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  • 高端海綿鈦技術(shù)的“領(lǐng)跑者”——記中國有色金屬工業(yè)科技一等獎獲得者、攀鋼研究院釩鈦化工技術(shù)研究所正高級工程師李開(kāi)華

    近日,2023年中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎公布,由鞍鋼集團攀鋼牽頭完成的“航空領(lǐng)域用超軟海綿鈦制備技術(shù)開(kāi)發(fā)及應用”獲一等獎,該項目負責人正是前不久榮獲第十三屆中國金屬學(xué)會(huì )冶金青年科技獎的李開(kāi)華。

    李開(kāi)華,攀鋼集團研究院有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)攀鋼研究院)釩鈦化工技術(shù)研究所正高級工程師,工作勤勉敬業(yè),在攀西鈦資源制備高品質(zhì)海綿鈦技術(shù)領(lǐng)域辛勤耕耘15載,獲得省部級科技進(jìn)步獎10項,中國發(fā)明展“金獎”5項,獲中國授權發(fā)明專(zhuān)利40余項,發(fā)表科技論文40余篇。先后被評為四川省第十二批學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人后備人選、攀枝花市第八批學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人、鞍鋼集團英才計劃“技術(shù)拔尖人才”,為攀西鈦資源高值高效利用作出了貢獻。

    扎根產(chǎn)線(xiàn)解難題

    2008年,李開(kāi)華大學(xué)畢業(yè)來(lái)到攀鋼研究院工作,正趕上攀鋼新建1.5萬(wàn)噸/年海綿鈦生產(chǎn)線(xiàn),他被安排到項目部學(xué)習,每天忙著(zhù)現場(chǎng)生產(chǎn)跟蹤、工藝理論計算、設備圖紙設計、試驗方案論證,很快就熟悉了工藝流程。

    還原蒸餾是海綿鈦生產(chǎn)的核心工序,直接決定海綿鈦產(chǎn)品的最終質(zhì)量。攀鋼引進(jìn)烏克蘭工藝,采用7.5噸大型“I”型爐生產(chǎn)海綿鈦。投產(chǎn)不久,生產(chǎn)中存在還原排料閥故障率高、蒸餾通道易堵塞、海綿鈦產(chǎn)品質(zhì)量不佳等問(wèn)題,嚴重影響海綿鈦生產(chǎn)的順行。

    為盡快解決難題,李開(kāi)華到現場(chǎng)蹲點(diǎn)守候,一出故障就從工藝、設備和操作等方面全方位分析,很快摸清并找準了排料閥設計缺陷和問(wèn)題解決思路,又一刻不停地開(kāi)展工藝優(yōu)化、材質(zhì)優(yōu)化、結構改進(jìn)等研究,成功解決了還原排料技術(shù)難題。

    新型排料閥的試驗,需承擔10余噸高溫熔體鎂泄漏的安全風(fēng)險,經(jīng)濟損失可達40多萬(wàn)元。李開(kāi)華承壓前行,他說(shuō):“雖然擔心,但做科研就是要有一股拼勁,要找準方向,嘗試別人不愿做、不敢做、不能做的事,這樣才能體現出科研的價(jià)值?!?

    正是在一次次的勇敢前行中,他帶領(lǐng)團隊成功解決了還原——蒸餾過(guò)程溫度控制不穩定、蒸餾通道堵塞、海綿鈦品質(zhì)不穩定等多項技術(shù)難題。排料閥故障率降低40%,通道堵塞率降低至0.5%以?xún)?,每爐還原蒸餾電耗減少22475kWh……為攀鋼海綿鈦產(chǎn)線(xiàn)增產(chǎn)、提質(zhì)、降耗提供了可靠的技術(shù)支撐。該項目獲得2017年四川省科技進(jìn)步二等獎、2019年度中國金屬學(xué)會(huì )冶金科學(xué)技術(shù)獎二等獎、2019年鞍鋼集團科技進(jìn)步二等獎。

    自主創(chuàng )新填空白

    氯化工藝一般要求含鈦原料TiO2含量達到85%以上,攀鋼海綿鈦產(chǎn)線(xiàn)熔鹽氯化設計使用鈦渣TiO2含量為78%。為提高攀西鈦資源綜合利用水平,加大攀西鈦資源在高端鈦領(lǐng)域的應用比例,攀鋼嘗試使用100%攀西鈦精礦冶煉的TiO2含量為74%的低品位鈦渣來(lái)制備四氯化鈦,該鈦渣TiO2含量低、鈣鎂含量高,雜質(zhì)分離困難,對熔鹽氯化爐工藝穩定控制、四氯化鈦產(chǎn)品質(zhì)量都是極大考驗。

    李開(kāi)華帶領(lǐng)團隊從最初的原料質(zhì)量入手,全程跟蹤試驗過(guò)程,及時(shí)調整試驗方案。通過(guò)開(kāi)發(fā)熔鹽組分監測模型及穩定調控方法等技術(shù),解決了氯化爐內物料偏析、溫度控制偏離、熔鹽成分失衡、雜質(zhì)分離等難題,助力熔鹽氯化爐實(shí)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(chǎn)精四氯化鈦和高品質(zhì)海綿鈦的企業(yè)。該項目獲得2016年四川省科技進(jìn)步三等獎。

    實(shí)現了本土鈦原料的穩定應用后,李開(kāi)華又琢磨將熔鹽氯化爐產(chǎn)能由120t/d提高到160t/d,這在國內外尚屬首創(chuàng )。新?tīng)t子的設計需要考慮流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、物料熱量平衡等一系列問(wèn)題,技術(shù)難度很大。李開(kāi)華及團隊查閱大量文獻,數值仿真模擬、實(shí)驗室冷態(tài)模擬及生產(chǎn)現場(chǎng)驗證等手段,對整個(gè)過(guò)程進(jìn)行反復論證。

    最終160t/d氯化爐成功上線(xiàn)應用,新建的年產(chǎn)3.5萬(wàn)噸生產(chǎn)線(xiàn)也采用160t/d氯化爐,在使用全攀枝花低品位鈦原料前提下實(shí)現了氯化爐單爐產(chǎn)能突破和穩定運行,幫助攀鋼單臺氯化爐四氯化鈦產(chǎn)能提升30%—50%。該項目獲得2020年四川省科技進(jìn)步二等獎、2021年度中國金屬學(xué)會(huì )冶金科學(xué)技術(shù)獎二等獎、2020年鞍鋼集團科技進(jìn)步一等獎。

    精益求精提品質(zhì)

    在全流程實(shí)現達產(chǎn)達效和穩定運行后,生產(chǎn)出高端產(chǎn)品,提升市場(chǎng)競爭力和影響力,成為攀鋼海綿鈦產(chǎn)線(xiàn)的重要任務(wù)。超軟海綿鈦是攀鋼率先推出的高端產(chǎn)品,對布氏硬度和雜質(zhì)含量控制水平都有高要求,要利用全攀西釩鈦礦冶煉的低品位鈦渣來(lái)生產(chǎn)高品質(zhì)超軟海綿鈦無(wú)疑又是一項巨大的挑戰。

    李開(kāi)華帶領(lǐng)團隊從海綿鈦雜質(zhì)來(lái)源、走向、分布規律一一剖析,開(kāi)發(fā)關(guān)鍵雜質(zhì)元素控制技術(shù),生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵工藝及裝備技術(shù),成功生產(chǎn)出低氧氮雜質(zhì)含量、低布氏硬度的優(yōu)質(zhì)超軟海綿鈦產(chǎn)品。

    2020年,用戶(hù)提出需要結構疏松、粒徑均勻、品質(zhì)高的小粒度海綿鈦。當時(shí)攀鋼生產(chǎn)的海綿鈦存在產(chǎn)品結構致密問(wèn)題,不能滿(mǎn)足客戶(hù)需求。就在全公司一籌莫展無(wú)法解決問(wèn)題時(shí),李開(kāi)華勇于揭榜掛帥,承擔起疏松小粒鈦的研發(fā)重任?!半m然技術(shù)難度大,但是為了攀鋼發(fā)展,必須硬著(zhù)頭皮嘗試”。李開(kāi)華立下了軍令狀,全身心地投入到科技攻關(guān)工作中。

    當時(shí)正值新冠肺炎疫情期間,他被隔離在湖北老家,心急如焚,只能反復琢磨設計試驗方案。隔離一解除,他就立馬回到單位與現場(chǎng)技術(shù)人員協(xié)商組織試驗。要生產(chǎn)該種疏松的高檔產(chǎn)品,必須穩定控制反應過(guò)程,勢必犧牲一部分生產(chǎn)效率。

    李開(kāi)華耐心溝通,大膽假設,逐步推進(jìn),最終生產(chǎn)出滿(mǎn)足企業(yè)高端應用需求的疏松小粒鈦產(chǎn)品,獲得了用戶(hù)認可,也推動(dòng)了攀鋼下定決心投資年產(chǎn)3000噸小粒鈦生產(chǎn)線(xiàn),將海綿鈦產(chǎn)能提升至2萬(wàn)噸/年,增強了整體科技創(chuàng )新實(shí)力和市場(chǎng)競爭力。該項目獲得2023年中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎、2023年鞍鋼集團科技進(jìn)步一等獎。

    目前,李開(kāi)華正在全力開(kāi)展高品質(zhì)海綿鈦制備技術(shù)研發(fā)和240噸大型熔鹽氯化爐成套技術(shù)攻關(guān)。他表示,將始終堅守科技報國初心,發(fā)揚“艱苦奮斗、勇攀高峰”的攀鋼精神,強力支撐鞍鋼集團打造“第三極”,為保障國家高端鈦金屬材料的自主供給和鈦產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻智慧和力量。

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