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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年度國家科技進步二等獎。13年來，項目成果先后在寶鋼、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)實施，產(chǎn)品市場占有率在80%左右，并出口到俄羅斯、烏克蘭等國家，為我國耐火材料工業(yè)的技術(shù)進步和潔凈鋼的生產(chǎn)及鋼材質(zhì)量的提高做出了重大貢獻。據(jù)近3年統(tǒng)計，僅8家耐火材料生產(chǎn)企業(yè)累計新增產(chǎn)值達14.73億元，新增利稅為4.2億元。

    四次獲國家科技進步獎、全國優(yōu)秀科技工作者、杰出耐火人、我國在國際耐火材料領(lǐng)域的重要代表人物……這些響當(dāng)當(dāng)?shù)摹懊�，簡單勾勒出一個常年埋首實驗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耐火材料技術(shù)發(fā)展歷程的一個縮影。

    一

    所謂潔凈鋼，簡單說就是雜質(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。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、鋼軌等多個領(lǐng)域，特別是飛機、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國家的鋼鐵制造水平的一個重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

    巨大的社會經(jīng)濟利益，加上基礎(chǔ)性戰(zhàn)略地位，“國家中長期科技發(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)進入飯菜里面，會嚴(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)是耐火材料的長壽化與低消耗，對鋼水與耐火材料的相互作用沒有足夠重視。八十年代以后，由于世界各國在國防、交通、石油及汽車等行業(yè)的發(fā)展與技術(shù)進步，對鋼材性能的要求日益苛刻，我國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)緣還是在上個世紀(jì)90年代。

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

    國內(nèi)生產(chǎn)的鋼材質(zhì)量上不去，大把的錢讓外國人輕松攬入腰包，作為中國耐火材料領(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家圖書館查閱資料，下現(xiàn)場調(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為攻關(guān)方向，組建科研團隊，率先挑起了這一關(guān)系“民富國強”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)識積淀加上反復(fù)的實踐，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，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，取代了進口，為國內(nèi)油氣管線、汽車鋼板的國產(chǎn)化作出了重要貢獻。

    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。李楠教授和團隊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維蘇威公司進口的氣幕擋墻耐火材料在武鋼試用不理想。國外的先進技術(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)。

    李楠教授項目組采用數(shù)理模擬方法對不同配置的功能耐火材料元器件與鋼水流場及其夾雜物運行軌跡的關(guān)系進行了大量研究。優(yōu)化設(shè)計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，項目組先后承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金“耐火材料與熔鋼之間的反應(yīng)及其對鋼質(zhì)量的影響”等項目2項、國家科技攻關(guān)計劃“中間包耐火材料冶金綜合技術(shù)”等項目3項，獲得11項國家發(fā)明專利和3項實用新型專利，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)水平居國內(nèi)領(lǐng)先地位，部分研究成果在國際上亦獨樹一幟。

    “有大師的引領(lǐng)，有高起點的平臺，有學(xué)術(shù)創(chuàng)新的空間，有通力合作的團隊�！蔽錆h科技大學(xué)校長孔建益教授這樣分析團隊獲得國家科技進步獎的原因。的確，在嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實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)科的高平臺上，在耐火材料廣闊世界里，在老中青搭配的合理科研梯隊的奮斗中，取得今天的成績，不是偶然。
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