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冶金工程技術(shù)學(xué)科是工程技術(shù)學(xué)科中的重要學(xué)科,它是推動(dòng)冶金行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和保證。冶金工程技術(shù)學(xué)科在基礎(chǔ)科學(xué)研究上,分別在冶金熱力學(xué)、冶金動(dòng)力學(xué)、冶金熔體和溶液理論、冶金與能源電化學(xué)、資源與環(huán)境物理化學(xué)等多個(gè)分支學(xué)科提出了一些創(chuàng)新理論、觀點(diǎn)及應(yīng)用成果。
在冶金技術(shù)學(xué)科上,既重視單工序、單體設(shè)備、單項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用研究,更重視系統(tǒng)集成和交叉學(xué)科集成的技術(shù)研發(fā),如綜合利用選礦各種新工藝技術(shù),進(jìn)行優(yōu)化組合,解決了我國(guó)低品位、難選礦的綜合利用水平;大中型高爐利用自主創(chuàng)新技術(shù)在高風(fēng)溫、長(zhǎng)壽化取得長(zhǎng)足的進(jìn)步;在冶金設(shè)備大型化、自動(dòng)化和智能化上取得新進(jìn)展。在剖析和優(yōu)化煉鋼各工序流程的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)集成,提出了高效、低成本潔凈鋼生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)。新一代控軋控冷技術(shù)根據(jù)產(chǎn)品組織和性能需要,基于超快冷技術(shù)和冷卻速度可精確控制、冷卻路徑可選擇的工藝技術(shù),綜合利用析出強(qiáng)化、相變強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化,同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和提高鋼材綜合性能的目的。 在現(xiàn)代化裝備及自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)上,利用高效低成本的潔凈鋼生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù),在量大面廣的產(chǎn)品上普遍提高了鋼材的潔凈度、均勻性、強(qiáng)度和韌性的綜合性能及質(zhì)量。在關(guān)鍵品種開發(fā)上滿足了新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要(如高鐵、超超臨界火電機(jī)組、高牌號(hào)取向和無取向硅鋼、核電和航空航天工業(yè)等)。推廣"三干、三利用"等關(guān)鍵共性技術(shù),進(jìn)而利用系統(tǒng)節(jié)能理論和能量流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù),使我國(guó)噸鋼綜合能耗、噸鋼耗新水、污染物綜合排放水平大幅度下降。
進(jìn)入21世紀(jì)以來,冶金熱能工程學(xué)科在工業(yè)領(lǐng)域率先開展了工業(yè)生態(tài)學(xué)的研究,提出"源頭治理"是治本,"末端治理"是治標(biāo)。為進(jìn)行"源頭治理",本學(xué)科把物質(zhì)的減量化和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的視野擴(kuò)展到產(chǎn)品的整個(gè)"生命周期",即產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原燃料供應(yīng)、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品使用,一直到產(chǎn)品報(bào)廢后的回收等各環(huán)節(jié),都要符合保護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求。
現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)在發(fā)展進(jìn)程中,提出了要在基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)上,發(fā)展解決綜合性、集成性的工程科學(xué)命題,以解決更大尺度、更高層次的復(fù)雜性、集成性問題,而這些問題對(duì)企業(yè)和社會(huì)發(fā)展極其重要。1993年起由中國(guó)工程院院士殷瑞鈺進(jìn)行了"冶金流程工程學(xué)"探索性研究,在2004年出版了《冶金流程工程學(xué)》專著, 2011年出版了英文版,2012年該書日譯本出版。2013年,殷瑞鈺院士又出版了新作《冶金流程集成理論與方法》。這兩本書是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的關(guān)于冶金流程工程理論的重要著作,把鋼鐵生產(chǎn)流程中相關(guān)的物質(zhì)流、能量流以及循環(huán)過程所涉及的有關(guān)要素-功能-結(jié)構(gòu)-效率問題上升到工程科學(xué)的層次上來認(rèn)識(shí)、研究和分析,形成冶金流程工程學(xué)。冶金流程工程學(xué)從宏觀層面上研究冶金制造,流程動(dòng)態(tài)運(yùn)行的物理本質(zhì)、結(jié)構(gòu)和整體行為。應(yīng)用這些理論,指導(dǎo)了京唐鋼鐵公司、重慶鋼鐵公司等新一代大型鋼鐵生產(chǎn)流程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行。沙鋼和唐鋼等原有生產(chǎn)流程中"界面技術(shù)"的優(yōu)化和改造,也是冶金流程工程學(xué)研究成果的應(yīng)用結(jié)晶。
近年來,在冶金前沿技術(shù)研究,如薄帶鑄軋、薄板坯的半無頭軋制技術(shù)、清潔能源在鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用和低溫冶金技術(shù)理論和實(shí)踐等都取得新進(jìn)展。
雖然受到國(guó)際金融危機(jī)和鋼鐵工業(yè)低利潤(rùn)周期的影響,但國(guó)內(nèi)外鋼鐵學(xué)術(shù)交流仍很活躍,冶金科技進(jìn)步獎(jiǎng)和中國(guó)金屬學(xué)會(huì)冶金青年科技獎(jiǎng)的評(píng)審?fù)苿?dòng)了行業(yè)的科技進(jìn)步。2010-2012年度,行業(yè)科技成果中有25項(xiàng)獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng),冶金科技獎(jiǎng)一等以上共33項(xiàng)。其中寶鋼"特薄帶鋼高速酸軋工藝與成套裝備研究開發(fā)"、"低溫高磁感取向硅鋼制造技術(shù)的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化"和"先進(jìn)高強(qiáng)度薄帶鋼制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化"分別獲"中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)"2011、2012和2013年度特等獎(jiǎng)。冶金科技書籍的出版和期刊優(yōu)化也是冶金工程技術(shù)學(xué)科發(fā)展的一個(gè)重要方面。
近些年來,冶金企業(yè)、科研院所和高校重視自主創(chuàng)新能力的提升,既重視國(guó)外專利專有技術(shù)的消化、吸收、再創(chuàng)新,更重視自主專利技術(shù)的申報(bào)和專有技術(shù)的研發(fā),以及創(chuàng)新方法的推廣應(yīng)用。這是實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和振興的強(qiáng)大基礎(chǔ)。
2012年,我國(guó)鋼產(chǎn)量達(dá)7.17億t,占世界46%以上。國(guó)內(nèi)鋼材自給率達(dá)104.5%,市場(chǎng)占有率達(dá)97.0%。鋼材品種、質(zhì)量、性能不斷提高,已能基本滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要,大部分企業(yè)具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。但就行業(yè)總體上看與世界先進(jìn)鋼鐵企業(yè)比還存在一定差距。
企業(yè)盈利能力下降,自主創(chuàng)新水平仍有待提高,創(chuàng)新環(huán)境有待改善,鋼鐵行業(yè)創(chuàng)新支撐體系還有待完善和加強(qiáng),鋼鐵前沿技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用還需投入更多的財(cái)力和人力。我國(guó)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)企業(yè)噸鋼SO2排放2012年達(dá)1.53kg/t,而新日鐵2009年為0.44kg/t。噸鋼煙粉塵排放2012年我國(guó)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)企業(yè)為0.99kg/t,而蒂森鋼鐵集團(tuán)2009年為0.42kg/t,浦項(xiàng)2009年煙粉塵排放為0.14kg/t,如果考慮煙粉塵無組織排放(這部分沒列入統(tǒng)計(jì)),差距將更大。部分企業(yè)和工序未能達(dá)到節(jié)能減排,低碳發(fā)展國(guó)家規(guī)定新標(biāo)準(zhǔn)要求,冶金生態(tài)文明建設(shè)應(yīng)引起我們高度重視。我國(guó)冶金行業(yè)發(fā)展的原料保障程度低,對(duì)外依存度高,發(fā)展的資源環(huán)境和生態(tài)壓力不斷增大。