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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(tuán)攀鋼牽頭完成的“航空領(lǐng)域用超軟海綿鈦制備技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”獲一等獎，該項目負(fù)責(zé)人正是前不久榮獲第十三屆中國金屬學(xué)會冶金青年科技獎的李開華。

李開華，攀鋼集團(tuán)研究院有限公司（簡稱攀鋼研究院）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(quán)發(fā)明專利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(tuán)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(xiàn)。

扎根產(chǎn)線解難題

2008年，李開華大學(xué)畢業(yè)來到攀鋼研究院工作，正趕上攀鋼新建1.5萬噸/年海綿鈦生產(chǎn)線，他被安排到項目部學(xué)習(xí)，每天忙著現(xiàn)場生產(chǎn)跟蹤、工藝?yán)碚撚嬎?、設(shè)備圖紙設(shè)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)量不佳等問題，嚴(yán)重影響海綿鈦生產(chǎn)的順行。

為盡快解決難題，李開華到現(xiàn)場蹲點守候，一出故障就從工藝、設(shè)備和操作等方面全方位分析，很快摸清并找準(zhǔn)了排料閥設(shè)計缺陷和問題解決思路，又一刻不停地開展工藝優(yōu)化、材質(zhì)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)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(dān)10余噸高溫熔體鎂泄漏的安全風(fēng)險，經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)40多萬元。李開華承壓前行，他說：“雖然擔(dān)心，但做科研就是要有一股拼勁，要找準(zhǔn)方向，嘗試別人不愿做、不敢做、不能做的事，這樣才能體現(xiàn)出科研的價值。”

正是在一次次的勇敢前行中，他帶領(lǐng)團(tuán)隊成功解決了還原——蒸餾過程溫度控制不穩(wěn)定、蒸餾通道堵塞、海綿鈦品質(zhì)不穩(wěn)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%以內(nèi)，每爐還原蒸餾電耗減少22475kWh……為攀鋼海綿鈦產(chǎn)線增產(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)會冶金科學(xué)技術(shù)獎二等獎、2019年鞍鋼集團(tuán)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(dá)到85%以上，攀鋼海綿鈦產(chǎn)線熔鹽氯化設(shè)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(yīng)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(wěn)定控制、四氯化鈦產(chǎn)品質(zhì)量都是極大考驗。

李開華帶領(lǐng)團(tuán)隊從最初的原料質(zhì)量入手，全程跟蹤試驗過程，及時調(diào)整試驗方案。通過開發(fā)熔鹽組分監(jiān)測模型及穩(wěn)定調(diào)控方法等技術(shù)，解決了氯化爐內(nèi)物料偏析、溫度控制偏離、熔鹽成分失衡、雜質(zhì)分離等難題，助力熔鹽氯化爐實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)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。

實現(xiàn)了本土鈦原料的穩(wěn)定應(yīng)用后，李開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(nèi)外尚屬首創(chuàng)。新爐子的設(shè)計需要考慮流場、溫度場、物料熱量平衡等一系列問題，技術(shù)難度很大。李開華及團(tuán)隊查閱大量文獻(xiàn)，數(shù)值仿真模擬、實驗室冷態(tài)模擬及生產(chǎn)現(xiàn)場驗證等手段，對整個過程進(jìn)行反復(fù)論證。

最終160t/d氯化爐成功上線應(yīng)用，新建的年產(chǎn)3.5萬噸生產(chǎn)線也采用160t/d氯化爐，在使用全攀枝花低品位鈦原料前提下實現(xiàn)了氯化爐單爐產(chǎn)能突破和穩(wěn)定運(yùn)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)會冶金科學(xué)技術(shù)獎二等獎、2020年鞍鋼集團(tuán)科技進(jìn)步一等獎。

精益求精提品質(zhì)

在全流程實現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)效和穩(wěn)定運(yùn)行后，生產(chǎn)出高端產(chǎn)品，提升市場競爭力和影響力，成為攀鋼海綿鈦產(chǎn)線的重要任務(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生產(chǎn)高品質(zhì)超軟海綿鈦無疑又是一項巨大的挑戰(zhàn)。

李開華帶領(lǐng)團(tuán)隊從海綿鈦雜質(zhì)來源、走向、分布規(guī)律一一剖析，開發(fā)關(guān)鍵雜質(zhì)元素控制技術(shù)，生產(chǎn)過程的關(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，用戶提出需要結(jié)構(gòu)疏松、粒徑均勻、品質(zhì)高的小粒度海綿鈦。當(dāng)時攀鋼生產(chǎn)的海綿鈦存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)致密問題，不能滿足客戶需求。就在全公司一籌莫展無法解決問題時，李開華勇于揭榜掛帥，承擔(dān)起疏松小粒鈦的研發(fā)重任。“雖然技術(shù)難度大，但是為了攀鋼發(fā)展，必須硬著頭皮嘗試”。李開華立下了軍令狀，全身心地投入到科技攻關(guān)工作中。

當(dāng)時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(fù)琢磨設(shè)計試驗方案。隔離一解除，他就立馬回到單位與現(xiàn)場技術(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(wěn)定控制反應(yīng)過程，勢必犧牲一部分生產(chǎn)效率。

李開華耐心溝通，大膽假設(shè)，逐步推進(jìn)，最終生產(chǎn)出滿足企業(yè)高端應(yīng)用需求的疏松小粒鈦產(chǎn)品，獲得了用戶認(rèn)可，也推動了攀鋼下定決心投資年產(chǎn)3000噸小粒鈦生產(chǎn)線，將海綿鈦產(chǎn)能提升至2萬噸/年，增強(qiáng)了整體科技創(chuàng)新實力和市場競爭力。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(tuán)科技進(jìn)步一等獎。

目前，李開華正在全力開展高品質(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(yáng)“艱苦奮斗、勇攀高峰”的攀鋼精神，強(qiáng)力支撐鞍鋼集團(tuán)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(xiàn)智慧和力量。