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武漢科大耐火專家李楠破解難題煉,2012
上海發(fā)布日期：[2012-02-16]
dbzz.net武漢科學(xué)大學(xué)李楠教授擔(dān)綱主持的項(xiàng)目《潔凈鋼冶煉用耐火材料關(guān)鍵技術(shù)與工業(yè)應(yīng)用》14日獲得2011年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。13年來，項(xiàng)目成果先后在寶鋼、武鋼等30余家大中型鋼鐵企業(yè)和濮陽濮耐、北京利爾等20余家耐火材料企業(yè)實(shí)施，產(chǎn)品市場(chǎng)占有率在80%左右，并出口到俄羅斯、烏克蘭等國(guó)家，為我國(guó)耐火材料工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和潔凈鋼的生產(chǎn)及鋼材質(zhì)量的提高做出了重大貢獻(xiàn)。據(jù)近3年統(tǒng)計(jì)，僅8家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)累計(jì)新增產(chǎn)值達(dá)14.73億元，新增利稅為4.2億元。

    四次獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)、全國(guó)優(yōu)秀科技工作者、杰出耐火人、我國(guó)在國(guó)際耐火材料領(lǐng)域的重要代表人物……這些響當(dāng)當(dāng)?shù)摹懊�，�?jiǎn)單勾勒出一個(gè)常年埋首實(shí)驗(yàn)室的耐火專家的形象。1938年出生的李楠教授，其科研生涯就是我國(guó)耐火材料技術(shù)發(fā)展歷程的一個(gè)縮影。

    一

    所謂潔凈鋼，簡(jiǎn)單說就是雜質(zhì)含量較少的鋼。鋼材的純凈度越高，其性能越高，使用壽命也越長(zhǎng)。潔凈鋼廣泛應(yīng)用于汽車、家電、管線、食品工業(yè)以及海洋、輪胎用鋼簾線、鋼軌等多個(gè)領(lǐng)域，特別是飛機(jī)、火箭、航母等高精尖產(chǎn)品，也是潔凈鋼的高端用戶。因此，潔凈鋼成為衡量一個(gè)國(guó)家的鋼鐵制造水平的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

    巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)利益，加上基礎(chǔ)性戰(zhàn)略地位，“國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃”將“高效率、低成本潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)”列為優(yōu)先發(fā)展主題。

    而耐火材料就是鋼水冶煉過程中的爐襯材料。就像我們?nèi)粘３燥埿枰胍粯�，煉鋼時(shí)也需要盛裝高溫熔體的窯爐等容器，爐襯材料就是容器的內(nèi)壁材料，直接與鋼水接觸，對(duì)鋼水質(zhì)量產(chǎn)生影響，這就好比碗的質(zhì)量不好，鉛含量過高，有毒物質(zhì)進(jìn)入飯菜里面，會(huì)嚴(yán)重影響人的身體健康。

    從某種程度上講，耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，決定了潔凈鋼生產(chǎn)的成敗。冶煉過程中，鋼水會(huì)與耐火材料反應(yīng)，若耐火材料選擇或使用不當(dāng)，將明顯導(dǎo)致鋼水增碳、增氧等不良后果。而若采用合適的耐火材料，不僅可以防止耐火材料對(duì)鋼水的二次污染，而且還可以吸收鋼水中的硫、磷等雜質(zhì)，起到凈化鋼水的作用。

    在對(duì)鋼材質(zhì)量要求不高的情況下，人們追求的目標(biāo)是耐火材料的長(zhǎng)壽化與低消耗，對(duì)鋼水與耐火材料的相互作用沒有足夠重視。八十年代以后，由于世界各國(guó)在國(guó)防、交通、石油及汽車等行業(yè)的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，對(duì)鋼材性能的要求日益苛刻，我國(guó)也逐漸將潔凈鋼的研發(fā)、生產(chǎn)提上日程，解決耐火材料對(duì)鋼水的污染成為潔凈鋼生產(chǎn)亟待攻克的難關(guān)。

    二

    李楠與耐火材料打了一輩子交道，但與潔凈鋼結(jié)緣還是在上個(gè)世紀(jì)90年代。

    90年代初，國(guó)內(nèi)鋼鐵業(yè)的龍頭老大寶鋼，依靠進(jìn)口日本、奧地利等國(guó)的鋼包內(nèi)襯材料，開啟了我國(guó)潔凈鋼的冶煉先河。世界一流的進(jìn)口材料生產(chǎn)出的鋼材質(zhì)量雖好，但價(jià)格昂貴、高成本極大地壓縮了寶鋼的利潤(rùn)空間，而眾多的中小型鋼廠對(duì)這些昂貴的洋材料只能望而卻步，提高國(guó)內(nèi)潔凈鋼的冶煉水平成為當(dāng)務(wù)之急。

    國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鋼材質(zhì)量上不去，大把的錢讓外國(guó)人輕松攬入腰包，作為中國(guó)耐火材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人，李楠教授坐不住了。年過半百的他親自去北京國(guó)家圖書館查閱資料，下現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，確立鋼水凝固成坯前鋼包精煉和中間包連鑄工序?yàn)楣リP(guān)方向，組建科研團(tuán)隊(duì)，率先挑起了這一關(guān)系“民富國(guó)強(qiáng)”課題的擔(dān)子，從此與潔凈鋼較上了勁。

    盯緊科研目標(biāo)，李楠就像卯足了勁的發(fā)條，率領(lǐng)攻關(guān)組艱苦奮戰(zhàn)，在耐火材料與潔凈鋼之間“周旋”，試圖搭建起一座由耐火材料通向潔凈鋼的橋梁。

    傳統(tǒng)含碳耐火材料會(huì)引起鋼水增碳，成為高品質(zhì)潔凈鋼的生產(chǎn)瓶頸。憋著一股勁的李楠教授深厚的學(xué)識(shí)積淀加上反復(fù)的實(shí)踐，引來了智慧的活水。剛玉-方鎂石-尖晶石復(fù)相材料成功問世，抗熱震性好，抗渣侵蝕性強(qiáng)，從而解決了鋼包內(nèi)襯引起鋼水增碳的難題。

    1997年，李楠教授研發(fā)的材料在寶鋼300噸大型鋼包上應(yīng)用，大獲成功，性能超過了當(dāng)時(shí)處于世界領(lǐng)先水平的日本東和公司、奧地利奧鎂公司的同類材料，取代了進(jìn)口，為國(guó)內(nèi)油氣管線、汽車鋼板的國(guó)產(chǎn)化作出了重要貢獻(xiàn)。

    三

    解決了鋼包鋼水增碳的問題，由氧化物構(gòu)成的中間包爐襯材料又面臨著重新被污染的困境。CaO材料可以防止鋼水污染，但其易水化一直是廣泛推廣應(yīng)用的障礙。李楠教授和團(tuán)隊(duì)骨干成員柯昌明教授創(chuàng)造性地直接引入含鈣礦物原料，經(jīng)過烘烤、燒結(jié)，使中間包涂層材料中CaO的含量首次提高到50%以上，并很好地解決了水化問題。

    2004年，從世界耐火材料大集團(tuán)維蘇威公司進(jìn)口的氣幕擋墻耐火材料在武鋼試用不理想。國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)在武鋼嫁接不成功，與武鋼毗鄰的“老鋼院”（武漢鋼鐵學(xué)院，武漢科學(xué)大學(xué)前身）再次挑起了鋼鐵冶煉技術(shù)優(yōu)化的重?fù)?dān)。

    李楠教授項(xiàng)目組采用數(shù)理模擬方法對(duì)不同配置的功能耐火材料元器件與鋼水流場(chǎng)及其夾雜物運(yùn)行軌跡的關(guān)系進(jìn)行了大量研究。優(yōu)化設(shè)計(jì)的氣幕擋墻等功能耐火材料元器件在武鋼60噸中間包二流條件下使用，與中間包爐襯材料壽命同步，并使鋼中總氧含量降低14.8%，同等條件下比維蘇威公司同類產(chǎn)品的性能提高了一倍，為武鋼汽車板鋼的生產(chǎn)提供了有力條件。

    20年鐵杵磨針，在李楠教授的帶領(lǐng)下，項(xiàng)目組先后承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金“耐火材料與熔鋼之間的反應(yīng)及其對(duì)鋼質(zhì)量的影響”等項(xiàng)目2項(xiàng)、國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“中間包耐火材料冶金綜合技術(shù)”等項(xiàng)目3項(xiàng)，獲得11項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利和3項(xiàng)實(shí)用新型專利，培養(yǎng)了博士、碩士29人，發(fā)表了103篇學(xué)術(shù)論文，出版了一部專著，研究成果及學(xué)術(shù)水平居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，部分研究成果在國(guó)際上亦獨(dú)樹一幟。

    “有大師的引領(lǐng)，有高起點(diǎn)的平臺(tái)，有學(xué)術(shù)創(chuàng)新的空間，有通力合作的團(tuán)隊(duì)�！蔽錆h科技大學(xué)校長(zhǎng)孔建益教授這樣分析團(tuán)隊(duì)獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)的原因。的確，在嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的首席教授李楠的帶領(lǐng)下，在武漢科技大學(xué)耐火材料學(xué)科的高平臺(tái)上，在耐火材料廣闊世界里，在老中青搭配的合理科研梯隊(duì)的奮斗中，取得今天的成績(jī)，不是偶然。
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