近日，2023年中國有色金屬工業(yè)科學技術(shù)獎公布，由鞍鋼集團攀鋼牽頭完成的“航空領(lǐng)域用超軟海綿鈦制備技術(shù)開發(fā)及應(yīng)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(shù)研究所正高級工程師，工作勤勉敬業(yè)，在攀西鈦資源制備高品質(zhì)海綿鈦技術(shù)領(lǐng)域辛勤耕耘15載，獲得省部級科技進步獎10項，中國發(fā)明展“金獎”5項，獲中國授權(quán)發(fā)明專利40余項，發(fā)表科技論文40余篇。先后被評為四川省第十二批學術(shù)與技術(shù)帶頭人后備人選、攀枝花市第八批學術(shù)與技術(shù)帶頭人、鞍鋼集團英才計劃“技術(shù)拔尖人才”，為攀西鈦資源高值高效利用作出了貢獻。

扎根產(chǎn)線解難題

2008年，李開華大學畢業(yè)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(chǎn)線，他被安排到項目部學習，每天忙著現(xiàn)場生產(chǎn)跟蹤、工藝理論計算、設(shè)備圖紙設(shè)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(chǎn)的核心工序，直接決定海綿鈦產(chǎn)品的最終質(zhì)量。攀鋼引進烏克蘭工藝，采用7.5噸大型“I”型爐生產(chǎn)海綿鈦。投產(chǎn)不久，生產(chǎn)中存在還原排料閥故障率高、蒸餾通道易堵塞、海綿鈦產(chǎn)品質(zhì)量不佳等問題，嚴重影響海綿鈦生產(chǎn)的順行。

為盡快解決難題，李開華到現(xiàn)場蹲點守候，一出故障就從工藝、設(shè)備和操作等方面全方位分析，很快摸清并找準了排料閥設(shè)計缺陷和問題解決思路，又一刻不停地開展工藝優(yōu)化、材質(zhì)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)改進等研究，成功解決了還原排料技術(shù)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(jīng)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(xiàn)出科研的價值?！?

正是在一次次的勇敢前行中，他帶領(lǐng)團隊成功解決了還原——蒸餾過程溫度控制不穩(wěn)定、蒸餾通道堵塞、海綿鈦品質(zhì)不穩(wěn)定等多項技術(shù)難題。排料閥故障率降低40%，通道堵塞率降低至0.5%以內(nèi)，每爐還原蒸餾電耗減少22475kWh……為攀鋼海綿鈦產(chǎn)線增產(chǎn)、提質(zhì)、降耗提供了可靠的技術(shù)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(shù)獎二等獎、2019年鞍鋼集團科技進步二等獎。

自主創(chuàng)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(chǎn)線熔鹽氯化設(shè)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(lǐng)域的應(yīng)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(zhì)分離困難，對熔鹽氯化爐工藝穩(wěn)定控制、四氯化鈦產(chǎn)品質(zhì)量都是極大考驗。

李開華帶領(lǐng)團隊從最初的原料質(zhì)量入手，全程跟蹤試驗過程，及時調(diào)整試驗方案。通過開發(fā)熔鹽組分監(jiān)測模型及穩(wěn)定調(diào)控方法等技術(shù)，解決了氯化爐內(nèi)物料偏析、溫度控制偏離、熔鹽成分失衡、雜質(zhì)分離等難題，助力熔鹽氯化爐實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行，使攀鋼成為唯一使用100%攀西鈦資源熔鹽氯化生產(chǎn)精四氯化鈦和高品質(zhì)海綿鈦的企業(yè)。該項目獲得2016年四川省科技進步三等獎。

實現(xiàn)了本土鈦原料的穩(wěn)定應(yīng)用后，李開華又琢磨將熔鹽氯化爐產(chǎn)能由120t/d提高到160t/d，這在國內(nèi)外尚屬首創(chuàng)。新爐子的設(shè)計需要考慮流場、溫度場、物料熱量平衡等一系列問題，技術(shù)難度很大。李開華及團隊查閱大量文獻，數(shù)值仿真模擬、實驗室冷態(tài)模擬及生產(chǎn)現(xiàn)場驗證等手段，對整個過程進行反復(fù)論證。

最終160t/d氯化爐成功上線應(yīng)用，新建的年產(chǎn)3.5萬噸生產(chǎn)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(xiàn)了氯化爐單爐產(chǎn)能突破和穩(wěn)定運行，幫助攀鋼單臺氯化爐四氯化鈦產(chǎn)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(shù)獎二等獎、2020年鞍鋼集團科技進步一等獎。

精益求精提品質(zhì)

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

李開華帶領(lǐng)團隊從海綿鈦雜質(zhì)來源、走向、分布規(guī)律一一剖析，開發(fā)關(guān)鍵雜質(zhì)元素控制技術(shù)，生產(chǎn)過程的關(guān)鍵工藝及裝備技術(shù)，成功生產(chǎn)出低氧氮雜質(zhì)含量、低布氏硬度的優(yōu)質(zhì)超軟海綿鈦產(chǎn)品。

2020年，用戶提出需要結(jié)構(gòu)疏松、粒徑均勻、品質(zhì)高的小粒度海綿鈦。當時攀鋼生產(chǎn)的海綿鈦存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(fā)重任?！半m然技術(shù)難度大，但是為了攀鋼發(fā)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(guān)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(fù)琢磨設(shè)計試驗方案。隔離一解除，他就立馬回到單位與現(xiàn)場技術(shù)人員協(xié)商組織試驗。要生產(chǎn)該種疏松的高檔產(chǎn)品，必須穩(wěn)定控制反應(yīng)過程，勢必犧牲一部分生產(chǎn)效率。

李開華耐心溝通，大膽假設(shè)，逐步推進，最終生產(chǎn)出滿足企業(yè)高端應(yīng)用需求的疏松小粒鈦產(chǎn)品，獲得了用戶認可，也推動了攀鋼下定決心投資年產(chǎn)3000噸小粒鈦生產(chǎn)線，將海綿鈦產(chǎn)能提升至2萬噸/年，增強了整體科技創(chuàng)新實力和市場競爭力。該項目獲得2023年中國有色金屬工業(yè)科學技術(shù)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(zhì)海綿鈦制備技術(shù)研發(fā)和240噸大型熔鹽氯化爐成套技術(shù)攻關(guān)。他表示，將始終堅守科技報國初心，發(fā)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(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻智慧和力量。