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            高端海綿鈦技術的“領跑者”——記中國有色金屬工業科技一等獎獲得者、攀鋼研究院釩鈦化工技術研究所正高級工程師李開華

            近日,2023年中國有色金屬工業科學技術獎公布,由鞍鋼集團攀鋼牽頭完成的“航空領域用超軟海綿鈦制備技術開發及應用”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會冶金青年科技獎的李開華。

            李開華,攀鋼集團研究院有限公司(簡稱攀鋼研究院)釩鈦化工技術研究所正高級工程師,工作勤勉敬業,在攀西鈦資源制備高品質海綿鈦技術領域辛勤耕耘15載,獲得省部級科技進步獎10項,中國發明展“金獎”5項,獲中國授權發明專利40余項,發表科技論文40余篇。先后被評為四川省第十二批學術與技術帶頭人后備人選、攀枝花市第八批學術與技術帶頭人、鞍鋼集團英才計劃“技術拔尖人才”,為攀西鈦資源高值高效利用作出了貢獻。

            扎根產線解難題

            2008年,李開華大學畢業來到攀鋼研究院工作,正趕上攀鋼新建1.5萬噸/年海綿鈦生產線,他被安排到項目部學習,每天忙著現場生產跟蹤、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的核心工序,直接決定海綿鈦產品的最終質量。攀鋼引進烏克蘭工藝,采用7.5噸大型“I”型爐生產海綿鈦。投產不久,生產中存在還原排料閥故障率高、蒸餾通道易堵塞、海綿鈦產品質量不佳等問題,嚴重影響海綿鈦生產的順行。

            為盡快解決難題,李開華到現場蹲點守候,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題解決思路,又一刻不停地開展工藝優化、材質優化、結構改進等研究,成功解決了還原排料技術難題。

            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險,經濟損失可達40多萬元。李開華承壓前行,他說:“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值?!?

            正是在一次次的勇敢前行中,他帶領團隊成功解決了還原——蒸餾過程溫度控制不穩定、蒸餾通道堵塞、海綿鈦品質不穩定等多項技術難題。排料閥故障率降低40%,通道堵塞率降低至0.5%以內,每爐還原蒸餾電耗減少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。該項目獲得2017年四川省科技進步二等獎、2019年度中國金屬學會冶金科學技術獎二等獎、2019年鞍鋼集團科技進步二等獎。

            自主創新填空白

            氯化工藝一般要求含鈦原料TiO2含量達到85%以上,攀鋼海綿鈦產線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%的低品位鈦渣來制備四氯化鈦,該鈦渣TiO2含量低、鈣鎂含量高,雜質分離困難,對熔鹽氯化爐工藝穩定控制、四氯化鈦產品質量都是極大考驗。

            李開華帶領團隊從最初的原料質量入手,全程跟蹤試驗過程,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方法等技術,解決了氯化爐內物料偏析、溫度控制偏離、熔鹽成分失衡、雜質分離等難題,助力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化鈦和高品質海綿鈦的企業。該項目獲得2016年四川省科技進步三等獎。

            實現了本土鈦原料的穩定應用后,李開華又琢磨將熔鹽氯化爐產能由120t/d提高到160t/d,這在國內外尚屬首創。新爐子的設計需要考慮流場、溫度場、物料熱量平衡等一系列問題,技術難度很大。李開華及團隊查閱大量文獻,數值仿真模擬、實驗室冷態模擬及生產現場驗證等手段,對整個過程進行反復論證。

            最終160t/d氯化爐成功上線應用,新建的年產3.5萬噸生產線也采用160t/d氯化爐,在使用全攀枝花低品位鈦原料前提下實現了氯化爐單爐產能突破和穩定運行,幫助攀鋼單臺氯化爐四氯化鈦產能提升30%—50%。該項目獲得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技術獎二等獎、2020年鞍鋼集團科技進步一等獎。

            精益求精提品質

            在全流程實現達產達效和穩定運行后,生產出高端產品,提升市場競爭力和影響力,成為攀鋼海綿鈦產線的重要任務。超軟海綿鈦是攀鋼率先推出的高端產品,對布氏硬度和雜質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高品質超軟海綿鈦無疑又是一項巨大的挑戰。

            李開華帶領團隊從海綿鈦雜質來源、走向、分布規律一一剖析,開發關鍵雜質元素控制技術,生產過程的關鍵工藝及裝備技術,成功生產出低氧氮雜質含量、低布氏硬度的優質超軟海綿鈦產品。

            2020年,用戶提出需要結構疏松、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在產品結構致密問題,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,承擔起疏松小粒鈦的研發重任?!半m然技術難度大,但是為了攀鋼發展,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工作中。

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

            李開華耐心溝通,大膽假設,逐步推進,最終生產出滿足企業高端應用需求的疏松小粒鈦產品,獲得了用戶認可,也推動了攀鋼下定決心投資年產3000噸小粒鈦生產線,將海綿鈦產能提升至2萬噸/年,增強了整體科技創新實力和市場競爭力。該項目獲得2023年中國有色金屬工業科學技術一等獎、2023年鞍鋼集團科技進步一等獎。

            目前,李開華正在全力開展高品質海綿鈦制備技術研發和240噸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業高質量發展貢獻智慧和力量。

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