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标题 :沙钢钢铁学院科技研发项目汇总
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行政办公室
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2014-10-21
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1、项目名称:炼铁系统原燃料结构优化
 
    炼铁系统的成本是钢铁产品的重要组成部分,如何降低炼铁系统的成本是钢铁企业的重要问题。本系统通过对钢铁企业仿真建模,能够为钢铁企业采购铁矿粉、块矿、喷吹煤粉、炼焦煤提供决策指导,此外系统能够提供烧结、高炉喷吹煤、焦化的配料优化,为钢铁企业炼铁生产降低成本服务。取得的成果:完成的项目有:唐山国丰钢铁炼铁系统原燃料结构优化、南(昌)钢炼铁系统原燃料资源优化研究、宏达炼铁系统原燃料结构优化研究、宏达低成本高效炼铁技术研究,其中南(昌)钢炼铁系统原燃料资源优化研究项目完成省部级鉴定,并正在申报省级科技进步奖。应用前景:为钢铁企业降低炼铁成本,在目前钢铁形式严峻的情况下尤其重要。
联系人:国宏伟
 
2、项目名称:热风炉优化燃烧系统
 
    系统能够在风温保持不变的情况下,降低煤气消耗,或者在煤气消耗不变的情况下,提高热风炉风温,具有节能、降低成本的作用。取得成果:2011年冶金科学技术奖一等奖应用前景:节能、降低成本。
联系人:国宏伟
 
3、项目名称:高炉专家系统
 
    高炉专家系统包括:高炉布料模型、高炉炉况诊断模型、高炉炉温预报控制模型、高炉炉型管理模型、高炉炉缸炉底侵蚀预测模型、软熔带计算模型等,为高炉的操作提供指导。取得成果:08年冶金科学技术奖一等奖,做过鞍钢、武钢、济钢、国丰、天钢、攀钢等钢铁企业的专家系统项目。应用前景:为高炉操作提供指导。
联系人:国宏伟
 
4、项目名称:利用废弃物低值资源制备微晶玻璃材料
 
    可以利用废弃物(煤矸石、电厂粉煤灰、铁尾矿、垃圾焚烧灰、电子废弃物垃圾等)和低值资源(高炉渣、萤石尾矿、高炉除尘灰、烧结除尘灰等)制备微晶玻璃材料。一方面可以处理废弃物,提升低值资源价值,另一方面可以得到低价高品质的微晶材料。取得成果:某些废弃物的实验室制备成功。应用前景:制备耐磨件或建筑材料。
联系人:国宏伟
 
5、项目名称:含硫易切削钢中夹杂物形态控制技术
 
    易切削钢是一类用途广泛、市场需求量较大的钢种,牌号众多,在国内钢铁市场中占有重要的份额,其中硫系易切削钢数量最大。含硫易切削钢中硫化物形态控制效果一直以来是制约钢种切削性能的重要因素,国内很多企业均受困于此。本课题组经过多年来潜心研究,并和国内钢铁企业合作,开发了一系列硫化物形态控制技术,并取得了良好的工业应用效果,其中镁钙复合处理是最为有效的手段。镁钙复合处理后,易切削钢中硫化物球化效果明显,夹杂物尺寸降低,且钢水可浇性显著改善,连浇炉数不少于8炉。切削试验表明,镁钙复合处理后,钢的切削性能显著提高,刀具寿命提高一倍以上。该技术可向国内钢铁企业推广应用。
联系人:王德永
 
6、项目名称:品种钢镁处理工艺技术开发
 
    与钙处理改善钢水可浇性不同,镁处理技术的显著优点是净化钢液,降低钢中夹杂物尺寸,减少品种钢内部缺陷,对洁净钢生产具有重大意义。项目负责人在镁处理工艺技术开发中积累了大量的理论与生产实践经验,通过与莱芜钢铁公司、邢台钢铁公司合作研发,开发了适合高附加值品种钢的镁处理工艺,已经成功进行工业化试验的钢种包括:船板钢、管线钢、轴承钢、帘线钢,夹杂物细化效果明显,平均尺寸可降低30~50%,钢水浇注顺利,铸坯表面/内部质量显著提高,综合力学性能有较大幅度提升。该技术可向我省钢铁企业推广、应用,对改善产品质量具有重要作用。
联系人:王德永
 
7、项目名称:低品位含铁资源的高效利用技术
 
    随着全球钢铁产量的日益增加,可用于传统高炉炼铁流程的高品位铁矿资源日益枯竭。为了实现金属铁资源的高效利用,近年来国内外研究者对低品位含铁资源的综合利用进行了大量研究和攻关。
    项目负责人一直从事烧结球团、直接还原及复杂铁矿资源高效利用方面的理论和工艺研究,致力于低品位铁矿、多金属硫酸渣等铁矿资源的高效利用。代表性技术有:①低品位铁矿高效利用技术,该技术以低品位、湿法难处理的铁矿为原料
,可制备出优质的烧结球团用铁精矿或者电炉炼钢用海绵铁。②多金属硫酸渣高效利用技术,该技术以含有色金属的硫酸渣为原料,可制备出优质的烧结球团用铁精矿、合格的电炉炼钢用海绵铁或粉末冶金用还原铁粉。上述技术可向国内矿山、钢铁、有色冶金企业推广应用。
联系人:陈栋
 
8、项目名称:高性能“替代硬Cr”环保镀层的开发与相关工艺
 
    多年以来,金属Cr镀层由于其高硬度、高耐腐蚀的特性被广泛应用于工程领域。但是,电沉积金属Cr膜层的过程存在诸多弊端:电流效率低,分散能力和覆盖能力差,并且Cr6+是一种强致癌物质。近年来,环保部门对含Cr6+的废液和废气管控愈加严格,使得金属Cr膜层的应用受到限制。Fe系金属-W合金表现出高熔点、高硬度和高耐腐蚀等优良性能,因此将Fe系金属-W合金作为特殊器件表面的“替代硬Cr” 环保镀层已成为电镀工业的重要发展方向之一。
本研究已开发出多种Fe系金属-W二元/三元合金镀层体系。通过有效控制镀液成分、阴极电流供给方式,并合理引入外加声场等手段,可使镀层呈现纳米晶、非晶等状态。这些镀层的性能(光亮度、耐蚀性、硬度、附着力、高温抗氧化性、热强性能)均优于传统的硬Cr镀层。本研究开发的Fe系金属-W二元/三元合金镀层及相关工艺可在现代电镀行业中广泛应用。突出优点在于:镀层性能优于硬Cr镀层;能源消耗低于镀Cr过程;生产过程无毒、环保,几乎无工业“三废”排放。
联系人:盛敏奇
 
9、项目名称:锂离子电池新型复合正极材料LiMnxFe1-xPO4-Li3V2(PO4)3
 
    电动汽车的快速发展为锂离子电池尤其是动力电池的大规模开发应用提供了广阔的前景。然而,目前锂离子电池在能量密度、功率密度、安全性能、循环寿命以及生产成本等方面还达不到动力电池大规模应用的要求,其主要原因之一是尚未找到适合于锂离子动力电池的正极材料。
本研究提出一种新型锂离子电池复合正极材料LiMnxFe1-xPO4-Li3V2(PO4)3,其平均工作电位高于LiFePO4 (3.4 V),与传统的LiCoO2正极材料接近(3.9 V)。该复合材料不含Co、Ni等元素,所含Mn、V元素资源来源广,成本低廉,并且该材料在容量、安全性能等方面均优于LiCoO2,若研发成熟将可能成为LiCoO2正极材料的有力竞争者。另外,该复合正极材料构成的阶梯式渐变充放电电压平台,有利于电池管理系统 (BMS) 对电池的荷电状态进行精确控制,从而防止电池过充过放,增加了电池的安全性,同时也可延长电池的使用寿命,在锂离子动力电池(电动汽车)、大型储能电池(储能电站)和普通锂离子电池领域均有广阔的应用前景。目前,实验室已成功制备一系列的LiMnxFe1-xPO4-Li3V2(PO4)3复合正极材料,并对其电化学性能及改性机理作了详细研究。已申请专利1项,发表与本项目相关的论文8篇,获得与本项目相关的基金支持4项。
联系人:伍凌
 
10、项目名称:粉末冶金发泡法制备泡沫铝夹芯板
 
    泡沫铝夹芯板是一种结构功能一体化的新型复合材料,既在宏观上具有夹芯结构的复合特征,又在充分发挥泡沫铝材料自身特点的同时,解决了单一泡沫铝强度较低,难于连接等问题,具有质轻、吸能效率高、比刚度较高等特点,尤其针对当前工程上轻量化、安全性的要求,因此有非常广阔的应用前景。
    本人长期致力于粉末冶金发泡法制备泡沫铝夹芯板的研究,具备较为扎实的理论基础和一定的科研经验,在泡沫铝夹芯板的芯材泡沫生长机理、泡孔控制的系统化研究方面奠定了扎实的工作基础,现已经掌握一套切实可行的制备工艺,可以提供泡沫铝夹芯板的制备及性能研究的技术支持,同时也可为多孔金属功能材料相关的制备、研发及其机理相关研究做贡献。博士期间作为主要参与人员参与相关内容的863,国家青年基金等多个重要项目,积累了一定的经验,现主持一项“超声场中泡沫铝夹芯板的制备和泡孔形态控制的基础研究”的国家青年基金项目。
联系人:宋滨娜
 
11、项目名称:可降解镁合金的表面耐蚀处理
 
    镁及镁合金的密度与人体骨头密度接近,生物相容性好,力学性能优异,是生物医药产业中制造暂时短期的支架和骨植入物的最佳材料。但是镁合金作为暂时短期的指甲和骨植入物最大的缺点就是降解速度过快,导致组织愈合不良,这一缺陷极大地阻碍了镁及镁合金在金属植入物上的应用和产业化。本项目通过对镁合金进行双辉渗钛表面改性处理,在镁合金表面形成钛的氧化层,提高镁合金的耐蚀性,以提高其降解速度的可控性,解决其在人体中降解速度过快的问题。并且这一处理不改变镁及镁合金基体的力学性能,也不改变工件尺寸。通过对镁及镁合金进行表面改性处理,提高其降解速度的可控性,达到推进镁及镁合金在生物医药领域产业化的目的。
联系人:罗霞
 
12、项目名称:热浸Zn-Ni-M合金镀层组织与性能的研究
 
    钢铁材料作为应用最为最为广泛的材料之一,因易腐蚀而导致直接和间接损失占全世界钢铁总产量的20%。腐蚀不仅缩短材料的使用寿命,带来资源、材料和间接能源的巨大浪费,而且往往会引起灾难性重大事故的发生,造成人身伤亡、生态环境破坏和巨大的经济损失。传统的热浸镀锌作为钢铁材料表面防护的一种经济而有效的方法。与其它工艺相比,热浸镀工艺具有以下优点:(1)操作过程及所用设备简单,生产效率高;(2)能得到较厚镀层;(3)有效防护期长;(4)镀层附着性好,镀后可以进行适当的成型、焊接、装饰;(5)生产成本低。正因为热浸镀锌具有这些优点,从而广泛应用于建筑、交通、通讯、电力、汽车等行业。
    目前,国内使用的钢大都是含硅量较高的镇静钢和半镇静钢,而含硅低碳钢热浸镀锌时,由于Sandelin效应使镀件往往出现灰暗、超厚及粘附性差的镀层,大大降低了镀件质量。基于这些问题,采用在锌浴中添加合金元素的方法来解决,一方面可以增加锌浴的流动性和抑制热浸镀过程锌与铁原子的扩散,使镀层表面光亮而均匀;另一方面能有效地控制镀层的厚度,并提高镀层的耐蚀性能。
项目联系人:周巍
 
13、项目名称:纳米析出强化型高强度热轧钢板关键生产技术开发
 
    随着国家节能减排、绿色环保政策法规的逐步建立和实施,资源节约型、环境友好型社会建设步伐的加快,采用高强度薄钢板替代原有的低强度厚钢板实现结构减重,对国民经济的健康可持续发展具有重要的意义。
纳米析出强化型高强钢作为新型高强度结构材料中重要的一员,近年得到的广泛的关注和研究。该类型钢通过控制轧制和控制冷却,进而控制材料的相变过程和纳米粒子的析出时间、尺寸和体积分数,从而充分发挥析出强化的作用,大幅度提高钢材的强度,使得钢材的强度达到800MPa以上,且具有良好的强韧性匹配。该钢可用于汽车、工程机械等行业的零部件制造。
    前期研究工作已经获得该类型钢的关键制备技术,并在国内某钢厂工业化生产,实现了重载汽车20%左右的结构减重。
    因此,该项目具有产业化前景,可直接将关键技术转移到钢铁生产企业工业化生产,同时可进行相关热轧高强钢产品的研制开发工作。
联系人:王晓南
 
14、项目名称:搪玻璃用钢研制及关键技术研究
 
    石化等行业用搪瓷产品的搪瓷也称搪玻璃,主要使用中厚板生产搪玻璃化工设备如化工反应釜、酸碱液储罐和冷凝器等。以往我国大多以普通钢板替代,不仅搪瓷次数多(一般要一次底釉、6至8次面釉)、制造成本高,而且产品的使用寿命短、钢板底坯不可重复使用,产品达不到欧、美、日等国的搪瓷压力容器标准要求。专用的搪瓷钢需具有较高的强度、良好的密着性、良好的耐温差激变性能、良好的抗鳞爆性能、可抑制气泡发生等特点,同时需具有良好的焊接性和低温韧性。目前欧美和日本都使用专用钢板制造搪玻璃设备。
    目前全国正规生产搪玻璃化工设备厂家约200余家,集中在江苏、山东和浙江等地,其产品以搪玻璃化工设备为主,如搪玻璃化工反应釜、搪玻璃储存容器、搪瓷冷凝器等,年需求量在20万吨左右。其厚度范围为8-40mm,常用厚度在12-26mm。其中具有外资性质和国内高端企业约十几家,用量不到10万吨。但是,在搪玻璃用钢方面,国内普遍存在:(1)专有品种缺乏,严重制约了行业的发展和产品的升级。(2)关键制造技术存在瓶颈。搪玻璃用钢是一种新型的应用领域,其用途不同,制造技术也具有挑战性,亟待突破。
    目前该方面的研究具有良好的研究基础和制备关键技术,可根据企业的不同需要进行材料设计、工艺设计,可直接实现产业化。
联系人:王晓南
 
15、项目名称:超高强钢激光焊接关键技术开发
 
    钢铁材料是国民经济的重要支柱产业,在经济建设与社会发展、国防建设等方面占有重要地位。为满足结构轻量化、节能减排的需求,高强度、超高强度钢铁材料产品不断涌现,钢材的晶粒尺寸从20微米左右细化至5微米左右,甚至细化至1微米,如高钢级管线钢X100、X120、1500MPa级超高强钢等。如何实现上述钢材的高品质连接问题是产品大规模应用的瓶颈之一。
激光焊接作为一种极为重要的连接技术,与传统焊接技术相比有着无可比拟的优势。因此,本课题组主要从事超高强钢激光焊接、激光-电弧复合方面的研究工作,研究对象为800MPa级汽车用钢、汽车用冷轧双相钢、高钢级管线钢,通过研究获得不同钢材的最佳焊接工艺技术。相关研究内容已经获得国家自然科学基金、江苏省基础研究计划的经费资助,发表学术论文多篇和申请了发明专利。
    目前的研究成果表明该项目具有进一步深入研究和产业化的前景。
联系人:王晓南
 
16、项目名称:铁基非晶及纳米晶合金产品的开发与应用
 
    目前,随着电子技术的不断发展,电子变压器向高频化、低损耗、重量轻、体积小的方向发展是必然的趋势,作为电子变压器核心部件的软磁铁芯将是这场变革的首当其冲元件。因此,推广体积小、重量轻的非晶、纳米晶软磁材料以损耗低、导磁高的优异特性代替一部分传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体材料,将大大促进电子变压器的小型化,满足电子行业的发展需要。
铁基非晶、纳米晶合金具有材料廉价、软磁性能优异以及强度高等优点,是替代传统硅钢片和铁氧体的最佳候选材料。因此,本课题组主要从事铁基非晶、纳米晶合金的研究工作,通过优化微合金化技术及制备工艺参数,获得具有优异磁性、耐蚀性等性能的铁基非晶、纳米晶合金的最优成分及最佳工艺。
    目前的研究成果表明该项目具有进一步深入研究和产业化的前景。
联系人:侯纪新
 
17、项目名称:CuZr基非晶合金的制备及应用
 
    基于非晶合金独特的组织结构和优异的性能,及高效的制备工艺和广阔的应用前景,非晶合金主要可用作模具材料、切削工具材料、电极材料、耐腐蚀材料、储氢材料、运动器材材料等,其在汽车工业、化学工业、运动器材乃至国防军事上已经表现出巨大的应用潜力。
其中,Cu、Zr基非晶合金因为强度高、硬度高、塑性好而成为极具应用前景的非晶合金材料,并引起众多研究者的注目。利用快速凝固技术,通过对Cu、Zr基非晶合金调整成分,优化其非晶形成能力,提高其热力学稳定性,并改善其塑性、耐蚀性等,从而最终获得价格低廉、综合性能优异的非晶合金具有非常重要的实际意义。此两类非晶合金可用于航空航天器材、体育器材、生物医用材料、微机电、电子信息产品、军工、体育器材等方面。
    前期研究工作已经获得微合金元素对非晶合金的制备及性能的影响规律,实现了其非晶形成能力的提高及性能优化。
    相关研究内容已经获得国家自然科学基金、江苏省基础研究计划的经费资助,发表学术论文多篇。
    目前,该项目的研究具有良好的研究基础,可根据企业的需求进行合金成分设计及工艺优化,具有进一步深入研究和产业化的前景。
联系人:侯纪新
 
18、项目名称:复合矿/二次资源中有价元素的强化迁移和分离研究
 
    针对我国复合矿资源特点,开展复合矿及其冶金渣中有价元素的强化迁移和清洁分离科学的基础理论研究,并由此开发清洁分离与全组分利用的共性技术,获得冶金二次资源中有价元素走向控制的一般原理,研究白云鄂博矿、钒钛磁铁矿等难冶炼矿大总量利用的相关理论与关键技术,在节能减排以及发展低碳经济的趋势下,需要开发高效、短流程、污染小的有价元素提取技术,实现绿色金属提取分离。
    结合我国白云鄂博矿的多元共生复合矿蕴藏量大的资源特点,针对以钢铁生产为导向的铌铁、稀土多元共生矿冶炼技术,产生了大量难以有效分离和利用的含铌渣,创造适宜的物理化学(包括气氛与外电场作用)条件,使含铌渣中有价组分在化学位梯度的驱使下选择性还原和强化迁移,实现元素的清洁分离。该方向的研究工作已经能实现不同渣系中Nb、Fe元素等走向的控制,使含量低的有价元素Nb的80%实现清洁分离。
    白云鄂博含铌渣,高炉钒钛渣,转炉、电炉粉尘、泥灰、粉煤灰,含铬不锈钢钢渣等有价元素提取和资源综合利用。
联系人:许继芳
 
19、金液态电化学净化技术
 
    金属材料的洁净度直接影响着材料的质量和性能,因此控制金属液中氧、硫等杂质含量,将金属材料中杂质含量降到极低值是金属精炼提纯的最终目标。受传统熔炼技术限制,导致金属液中杂质提纯的脱除速度慢、对原材料要求苛刻,精炼效果欠佳等缺点。
    以可控氧流冶金理论为指导,提出了金属液中有害元素的电化学净化新方法,实现带电粒子的强化迁移和析出,从理论上构建熔体中带电粒子迁移的电化学控制理论体系,并将此规律应用于火法冶金过程中,以实现对带电粒子迁移的人为控制。成功实现X70管线钢液、IF钢液、铜液中氧元素的电化学强化迁移和去除;实现IF钢液中氧、硫等有害元素的同时去除。
    金属液(如钢液、铜液)中氧、硫、夹杂物等元素净化,生产洁净钢和无氧铜;多晶硅的冶金法提纯等;
联系人:许继芳
 
20、高效低成本镁合金板带生产关键技术研究
 
    镁作为一种轻质工程材料,具有密度低、比强度和比刚度高、减振性好、电磁屏蔽性能优异以及良好的切削加工性能等优点,可显著减轻产品重量,达到节能减排并进一步缓解环境压力的双重目的,在军事与民用领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。近年来,随着新能源、3C电子、汽车及轨道交通领域的飞速发展,市场对镁合金板带产品的需求日益强烈,特别是0.4~2.0mm厚度的镁合金薄板带材,已成为市场应用的热点。
    然而,传统工艺制备镁合金板带材生产成本高、产品性能低,尚不能满足应用市场需求。本项目拟开发短流程、高效率的镁合金板材连续铸轧、带式法热温轧制生产工艺,研制开发关键装备,建立带式法镁合金板带生产新工艺的中试装备平台;深入研究镁合金熔体净化、晶粒细化,铸轧板坯缺陷形成机制,以及镁合金变形机理及板材组织控制技术等基础理论,在显著降低板材生产成本的基础上,大幅提高板材力学性能,为应用市场提供高性能、低成本的镁合金板带材产品。
    高效低成本镁合金板带生产技术属于国内外前沿课题,具有很大创新性,研究成果可缩短工艺流程,提高生产效率,大幅降低加工成本,对镁合金推广应用具有积极的促进作用,创造良好的经济、社会效益。
联系人:翁文凭

 
 
 

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