钢铁冶金新技术开发与应用研究所

一、简介

本研究所立足钢铁全流程提质、增效、节能、环保的转型升级重大需求，围绕铁前原料处理、高炉炼铁、转炉炼钢和炉外精炼钢铁全流程的关键共性技术难题，开展高效烧结矿与球团矿制备、稀土微合金钢开发与应用、洁净钢冶炼和冶金渣资源绿色高值化利用的理论与新技术研究。通过烧结和球团智能配矿及配料优化模型研究，揭示矿石配比与工艺控制及产品性能间的内在联系，开发优化配矿智能控制系统，提升烧结矿和球团矿的冶金性能，降低配矿成本；将第一性原理与计算机软件相结合，计算分析钢中氮化物及氮化合金析出、溶解和分解的热力学和动力学规律，解释稀土和氮化物在钢中的微合金化作用机理，研究稀土和氮含量对钢的抗拉强度、塑性、断裂韧性等性能以及耐腐蚀性能的影响，为高氮钢生产提供理论和技术指导；利用稀土、镁等活性组分对钢水进行脱氧、脱硫和夹杂物变性处理，控制夹杂物尺寸和形态、细化晶粒，并利用真空技术去除钢中气体及杂质元素，获得性能良好的细晶粒洁净钢；针对冶金渣利用途径单一、产品附加值低，开展基于冶金渣固废熔融调质和结构调控的新型多功能复合材料研究，进行装备研发，建立示范工程。

二、研究方向

1. 高质量烧结矿与球团矿制备理论与技术

瞄准世界高炉炼铁超低能耗和超低排放科技前沿，开展烧结、球团智能配矿及配料优化模型研究，揭示矿石配比与工艺控制及产品性能间的内在联系，开发优化配矿智能控制系统，并在我国钢铁企业实现产业化应用，提升烧结矿和球团矿的冶金性能，降低配矿成本。

2. 高炉炉料结构与性能优化技术

以高炉少熔剂、低渣量、高效和低成本冶炼为目标，探索炉料结构对综合炉料冶金性能和高炉炉况顺行的影响规律，开发高炉合理炉料结构模型，并在我国钢铁企业实现产业化应用。

3. 稀土微合金强韧钢及抗腐蚀钢的研究与开发

研究钢中稀土微合金化的作用机理，探索钢中稀土的存在形式、夹杂物性能与钢基性能之间的依存关系，为钢中夹杂物调控奠定理论基础，开发稀土微合金强韧钢及抗腐蚀钢制备技术。

4. 洁净钢冶炼技术

利用镁和稀土的活性对钢水进行稀土镁复合处理，对钢水进行脱氧、脱硫和夹杂物变性，达到在净化钢水的同时，控制夹杂物的尺寸和形态，细化晶粒，获得具有理想性能的细晶粒洁净钢。同时开展利用真空技术去除钢中气体及杂质元素的技术研究以及炉渣精炼技术研究。

5. 冶金渣资源绿色高值化利用

以高炉渣、炼钢渣、铁合金渣等为主要原料，开展冶金渣低阶固废熔融调质、结构调控及新型多功能复合材料制备研究，开发强度高、热稳定性好、耐侵蚀的保温、装饰、防火、吸音多功能一体化新型复合材料，并进行装备研发。

6.特种高性能耐磨材料开发与应用

将自蔓延高温合成冶金技术与铸造工艺相结合，原位合成耐磨陶瓷颗粒增强相，开展金属基复合材料、金属陶瓷复合材料、金属间化合物材料、梯度功能材料等制备工艺研究；开发具有极高耐磨、耐热、耐腐蚀性能的表面金属基复合材料，并在工程机械、矿山机械、冶金机械等高端装备上实现产业化应用。

三、学术队伍

本团队为内蒙古自治区草原英才产业创新人才团队，遵循“人才+项目+团队+基地”的培养模式，依托重大产学研项目，建设了一支由23人组成、结构合理、创新能力强且相对稳定的学术团队。团队由校企联合组成，其中，教授5人，教授级高工4人，副教授5人，高工1人，讲师8人。拥有全国优秀教师1人，内蒙古自治区突出贡献专家1人，内蒙古自治区草原英才2人，内蒙古自治区教学名师2人，宝钢优秀教师1人，包头市优秀教师2人，包头市“5512”学术带头人及学术骨干4人。

团队负责人简介：

1.杨吉春，男，1963年5月生，博士，教授，博士生导师。现任内蒙古科技大学学术工作专门委员会副主任，中国机械学会材料分会理事，中国稀土学会理事，内蒙古金属学会炼钢学术委员会委员，包头市金属学会副秘书长。先后荣获内蒙古“草原英才”及包头市“5512领军人才”等称号。主要研究领域为洁净钢冶炼、稀土、氮化合金在钢中应用的基础和技术研究。承担国家自然科学基金、教育部“春晖计划”项目、内蒙古自然科学基金重点项目、企业横向课题等近20项，获省部级成果奖2项，申请国家发明专利10多项（授权3项），目前在国内外相关期刊发表学术论文100余篇，其中高水平论文30余篇。

2.罗果萍，女，1964年4月生，博士，教授，博士生导师，学院教授委员会副主任，中国金属学会绿色炼铁标准化技术委员会委员，中国有色金属产业技术创新战略联盟专家委员会委员，2008年被评为自治区教学名师，2011年入选自治区草原英才，2017年被评为自治区突出贡献专家。长期从事烧结、球团和炼铁领域的理论与应用技术研究，在白云鄂博特殊矿高效炼铁原料制备和冶金渣资源综合利用等方面做出了突出成绩。作为第一完成人于2015年获内蒙古科技进步三等奖：“包钢西区120万吨球团回转窑结圈原因与抑制技术”，作为主要完成人于2017获中国冶金科技进步二等奖：“白云鄂博特殊矿高炉冶炼技术集成与应用”、2019年获中国冶金科技进步二等奖：“包钢高镁低硅含氟熔剂性球团矿的开发与应用”。主持完成国家、省部和企业横向课题20多项，其中国家自然基金4项，发表核心以上论文80多篇，出版专著2部，申请和授权专利10多件。

团队主要成员简介

四、人才培养

本研究所始终坚持立德树人为根本任务，近年来共培养博士5名、硕士28名，目前在读博士研究生12名、硕士研究生35名，先后培养本科生300余名。

通过建立研究生联合培养基地，加强与国内冶金院校、科研院所的合作，拓展了生源范围。已成为国内西北地区规模最大、研究领域特色鲜明的硕士、博士高层次人才培养基地，形成了6个特色鲜明的学科子方向，为全国冶金企业生产一线培养了大批高层次技术和管理人才，研究生在本行业就业比例约为85%，对自治区相关学科的发展起到了示范和引领作用。

五、科研平台条件

本研究所依托的主要科研平台包括白云鄂博矿多金属资源综合利用省部共建国家重点实验室（培育基地）、内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室、内蒙古自治区高等学校冶金工程重点实验室、内蒙古自治区冶金工程技术研究中心、内蒙古自治区冶金研究生联合培养基地等。拥有的大型设备：

团队平台主要设备

六、科研项目

近5年共承担“白云鄂博铁精矿预还原烧结矿制备过程中磷的脱除机理研究”、“稀土原子在钢中的占位倾向及稀土钢的微合金化研究”等国家级项目8项，“冶金渣制备多功能新型微晶玻璃复合材料关键技术”、“铸造燃烧合成耐磨钢基金属陶瓷表面复合材料制备关键技术开发与应用”等省部级项目19项，“当前原燃料条件下包钢高炉渣基础性能研究”、“烧结、球团原料性能与工艺优化”等企业横向课题7项，校级课题4项，科研总经费约1450万元。

团队近5年承担的科研项目

七、学术成果

近5年，罗果萍教授带领的“特殊矿高效炼铁原料制备与炉渣高效利用”自治区草原英才创新团队将国家自然科学基金项目“MgO对白云鄂博铁精矿球团矿还原膨胀性能的抑制机理”的研究成果应用于包钢球团生产，提出了开发“高镁低硅含氟熔剂性球团矿”是实现球团工艺大比例配加白云鄂博铁精矿的最优技术路线，研发了工业熔剂性球团矿的配矿方案及高炉应用熔剂性球团矿的合理炉料结构模型，在年产120和240万吨链篦机—回转窑上进行了生产实践，并在2200m³高炉进行了熔剂性球团矿的冶炼实践，取得了高产、低耗、低排放的冶炼指标，为包钢炼铁创造了8025万元的直接经济效益，授权相关专利8项，发表相关论文27篇，经中国金属学会组织的专家鉴定，达到国际先进水平，并获得2019年度冶金科学技术二等奖。

杨吉春教授带领“稀土微合金强韧钢及稀土抗腐蚀钢的开发”自治区草原英才创新团队深入研究了白云鄂博矿中稀土和铌传承的热力学、动力学机理，结合第一性原理数值模拟，在理论和实验研究的基础上，首次阐明了稀土在选冶、炼铁及炼钢过程的传承规律和机理，探明了稀土对钢中夹杂物变质、磷的强化及晶体取向、再结晶晶粒细化的影响规律，揭示了常见夹杂物和稀土夹杂物的依存关系，填补了稀土钢理论研究的空白，为白云鄂博多金属共生矿稀土的高效利用及稀土微合金钢的开发提供了理论和技术支撑。

近5年本研究方向获得省部级以上科研团队称号2个，授权专利3项。发表论文86篇，其中高水平论文66篇；取得了“白云鄂博特殊矿高炉冶炼技术集成与应用”、“包钢西区120万吨球团回转窑结圈原因与抑制技术”和“高镁低硅含氟熔剂性球团矿的开发与应用”等省部级科技进步奖4项。

八、学术交流

近5年，本研究方向先后承办了2017年全国冶金院校研究生学术论坛、2018年全国冶金工艺与理论学术会议暨冶金学科建设研讨会、2018年“内科大杯”全国大学生模拟炼钢-轧钢大赛、2020年全国大学生冶金科技竞赛等会议和赛事。本方向教师积极参加历年举办的全国冶金物理化学学术会议、全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会、中国钢铁年会、全国冶金固废资源利用学术会议、中国金属学会青年学术年会、冶金人工智能技术发展现状与趋势论坛等重要学术会议。本方向教师积极参与校际交流活动，包括2016年赴重庆大学交流、2017年赴昆明理工大学交流、2020年赴宝钢研究院交流、2020年赴长沙矿冶研究院交流、2020年赴中南大学资源与环境学院交流等。