,要找準方向,嚐試別人不願做、不敢做、不能做的事,這樣才能體現出科研的價(jià)值。”
正是在一次次(cì)的勇敢前行中,他帶領團隊成功解決了還原(yuán)——蒸餾過程溫度控製不(bú)穩定、蒸餾通道堵塞、海綿鈦品質(zhì)不穩定等(děng)多項技術難(nán)題。排料閥故障率降低40%,通道堵塞(sāi)率降低至0.5%以內,每爐還原(yuán)蒸餾電耗減(jiǎn)少22475kWh……為攀鋼海綿鈦產線增產、提質、降耗提供了可靠的技術支撐。該項(xiàng)目獲得2017年四川省科技進步二(èr)等獎、2019年度(dù)中(zhōng)國金屬學(xué)會(huì)冶金科學技術獎二等獎、2019年(nián)鞍鋼集團(tuán)科技進步二等(děng)獎。
自主創新填空(kōng)白
氯化工藝(yì)一般要求含鈦原料TiO2含量達到85%以上,攀鋼海綿鈦產線熔鹽氯化設計使用鈦渣TiO2含量為(wéi)78%。為(wéi)提高攀西鈦資源(yuán)綜合利用水(shuǐ)平,加大攀西鈦資源在高端鈦領域的應(yīng)用比例,攀鋼嚐試使用100%攀西鈦精礦冶煉的TiO2含量為74%的低品位鈦渣來製(zhì)備四氯化鈦,該鈦渣TiO2含量低、鈣鎂含量高(gāo),雜質(zhì)分離困難,對熔鹽氯化(huà)爐工(gōng)藝穩定控製、四氯化鈦產品質量都是極大考驗(yàn)。
李開華帶領團隊從最初(chū)的原料(liào)質量入手,全程跟蹤試驗過(guò)程,及時調整試驗方案。通過開發熔鹽組分監測模型及穩定調控(kòng)方法等技術,解決了氯化爐內物料偏析、溫度控製偏離、熔鹽成(chéng)分失衡、雜質分離等難題,助(zhù)力(lì)熔鹽氯化爐實現連續穩定運行,使攀鋼成為唯一使用100%攀西鈦資源熔鹽氯化生產精四氯(lǜ)化鈦和高品質海綿鈦的企業(yè)。該項目獲(huò)得2016年(nián)四川省科技進步三等獎。
實現了本土鈦原(yuán)料的穩定應用後,李開華又琢磨將熔鹽氯化爐產能由120t/d提(tí)高到160t/d,這在國內外(wài)尚屬首創。新爐子的設(shè)計需(xū)要考慮流場、溫度場、物料熱量平衡等一係列問題,技術難度很大。李開華及團隊查閱大量文獻,數(shù)值仿真模擬、實驗(yàn)室(shì)冷態模擬(nǐ)及生(shēng)產現場驗證(zhèng)等手段,對整個過程進行反複論證。
最終160t/d氯化爐成功(gōng)上線應用,新建的年產3.5萬噸(dūn)生(shēng)產線也采用160t/d氯(lǜ)化爐,在使用(yòng)全攀枝花低品位鈦(tài)原料前提下實現了氯化爐單爐產(chǎn)能突破和穩定運行,幫助攀鋼單台氯化爐四氯化(huà)鈦產能提升(shēng)30%—50%。該項目獲(huò)得2020年四川省科技進步二等獎、2021年度中國金屬學會冶金科學(xué)技術獎二等獎、2020年鞍鋼集團科技進步(bù)一等獎。
精益求精(jīng)提品質
在全流程實現達產(chǎn)達效和穩定運行後,生產出高端產品,提升市場競爭力和影響力,成(chéng)為攀鋼海綿鈦產線的(de)重要任務。超軟海綿鈦(tài)是攀鋼率先推出的高(gāo)端產品,對布氏硬(yìng)度和雜質含量控製水平都有(yǒu)高要求,要(yào)利用全攀西釩鈦礦冶煉的低品位鈦渣來生產高品質超軟海綿鈦無疑(yí)又是一項巨大的挑戰(zhàn)。
李開華帶領團隊從海綿鈦雜質來源、走向、分布(bù)規律一一剖析,開發關鍵雜質元素控製技術,生(shēng)產過程的關鍵工藝(yì)及裝備技(jì)術,成功生產出(chū)低氧氮雜質含量、低布氏硬度的優質超軟海綿鈦產品。
2020年(nián),用戶提出需要結構疏鬆(sōng)、粒徑均勻、品質高的小粒度海綿鈦。當時攀鋼生產的海綿鈦存(cún)在產品結構致密問題,不能滿(mǎn)足客戶需求。就在全公司一籌莫展無法解決問題時,李開華勇於(yú)揭榜掛帥(shuài),承擔起疏鬆小粒(lì)鈦的研發(fā)重任。“雖然技(jì)術難度大,但是為(wéi)了攀鋼發展,必須(xū)硬著頭皮嚐(cháng)試”。李(lǐ)開(kāi)華立下(xià)了軍令狀,全身心(xīn)地投入到科技攻關工作中。
當時正值新冠肺炎疫情期間(jiān),他被(bèi)隔離在湖北老家,心(xīn)急如焚,隻(zhī)能反複琢磨設計試(shì)驗方案。隔離(lí)一解除,他就立馬回(huí)到(dào)單位與現場技術人員(yuán)協商組織試驗。要生產該種疏(shū)鬆的高檔產品,必須穩定(dìng)控製反應過(guò)程,勢必(bì)犧牲一部分生產效率。
李開華耐心(xīn)溝(gōu)通,大膽假設,逐步推進,最(zuì)終生產出滿足企業高端應用需求的疏鬆小粒鈦產品,獲得了用戶認可,也推動了攀鋼下定決心投資年產3000噸小粒鈦生產(chǎn)線,將海綿鈦產能提升至2萬噸/年,增強了整體科技創(chuàng)新實力和市場競爭力。該項目獲得(dé)2023年中國有(yǒu)色金屬工業科學(xué)技(jì)術一等獎、2023年鞍鋼集團科(kē)技進步一等獎。
目前(qián),李開華正在全力開展高品質海綿鈦製備技術研發和240噸(dūn)大型熔鹽氯化爐成套技術攻關。他表示,將始終堅守科技報國初心,發揚“艱苦奮鬥(dòu)、勇攀高峰”的攀鋼精神,強力支(zhī)撐鞍鋼集團打造(zào)“第(dì)三極”,為保障國家高端鈦金屬材料(liào)的自主供給和鈦產業高質量(liàng)發展貢獻智慧和力量。
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