一份实在的“见面礼”

  在中科院山东中心的组织下，中科院金属所的李殿中团队与来自山东省的30多家钢铁企业会集泉城济南。双方不仅在现场“把脉开方”，“相见恨晚”的感觉更是让他们决定加快、加深合作，为山东钢铁行业的技术提升、节能减排作出更多努力与贡献。

  在近日举行的中国科学院先进钢铁材料加工技术专题推介会上，面对座无虚席的来自山东省大小钢铁企业的代表，中国科学院沈阳分院副院长马越红寒暄数语后，并未展开更多演讲，而是务实、高效地推进会议她将来自中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室李殿中研究员、中国科学院院士李依依团队的成员向大家一一作了介绍。

  钢铁行业是山东省优势传统产业之一。据统计，2013年，山东省该行业规模以上企业有946家，从业人员达30万人，形成了从矿业采选、原燃料加工、钢铁冶炼到压延加工等一个较完整的产业体系。去年，山东省的耐火制品、焦炭、生铁、粗钢和钢材产量在全国均排名第三。在节能减排、转变发展方式与经济转型的大环境中，山东省成为钢铁产业体系调整试点省份，该产业面临着巨大的压力和挑战。

  中科院科技服务网络体系（STS计划）建设是中科院践行“率先行动”计划的重要组成部分。马越红告诉《中国科学报》记者，中科院历来重视与山东省的科学技术合作，因此把山东确定为重要的STS计划实施区域之一。山东中心作为联络小组成员，积极与中科院科发局、山东省科技厅及各相关单位做沟通协调，推进STS计划的顺利实施。此次先进钢铁材料加工技术专题推介会正是山东中心搭建的良好平台之一。

  李殿中团队从始至终坚持李依依院士提出的建组宗旨，即金属材料热加工计算机模拟与生产实践相结合，模拟与工艺设计相结合，从生产实践中凝练基础科学问题，服务于生产实践。因此，这支团队的成员往往肩负多项任务，有的在厦门做项目，有的在滨州与企业合作，有的已在多地奔波数月，一年之间，他们也难得有如此机会齐聚。为此，他们给山东带来了一份“见面礼”。

  就在会议当天，《自然通讯》上刊登了李殿中、李依依院士团队发现的“钢中夹杂物浮力驱动通道凝固偏析形成新机制”，这项研究成果纠正发展了上世纪60年代国外科学家建立的自然对流驱动凝固偏析理论，揭示了氧在钢中的神秘作用，发现了氧化物夹杂是偏析形成的核心，从而发展了经典偏析形成理论，实现了偏析控制的重大技术突破。

  “我们的研究根据结果得出，经过控制全氧和氧化物含量，可以显著减少直至消除通道偏析，在大断面铸坯没办法实现快速冷却的条件下，通过控氧纯净化冶炼和合理浇注，仍可以更有效控制偏析。”李殿中这样向在座的几十位企业家介绍团队的最新发现。

  他想告诉他们的是，研究人员发现了氧和轻金属形成的复合夹杂物引发的流动驱动了铸造过程中的成分变化，在单重高达650吨的系列大钢锭的实验中，证实了通过减少氧含量能够尽可能的防止偏析。因此，控制氧含量来改善钢的质量是个非常有前景的方法。

  面对一些专业术语，企业方面的代表们却听得聚精会神，饶有兴味。“经特钢企业和重机企业验证，这种新概念钢铁大铸坯的成材率高于90%，比现有工艺成材率提高了5%以上，一些典型产品的成材率甚至提高了15%以上。”李殿中说，这组数字让钢铁企业感受到技术进步所蕴涵的巨大潜力。

  这份实实在在的“见面礼”吸引了不少企业的关注。莱钢永锋钢铁有限公司的与会代表对李殿中说，这项新成果让人耳目一新，若企业可以运用新技术，那么，面临激烈的竞争时，企业将会多一份实力。烟台台海玛努尔核电设备股份有限公司的代表则立刻邀请金属所的专家们他们的公司进行实地考察。

  除了这份“见面礼”，李殿中团队还带来了不少经过实践“千锤百炼”的好技术，比如可视化热加工技术和中频炉深脱磷技术。

  我国钢铁、铜、铝、锌等黑色和有色金属及合金的铸件产量居世界第一，但是铸造生产现状是普遍维持使用落后工艺技术。因此，我国大型铸锻件曾长期依赖进口，受制于人。这种被动局面严重制约重大工程进展，甚至影响经济和国防安全。

  李殿中团队在16年前便开始从事可视化热加工技术的研究与开发，他们利用其独特的设备资源和人力资源，开发了具有自主知识产权的可视化热加工技术。

  此外，研究团队经过中试和生产现场5吨、20吨中频炉验证及小批量生产，成功开发了中频炉深脱磷技术，金属原材料收得率达90%以上，超过电弧炉5%以上。在熔炼过程中根据碳、硅等元素的变化，进行渣系调控，将磷含量由通常的0.025%降低到0.005%，脱磷率达到了80%，完全满足高品质特殊钢的制备需求。由于紧密结合生产实践，该技术可操作性强，既降低了生产所带来的成本，减少排放，又促进了废渣、废料的循环利用。

  记者了解到，中频炉替代电弧炉的优点是既能够更好的降低排放，使有害化学气体排放量降低50%以上，固废排放量降低60%以上，颗粒物产生量降低50%以上；又能够缩减成本，使吨钢成本降低200元以上。难怪这项技术在科研人员看来具有不可比拟的优势，认为可以替代电弧炉。“总之，中频炉冶炼品质的提升，废弃物排放大量减少，将成为科学技术创新驱动和引领经济发展目标的具体实施。”这是李殿中给出的推介词。

  山东省科技厅副厅长于书良在会上表示，“节能减排、提质增效”是当前铸锻与特殊钢行业亟待解决的重大问题。他说：“我们衷心期待中科院的专家们能在山东多走走，多看看，为山东科技把脉开方。”借助中科院的力量，依靠科学技术创新引领经济发展，开发创新的清洁冶炼和热成形技术，对于提升整个行业的制造水平、减少环境污染、建设“美丽中国”具备极其重大的意义。