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高端海绵钛技术的“领跑者”——记中国有色金属工业科技一等奖获得者、攀钢研究院钒钛化工技术研究所正高级工程师李开华

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2024-01-29 | 浏览:16128 ]

近日,2023年中国有色金属工业科学技术奖公布,由鞍钢集团攀钢牵头完成的“航空领域用超软海绵钛制备技术开发及应用”获一等奖,该项目负责人正是前不久荣获第十三届中国金属学会冶金青年科技奖的李开华。

李开华,攀钢集团研究院有限公司(简称攀钢研究院)钒钛化工技术研究所正高级工程师,工作勤勉敬业,在攀西钛资源制备高品质海绵钛技术领域辛勤耕耘15载,获得省部级科技进步奖10项,中国发明展“金奖”5项,获中国授权发明专利40余项,发表科技论文40余篇。先后被评为四川省第十二批学术与技术带头人后备人选、攀枝花市第八批学术与技术带头人、鞍钢集团英才计划“技术拔尖人才”,为攀西钛资源高值高效利用作出了贡献。

扎根产线解难题

2008年,李开华大学毕业来到攀钢研究院工作,正赶上攀钢新建1.5万吨/年海绵钛生产线,他被安排到项目部学习,每天忙着现场生产跟踪、工艺理论计算、设备图纸设计、试验方案论证,很快就熟悉了工艺流程。

还原蒸馏是海绵钛生产的核心工序,直接决定海绵钛产品的最终质量。攀钢引进乌克兰工艺,采用7.5吨大型“I”型炉生产海绵钛。投产不久,生产中存在还原排料阀故障率高、蒸馏通道易堵塞、海绵钛产品质量不佳等问题,严重影响海绵钛生产的顺行。

为尽快解决难题,李开华到现场蹲点守候,一出故障就从工艺、设备和操作等方面全方位分析,很快摸清并找准了排料阀设计缺陷和问题解决思路,又一刻不停地开展工艺优化、材质优化、结构改进等研究,成功解决了还原排料技术难题。

新型排料阀的试验,需承担10余吨高温熔体镁泄漏的安全风险,经济损失可达40多万元。李开华承压前行,他说:“虽然担心,但做科研就是要有一股拼劲,要找准方向,尝试别人不愿做、不敢做、不能做的事,这样才能体现出科研的价值。”

正是在一次次的勇敢前行中,他带领团队成功解决了还原——蒸馏过程温度控制不稳定、蒸馏通道堵塞、海绵钛品质不稳定等多项技术难题。排料阀故障率降低40%,通道堵塞率降低至0.5%以内,每炉还原蒸馏电耗减少22475kWh……为攀钢海绵钛产线增产、提质、降耗提供了可靠的技术支撑。该项目获得2017年四川省科技进步二等奖、2019年度中国金属学会冶金科学技术奖二等奖、2019年鞍钢集团科技进步二等奖。

自主创新填空白

氯化工艺一般要求含钛原料TiO2含量达到85%以上,攀钢海绵钛产线熔盐氯化设计使用钛渣TiO2含量为78%。为提高攀西钛资源综合利用水平,加大攀西钛资源在高端钛领域的应用比例,攀钢尝试使用100%攀西钛精矿冶炼的TiO2含量为74%的低品位钛渣来制备四氯化钛,该钛渣TiO2含量低、钙镁含量高,杂质分离困难,对熔盐氯化炉工艺稳定控制、四氯化钛产品质量都是极大考验。

李开华带领团队从最初的原料质量入手,全程跟踪试验过程,及时调整试验方案。通过开发熔盐组分监测模型及稳定调控方法等技术,解决了氯化炉内物料偏析、温度控制偏离、熔盐成分失衡、杂质分离等难题,助力熔盐氯化炉实现连续稳定运行,使攀钢成为唯一使用100%攀西钛资源熔盐氯化生产精四氯化钛和高品质海绵钛的企业。该项目获得2016年四川省科技进步三等奖。

实现了本土钛原料的稳定应用后,李开华又琢磨将熔盐氯化炉产能由120t/d提高到160t/d,这在国内外尚属首创。新炉子的设计需要考虑流场、温度场、物料热量平衡等一系列问题,技术难度很大。李开华及团队查阅大量文献,数值仿真模拟、实验室冷态模拟及生产现场验证等手段,对整个过程进行反复论证。

最终160t/d氯化炉成功上线应用,新建的年产3.5万吨生产线也采用160t/d氯化炉,在使用全攀枝花低品位钛原料前提下实现了氯化炉单炉产能突破和稳定运行,帮助攀钢单台氯化炉四氯化钛产能提升30%—50%。该项目获得2020年四川省科技进步二等奖、2021年度中国金属学会冶金科学技术奖二等奖、2020年鞍钢集团科技进步一等奖。

精益求精提品质

在全流程实现达产达效和稳定运行后,生产出高端产品,提升市场竞争力和影响力,成为攀钢海绵钛产线的重要任务。超软海绵钛是攀钢率先推出的高端产品,对布氏硬度和杂质含量控制水平都有高要求,要利用全攀西钒钛矿冶炼的低品位钛渣来生产高品质超软海绵钛无疑又是一项巨大的挑战。

李开华带领团队从海绵钛杂质来源、走向、分布规律一一剖析,开发关键杂质元素控制技术,生产过程的关键工艺及装备技术,成功生产出低氧氮杂质含量、低布氏硬度的优质超软海绵钛产品。

2020年,用户提出需要结构疏松、粒径均匀、品质高的小粒度海绵钛。当时攀钢生产的海绵钛存在产品结构致密问题,不能满足客户需求。就在全公司一筹莫展无法解决问题时,李开华勇于揭榜挂帅,承担起疏松小粒钛的研发重任。“虽然技术难度大,但是为了攀钢发展,必须硬着头皮尝试”。李开华立下了军令状,全身心地投入到科技攻关工作中。

当时正值新冠肺炎疫情期间,他被隔离在湖北老家,心急如焚,只能反复琢磨设计试验方案。隔离一解除,他就立马回到单位与现场技术人员协商组织试验。要生产该种疏松的高档产品,必须稳定控制反应过程,势必牺牲一部分生产效率。

李开华耐心沟通,大胆假设,逐步推进,最终生产出满足企业高端应用需求的疏松小粒钛产品,获得了用户认可,也推动了攀钢下定决心投资年产3000吨小粒钛生产线,将海绵钛产能提升至2万吨/年,增强了整体科技创新实力和市场竞争力。该项目获得2023年中国有色金属工业科学技术一等奖、2023年鞍钢集团科技进步一等奖。

目前,李开华正在全力开展高品质海绵钛制备技术研发和240吨大型熔盐氯化炉成套技术攻关。他表示,将始终坚守科技报国初心,发扬“艰苦奋斗、勇攀高峰”的攀钢精神,强力支撑鞍钢集团打造“第三极”,为保障国家高端钛金属材料的自主供给和钛产业高质量发展贡献智慧和力量。