近日，2023年中國(guo)有色金屬工業科學技(ji)(ji)術(shu)獎公(gong)布，由鞍鋼(gang)集團攀鋼(gang)牽頭完(wan)成的“航空領域用超軟海綿鈦(tai)制備技(ji)(ji)術(shu)開(kai)發及應用”獲一等獎，該(gai)項目負責人正(zheng)是前(qian)不(bu)久榮獲第十三屆中國(guo)金屬學會冶金青年科技(ji)(ji)獎的李開(kai)華。

李開華，攀鋼集團(tuan)研(yan)究(jiu)院有限公司（簡稱(cheng)攀鋼研(yan)究(jiu)院）釩鈦化工(gong)技(ji)術(shu)(shu)研(yan)究(jiu)所正高(gao)級(ji)工(gong)程師(shi)，工(gong)作勤(qin)(qin)勉敬業，在攀西鈦資(zi)源(yuan)制備(bei)高(gao)品(pin)質海綿鈦技(ji)術(shu)(shu)領域辛勤(qin)(qin)耕耘15載(zai)，獲(huo)得省部級(ji)科技(ji)進步(bu)獎10項，中國(guo)發(fa)明(ming)展“金獎”5項，獲(huo)中國(guo)授權發(fa)明(ming)專利(li)40余(yu)項，發(fa)表科技(ji)論文40余(yu)篇(pian)。先(xian)后(hou)被(bei)評為四川省第十二批學術(shu)(shu)與技(ji)術(shu)(shu)帶(dai)(dai)頭人(ren)后(hou)備(bei)人(ren)選(xuan)、攀枝花市第八批學術(shu)(shu)與技(ji)術(shu)(shu)帶(dai)(dai)頭人(ren)、鞍鋼集團(tuan)英(ying)才(cai)(cai)計劃(hua)“技(ji)術(shu)(shu)拔尖(jian)人(ren)才(cai)(cai)”，為攀西鈦資(zi)源(yuan)高(gao)值高(gao)效利(li)用作出了貢獻(xian)。

扎根產線解難題

2008年，李開(kai)華大學畢業(ye)來到(dao)攀(pan)鋼研(yan)究院工(gong)(gong)作，正(zheng)趕上攀(pan)鋼新建1.5萬噸/年海綿鈦生(sheng)產(chan)線，他被安排(pai)到(dao)項(xiang)目部學習，每天忙著現(xian)場生(sheng)產(chan)跟(gen)蹤、工(gong)(gong)藝(yi)理論計(ji)算、設備圖紙設計(ji)、試驗(yan)方案論證，很快就熟悉(xi)了工(gong)(gong)藝(yi)流程。

還原(yuan)蒸餾是海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)的核心工序(xu)，直接(jie)決定海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)產(chan)品(pin)(pin)的最終(zhong)質量。攀(pan)鋼(gang)引進(jin)烏克(ke)蘭(lan)工藝(yi)，采用7.5噸大型(xing)“I”型(xing)爐生(sheng)產(chan)海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)。投產(chan)不(bu)久，生(sheng)產(chan)中(zhong)存(cun)在(zai)還原(yuan)排料閥故障率高、蒸餾通道易堵塞、海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)產(chan)品(pin)(pin)質量不(bu)佳(jia)等問題，嚴重影響海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)的順行。 

為盡快(kuai)解決難題，李開華到現場蹲(dun)點守候，一(yi)(yi)出故障就從工藝(yi)、設備和(he)操作等方(fang)(fang)面全方(fang)(fang)位分(fen)析，很快(kuai)摸(mo)清并找準了(le)排料閥(fa)設計缺陷和(he)問題解決思路(lu)，又一(yi)(yi)刻不停地開展工藝(yi)優化、材質優化、結構改進(jin)等研究，成功解決了(le)還原排料技術(shu)難題。

新型排料閥的(de)試(shi)驗，需承擔(dan)10余噸(dun)高溫熔(rong)體(ti)鎂泄漏的(de)安全風險，經濟損失可達40多萬元(yuan)。李(li)開華承壓前行，他說(shuo)：“雖然擔(dan)心，但做科研就是要有一股(gu)拼勁(jing)，要找準方(fang)向，嘗試(shi)別人不愿做、不敢做、不能(neng)(neng)做的(de)事(shi)，這樣才能(neng)(neng)體(ti)現出科研的(de)價值。”

正是(shi)在一次(ci)次(ci)的勇敢(gan)前行中(zhong)，他帶領團(tuan)隊成(cheng)功解決了還(huan)(huan)原——蒸餾過程溫(wen)度控制不(bu)穩定、蒸餾通(tong)(tong)道(dao)堵塞(sai)、海綿鈦(tai)品質不(bu)穩定等(deng)多(duo)項技(ji)(ji)(ji)術難題。排(pai)料閥故障率(lv)降低40%，通(tong)(tong)道(dao)堵塞(sai)率(lv)降低至0.5%以內(nei)，每(mei)爐還(huan)(huan)原蒸餾電耗(hao)減少22475kWh……為(wei)攀鋼海綿鈦(tai)產(chan)線增產(chan)、提質、降耗(hao)提供了可靠的技(ji)(ji)(ji)術支撐。該(gai)項目獲得(de)2017年四川省(sheng)科(ke)技(ji)(ji)(ji)進步二(er)等(deng)獎(jiang)、2019年度中(zhong)國金屬(shu)學會冶金科(ke)學技(ji)(ji)(ji)術獎(jiang)二(er)等(deng)獎(jiang)、2019年鞍鋼集團(tuan)科(ke)技(ji)(ji)(ji)進步二(er)等(deng)獎(jiang)。

自主創新(xin)填空白

氯化(hua)(hua)工(gong)藝一般要求含(han)(han)鈦(tai)(tai)(tai)原料TiO2含(han)(han)量(liang)達到85%以上，攀鋼海綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)產(chan)線熔鹽氯化(hua)(hua)設計使(shi)用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)渣TiO2含(han)(han)量(liang)為78%。為提高(gao)攀西鈦(tai)(tai)(tai)資源綜合利用(yong)水(shui)平，加大攀西鈦(tai)(tai)(tai)資源在高(gao)端鈦(tai)(tai)(tai)領域的應用(yong)比例，攀鋼嘗試(shi)使(shi)用(yong)100%攀西鈦(tai)(tai)(tai)精(jing)礦冶煉的TiO2含(han)(han)量(liang)為74%的低品位鈦(tai)(tai)(tai)渣來(lai)制備四氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)，該鈦(tai)(tai)(tai)渣TiO2含(han)(han)量(liang)低、鈣鎂含(han)(han)量(liang)高(gao)，雜質(zhi)分(fen)離困難，對熔鹽氯化(hua)(hua)爐工(gong)藝穩定(ding)控制、四氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)產(chan)品質(zhi)量(liang)都(dou)是(shi)極大考驗。

李開華帶領(ling)團隊從最初的原料質量入手，全程跟蹤試驗過(guo)程，及(ji)時(shi)調整試驗方(fang)案。通過(guo)開發熔鹽組分(fen)監(jian)測模型及(ji)穩定調控(kong)方(fang)法等技術，解決(jue)了氯化(hua)爐(lu)內(nei)物料偏(pian)析(xi)、溫(wen)度控(kong)制偏(pian)離、熔鹽成(cheng)(cheng)分(fen)失衡、雜質分(fen)離等難題，助力熔鹽氯化(hua)爐(lu)實現連續穩定運行，使(shi)攀鋼成(cheng)(cheng)為唯一使(shi)用(yong)100%攀西鈦(tai)資源熔鹽氯化(hua)生產精四(si)(si)氯化(hua)鈦(tai)和高品質海綿(mian)鈦(tai)的企(qi)業。該項(xiang)目獲得2016年(nian)四(si)(si)川省科技進步三等獎。

實(shi)現了本(ben)土鈦原(yuan)料(liao)的(de)穩定應用(yong)后，李(li)(li)開(kai)華又琢磨將熔鹽氯化爐(lu)(lu)產能由120t/d提高(gao)到160t/d，這在國內(nei)外尚屬首創。新爐(lu)(lu)子(zi)的(de)設(she)計需要考慮(lv)流場(chang)、溫度場(chang)、物料(liao)熱量平衡等一系(xi)列問(wen)題(ti)，技術難度很大。李(li)(li)開(kai)華及(ji)團隊查閱大量文獻，數值仿(fang)真模擬、實(shi)驗室冷態模擬及(ji)生產現場(chang)驗證等手段，對整個過程(cheng)進行(xing)反復論證。

最終160t/d氯(lv)化爐(lu)(lu)成功上線應用(yong)，新(xin)建的年產3.5萬噸生產線也(ye)采用(yong)160t/d氯(lv)化爐(lu)(lu)，在使(shi)用(yong)全攀枝花低(di)品位鈦原(yuan)料前提下實現了氯(lv)化爐(lu)(lu)單(dan)爐(lu)(lu)產能突破和穩定運行(xing)，幫助攀鋼單(dan)臺(tai)氯(lv)化爐(lu)(lu)四氯(lv)化鈦產能提升30%—50%。該項(xiang)目獲得(de)2020年四川省科(ke)技進步二(er)等獎(jiang)、2021年度(du)中(zhong)國(guo)金屬學(xue)會冶金科(ke)學(xue)技術(shu)獎(jiang)二(er)等獎(jiang)、2020年鞍鋼集團(tuan)科(ke)技進步一(yi)等獎(jiang)。

精益求精提品質

在全(quan)流程實現達(da)產達(da)效(xiao)和(he)(he)(he)穩定運(yun)行(xing)后，生產出高端產品(pin)，提升(sheng)市場競(jing)爭力(li)和(he)(he)(he)影響(xiang)力(li)，成為(wei)攀鋼海綿(mian)鈦產線(xian)的(de)重要任(ren)務(wu)。超軟海綿(mian)鈦是攀鋼率先推出的(de)高端產品(pin)，對布氏硬度和(he)(he)(he)雜質含量控制水(shui)平(ping)都有(you)高要求，要利用(yong)全(quan)攀西釩鈦礦冶煉的(de)低(di)品(pin)位鈦渣來生產高品(pin)質超軟海綿(mian)鈦無疑又是一項(xiang)巨(ju)大的(de)挑戰。

李開(kai)華帶領團(tuan)隊從(cong)海綿鈦(tai)雜(za)質(zhi)來源(yuan)、走(zou)向、分布規律(lv)一一剖析，開(kai)發關(guan)鍵雜(za)質(zhi)元素控制技術，生產過程的(de)關(guan)鍵工藝及裝(zhuang)備技術，成功生產出低氧氮雜(za)質(zhi)含量、低布氏硬度的(de)優質(zhi)超(chao)軟海綿鈦(tai)產品(pin)。

2020年，用戶(hu)(hu)提(ti)出(chu)需(xu)要結構(gou)(gou)疏(shu)(shu)松、粒(li)徑(jing)均勻、品質高的小粒(li)度(du)海綿鈦。當時攀鋼生產的海綿鈦存在產品結構(gou)(gou)致密問題(ti)，不能滿足客戶(hu)(hu)需(xu)求。就在全公司(si)一籌莫展無法解(jie)決問題(ti)時，李(li)開華(hua)勇于揭榜掛帥，承擔(dan)起疏(shu)(shu)松小粒(li)鈦的研發重任。“雖然(ran)技術難度(du)大，但是為了(le)攀鋼發展，必須硬著頭皮嘗試”。李(li)開華(hua)立下了(le)軍令狀，全身心地投(tou)入(ru)到科(ke)技攻關工作中。

當(dang)時正值新(xin)冠肺炎疫情期(qi)間，他(ta)被隔離(li)在湖北老家，心急如焚，只能反復琢(zhuo)磨設(she)計(ji)試(shi)驗方案。隔離(li)一解(jie)除(chu)，他(ta)就立馬回到單位與現場(chang)技術人員協(xie)商組(zu)織試(shi)驗。要生(sheng)產(chan)該種疏松(song)的(de)高(gao)檔產(chan)品，必(bi)須穩定(ding)控制反應(ying)過程，勢(shi)必(bi)犧牲一部(bu)分(fen)生(sheng)產(chan)效率。

李開華耐心溝通，大膽假設(she)，逐(zhu)步推進，最終生產(chan)(chan)出滿足企業高端應用需求的疏松小粒鈦產(chan)(chan)品，獲得了(le)用戶(hu)認(ren)可，也(ye)推動(dong)了(le)攀鋼下定決心投資年產(chan)(chan)3000噸小粒鈦生產(chan)(chan)線，將海綿鈦產(chan)(chan)能提升至(zhi)2萬噸/年，增強了(le)整體科(ke)技創新實力和市場(chang)競爭力。該項目獲得2023年中國有色金屬工業科(ke)學技術一等(deng)獎(jiang)(jiang)、2023年鞍鋼集(ji)團科(ke)技進步一等(deng)獎(jiang)(jiang)。

目前，李(li)開華正在全力(li)開展(zhan)高(gao)品質海綿鈦(tai)制備技術研發(fa)和(he)240噸大型熔鹽氯化(hua)爐成(cheng)套技術攻(gong)關。他(ta)表示，將(jiang)始終堅守科技報國初心，發(fa)揚(yang)“艱(jian)苦奮斗、勇攀高(gao)峰”的攀鋼(gang)精神，強力(li)支撐(cheng)鞍鋼(gang)集團(tuan)打造“第三(san)極”，為保障國家高(gao)端(duan)鈦(tai)金屬材料(liao)的自主供給和(he)鈦(tai)產業高(gao)質量發(fa)展(zhan)貢獻(xian)智慧和(he)力(li)量。