鋼鐵冶金新技術開發與應用研究所

一、簡介

本研究所立足鋼鐵全流程提質、增效、節能、環保的轉型升級重大需求，圍繞鐵前原料處理、高爐煉鐵、轉爐煉鋼和爐外精煉鋼鐵全流程的關鍵共性技術難題，開展高效燒結礦與球團礦制備、稀土微合金鋼開發與應用、潔淨鋼冶煉和冶金渣資源綠色高值化利用的理論與新技術研究。通過燒結和球團智能配礦及配料優化模型研究，揭示礦石配比與工藝控制及産品性能間的内在聯系，開發優化配礦智能控制系統，提升燒結礦和球團礦的冶金性能，降低配礦成本；将第一性原理與計算機軟件相結合，計算分析鋼中氮化物及氮化合金析出、溶解和分解的熱力學和動力學規律，解釋稀土和氮化物在鋼中的微合金化作用機理，研究稀土和氮含量對鋼的抗拉強度、塑性、斷裂韌性等性能以及耐腐蝕性能的影響，為高氮鋼生産提供理論和技術指導；利用稀土、鎂等活性組分對鋼水進行脫氧、脫硫和夾雜物變性處理，控制夾雜物尺寸和形态、細化晶粒，并利用真空技術去除鋼中氣體及雜質元素，獲得性能良好的細晶粒潔淨鋼；針對冶金渣利用途徑單一、産品附加值低，開展基于冶金渣固廢熔融調質和結構調控的新型多功能複合材料研究，進行裝備研發，建立示範工程。

二、研究方向

1. 高質量燒結礦與球團礦制備理論與技術

瞄準世界高爐煉鐵超低能耗和超低排放科技前沿，開展燒結、球團智能配礦及配料優化模型研究，揭示礦石配比與工藝控制及産品性能間的内在聯系，開發優化配礦智能控制系統，并在我國鋼鐵企業實現産業化應用，提升燒結礦和球團礦的冶金性能，降低配礦成本。

2. 高爐爐料結構與性能優化技術

以高爐少熔劑、低渣量、高效和低成本冶煉為目标，探索爐料結構對綜合爐料冶金性能和高爐爐況順行的影響規律，開發高爐合理爐料結構模型，并在我國鋼鐵企業實現産業化應用。

3. 稀土微合金強韌鋼及抗腐蝕鋼的研究與開發

研究鋼中稀土微合金化的作用機理，探索鋼中稀土的存在形式、夾雜物性能與鋼基性能之間的依存關系，為鋼中夾雜物調控奠定理論基礎，開發稀土微合金強韌鋼及抗腐蝕鋼制備技術。

4. 潔淨鋼冶煉技術

利用鎂和稀土的活性對鋼水進行稀土鎂複合處理，對鋼水進行脫氧、脫硫和夾雜物變性，達到在淨化鋼水的同時，控制夾雜物的尺寸和形态，細化晶粒，獲得具有理想性能的細晶粒潔淨鋼。同時開展利用真空技術去除鋼中氣體及雜質元素的技術研究以及爐渣精煉技術研究。

5. 冶金渣資源綠色高值化利用

以高爐渣、煉鋼渣、鐵合金渣等為主要原料，開展冶金渣低階固廢熔融調質、結構調控及新型多功能複合材料制備研究，開發強度高、熱穩定性好、耐侵蝕的保溫、裝飾、防火、吸音多功能一體化新型複合材料，并進行裝備研發。

6.特種高性能耐磨材料開發與應用

将自蔓延高溫合成冶金技術與鑄造工藝相結合，原位合成耐磨陶瓷顆粒增強相，開展金屬基複合材料、金屬陶瓷複合材料、金屬間化合物材料、梯度功能材料等制備工藝研究；開發具有極高耐磨、耐熱、耐腐蝕性能的表面金屬基複合材料，并在工程機械、礦山機械、冶金機械等高端裝備上實現産業化應用。

三、學術隊伍

本團隊為内蒙古自治區草原英才産業創新人才團隊，遵循“人才+項目+團隊+基地”的培養模式，依托重大産學研項目，建設了一支由23人組成、結構合理、創新能力強且相對穩定的學術團隊。團隊由校企聯合組成，其中，教授5人，教授級高工4人，副教授5人，高工1人，講師8人。擁有全國優秀教師1人，内蒙古自治區突出貢獻專家1人，内蒙古自治區草原英才2人，内蒙古自治區教學名師2人，寶鋼優秀教師1人，包頭市優秀教師2人，包頭市“5512”學術帶頭人及學術骨幹4人。

團隊負責人簡介：

1.楊吉春，男，1963年5月生，博士，教授，博士生導師。現任萄京游戏716學術工作專門委員會副主任，中國機械學會材料分會理事，中國稀土學會理事，内蒙古金屬學會煉鋼學術委員會委員，包頭市金屬學會副秘書長。先後榮獲内蒙古“草原英才”及包頭市“5512領軍人才”等稱号。主要研究領域為潔淨鋼冶煉、稀土、氮化合金在鋼中應用的基礎和技術研究。承擔國家自然科學基金、教育部“春晖計劃”項目、内蒙古自然科學基金重點項目、企業橫向課題等近20項，獲省部級成果獎2項，申請國家發明專利10多項（授權3項），目前在國内外相關期刊發表學術論文100餘篇，其中高水平論文30餘篇。

2.羅果萍，女，1964年4月生，博士，教授，博士生導師，學院教授委員會副主任，中國金屬學會綠色煉鐵标準化技術委員會委員，中國有色金屬産業技術創新戰略聯盟專家委員會委員，2008年被評為自治區教學名師，2011年入選自治區草原英才，2017年被評為自治區突出貢獻專家。長期從事燒結、球團和煉鐵領域的理論與應用技術研究，在白雲鄂博特殊礦高效煉鐵原料制備和冶金渣資源綜合利用等方面做出了突出成績。作為第一完成人于2015年獲内蒙古科技進步三等獎：“包鋼西區120萬噸球團回轉窯結圈原因與抑制技術”，作為主要完成人于2017獲中國冶金科技進步二等獎：“白雲鄂博特殊礦高爐冶煉技術集成與應用”、2019年獲中國冶金科技進步二等獎：“包鋼高鎂低矽含氟熔劑性球團礦的開發與應用”。主持完成國家、省部和企業橫向課題20多項，其中國家自然基金4項，發表核心以上論文80多篇，出版專著2部，申請和授權專利10多件。

團隊主要成員簡介

四、人才培養

本研究所始終堅持立德樹人為根本任務，近年來共培養博士5名、碩士28名，目前在讀博士研究生12名、碩士研究生35名，先後培養本科生300餘名。

通過建立研究生聯合培養基地，加強與國内冶金院校、科研院所的合作，拓展了生源範圍。已成為國内西北地區規模最大、研究領域特色鮮明的碩士、博士高層次人才培養基地，形成了6個特色鮮明的學科子方向，為全國冶金企業生産一線培養了大批高層次技術和管理人才，研究生在本行業就業比例約為85%，對自治區相關學科的發展起到了示範和引領作用。

五、科研平台條件

本研究所依托的主要科研平台包括白雲鄂博礦多金屬資源綜合利用省部共建國家重點實驗室（培育基地）、内蒙古自治區稀土濕法冶金與輕稀土應用重點實驗室、内蒙古自治區高等學校冶金工程重點實驗室、内蒙古自治區冶金工程技術研究中心、内蒙古自治區冶金研究生聯合培養基地等。擁有的大型設備：

團隊平台主要設備

六、科研項目

近5年共承擔“白雲鄂博鐵精礦預還原燒結礦制備過程中磷的脫除機理研究”、“稀土原子在鋼中的占位傾向及稀土鋼的微合金化研究”等國家級項目8項，“冶金渣制備多功能新型微晶玻璃複合材料關鍵技術”、“鑄造燃燒合成耐磨鋼基金屬陶瓷表面複合材料制備關鍵技術開發與應用”等省部級項目19項，“當前原燃料條件下包鋼高爐渣基礎性能研究”、“燒結、球團原料性能與工藝優化”等企業橫向課題7項，校級課題4項，科研總經費約1450萬元。

團隊近5年承擔的科研項目

七、學術成果

近5年，羅果萍教授帶領的“特殊礦高效煉鐵原料制備與爐渣高效利用”自治區草原英才創新團隊将國家自然科學基金項目“MgO對白雲鄂博鐵精礦球團礦還原膨脹性能的抑制機理”的研究成果應用于包鋼球團生産，提出了開發“高鎂低矽含氟熔劑性球團礦”是實現球團工藝大比例配加白雲鄂博鐵精礦的最優技術路線，研發了工業熔劑性球團礦的配礦方案及高爐應用熔劑性球團礦的合理爐料結構模型，在年産120和240萬噸鍊篦機—回轉窯上進行了生産實踐，并在2200m³高爐進行了熔劑性球團礦的冶煉實踐，取得了高産、低耗、低排放的冶煉指标，為包鋼煉鐵創造了8025萬元的直接經濟效益，授權相關專利8項，發表相關論文27篇，經中國金屬學會組織的專家鑒定，達到國際先進水平，并獲得2019年度冶金科學技術二等獎。

楊吉春教授帶領“稀土微合金強韌鋼及稀土抗腐蝕鋼的開發”自治區草原英才創新團隊深入研究了白雲鄂博礦中稀土和铌傳承的熱力學、動力學機理，結合第一性原理數值模拟，在理論和實驗研究的基礎上，首次闡明了稀土在選冶、煉鐵及煉鋼過程的傳承規律和機理，探明了稀土對鋼中夾雜物變質、磷的強化及晶體取向、再結晶晶粒細化的影響規律，揭示了常見夾雜物和稀土夾雜物的依存關系，填補了稀土鋼理論研究的空白，為白雲鄂博多金屬共生礦稀土的高效利用及稀土微合金鋼的開發提供了理論和技術支撐。

近5年本研究方向獲得省部級以上科研團隊稱号2個，授權專利3項。發表論文86篇，其中高水平論文66篇；取得了“白雲鄂博特殊礦高爐冶煉技術集成與應用”、“包鋼西區120萬噸球團回轉窯結圈原因與抑制技術”和“高鎂低矽含氟熔劑性球團礦的開發與應用”等省部級科技進步獎4項。

八、學術交流

近5年，本研究方向先後承辦了2017年全國冶金院校研究生學術論壇、2018年全國冶金工藝與理論學術會議暨冶金學科建設研讨會、2018年“内科大杯”全國大學生模拟煉鋼-軋鋼大賽、2020年全國大學生冶金科技競賽等會議和賽事。本方向教師積極參加曆年舉辦的全國冶金物理化學學術會議、全國煉鐵生産技術會暨煉鐵學術年會、中國鋼鐵年會、全國冶金固廢資源利用學術會議、中國金屬學會青年學術年會、冶金人工智能技術發展現狀與趨勢論壇等重要學術會議。本方向教師積極參與校際交流活動，包括2016年赴重慶大學交流、2017年赴昆明理工大學交流、2020年赴寶鋼研究院交流、2020年赴長沙礦冶研究院交流、2020年赴中南大學資源與環境學院交流等。