“河北省是我国重要的冶金工业基地,拥有发展冶金工业特别是钢铁工业得天独厚的优势。目前河北省钢铁产量占据全国总产量的四分之一。”甫一见面,河北省冶金学会秘书长陈冬就用数据向记者诉说着河北冶金行业的荣誉。“但是,随着供给侧改革,河北省冶金行业必须淘汰落后产能,实现转型升级,现实情况要求学会必须坚持创新,努力提高综合服务能力,助推会员单位持续、健康发展,为节约型社会的创建作出应有的贡献。”陈冬认为,河北省冶金学会作为河北省冶金行业技术的推动者理应为行业企业的发展积极助力。
“如何提升综合服务能力?”记者问到。
“创新,唯有创新方能功成。”陈冬的语气坚定而有力。
立足学术交流
优化企业科技创新
“学术交流是学会的主业,是学会的立会之本、活力之源。学会始终把提高学术交流的质量和水平,作为学会的主要任务和工作着力点,以此推动会员单位的科技创新能力。”对于学术交流,河北省冶金学会的领导有自己的坚持更有创新。“这时候,如何举办高水准的交流会,真正提升企业科技创新能力显得尤为重要。”为此河北省冶金学会坚持围绕区域发展、行业科技创新、节能减排以及钢铁产业发展的热点、难点问题,开展跨行业、高层次的技术交流会。“结果是促进了企业的科技创新与技术进步。”作为企业服务者,陈冬最大的快乐就是看到因为学会的服务推动了企业的些许进步。
于是,第二十届“冀辽晋琼粤川鲁”七省矿业学术交流会、“2014京津冀钢铁业清洁生产、环境保护交流会”、“2014年低成本炼钢共性技术研讨会”、“2015年全国炼铁共性技术研讨会”、“2015焦化行业节能减排及干熄焦技术交流会”、“2015年第三届炼铁对标、节能降本技术研讨会”等国内行业交流会纷纷举办,及至2015年相继举办了“2015年全国钢筋深加工暨物流配送推介会”、“第三届轧钢设备技术国际研讨会(2015)暨重型机械新技术、新装备国际研讨会”、“电子商务在钢铁交易及冶金设备、备品备件管理中的应用交流推介会”。几年来,河北省冶金学会从行业应用领域到上下游行业乃至电子商务领域、国际领域形成了立体式的交流覆盖。“一改之前的表功会,近些年学会组织的会议紧紧围绕社会热点、行业热点、最新技术、行业面临的问题进行探讨,有时候企业带着技术人员进行沟通乃至签署合作协议,有时候组织专家对企业的症状进行诊断,现场解决企业面临的问题......”陈冬认为,把会议做实做深,企业是需要的也是欢迎的。“你能做到诊断企业症状,企业自然愿意来你这里就医,只有做到了,你才能得到。”这时候包括陈冬在内的河北省冶金学会的受访者们彼此相望,眼中流露出的除了鼓励更多的是思索。
深化科技成果评价
助推企业发展
实现科技成果转化很重要的一点是加强科技成果评价。为了深化科技成果评价工作,河北省冶金学会积极作为,争做科技成果评价先锋。2015年3月,河北省冶金学会与河北省科技成果转化服务中心签订了《关于委托开展冶金科技成果评价试点工作的协议》,成为河北省第一家开展成果评价试点工作的单位。
“学会陆续开展了多种形式进行试点工作推进,以深化科技成果评价。”作为河北省第一家科技成果评价试点单位,河北省冶金学会不仅承担着评价工作,更重要的是给河北省其他学会起一个示范作用。为此,河北省冶金学会通过制定印发《开展冶金科技成果评价试点工作方案(试行)》,对评价申请、评价范围、评价形式、评价资料和评价基本规程等作出了规定;根据冶金科技成果评价的实际,制定了《科技开发类应用成果评价指标》和《冶金科技成果评价加权量化评价表》;按照科技部《科技成果评价试点暂行办法》中对聘请评价咨询专家的要求,对原已建立的河北冶金科技评审奖励专家库按专业领域进行了补充和完善。经过一年多的实际工作,河北省冶金学会有效深化了科技成果评价工作,为科技成果转化完成了前沿的梳理工作。“科技成果评价工作的开展得到了会员单位的大力支持,我们先后组织了石钢、承钢、唐钢等三家企业,5个科技成果项目的评价活动,对企业优化产品结构,开展新产品研发等活动给予了有力支持,促进了企业的发展。”陈冬认为,能不能促进企业的发展是河北省冶金学会深化科技成果评价工作开展是否得当的唯一试金石。
多措并举
提升科技人才服务水平
河北省冶金学会作为河北省科协的下属组织,本身就承担着为科技工作者服务的工作。面对冶金行业的现状,为了推动冶金行业从业人员的科技素养和专业技能,河北省冶金协会多措并举,大力作为。“针对科技人才的服务,学会实施了培训、奖励、推荐制度,几年内形成了完善的工作体系。”作为河北省冶金学会的秘书长,陈冬对学会服务科技人才的工作了如指掌。
【关键词】冶金工程设计;现状;展望
我国的冶金工程设计体系自动上世纪五十年代从苏联引入之后,就一直沿用苏联的设计方法和设计理念,在八十年代之后,又开始引入欧洲以及日本的设计方法,但是整体上都属于半经验、半理论的静态O计方法。现阶段我国的冶金工程设计包含工程哲学、冶金流程工程学以及冶金流程集成理论与方法于一体的学科体系,具有一定的国际影响力。
1冶金工程设计体系的发展历程
1.1传统冶金工程设计体系
早在洋务运动时期,我国就已经开始进行冶金工程设计,一直到改革开放初期,尽管一直引进国外的设计方法、设计步骤,但是一直缺乏有效的理论体系支撑。直到上世纪末,我国钢铁工业在发展过程中以基建投资以及产能扩张为主。在开展科研工作时,开始侧重研究局部领域理论以及相关的材料、单体技术,没有从整个冶金工程的全过程的优化去分析,虽然有一些进步,但是对于整个冶金行业的结构优化没有起到很大的推动作用,进而引发了许多诸如生产效率低、能源消耗大、环境污染等问题。产生这种问题的主要原因是冶金行业的制造流程长期处于不受重视地位,理论研究更多的是单元工序或者单一零件,缺乏相应的整体制造流程理念。单元工序的优化只能解决企业生产过程中局部问题,不能对全局以及整体结构优化起到一定的帮助和促进作用,但是产品的质量、生产效率、成本以及环保问题都与流程的好坏有直接的关系,进而关系到冶金企业的生存以及发展[1]。
1.2传统设计体系的弊端
我国冶金行业的发展方式有着简单、粗放的特点,采用前苏联设计模式,采取静态设计法衡量对不同工序装备的能力进行估算,各个工序之间通过匹配连接的方式形成了一种粗放的生产工艺流程。仅仅从单元工序出发,提前预留富裕能力,很少与其上下流程之间建立起相应的联系,而实际的“富裕系数”也只是设计人员的大致估算,与实际的生产活动有一定的出入,因此难以做好前后工序能力相匹配、功能相协调以及信息传递通畅等工作,增大了控制的难度。
冶金企业“静态估算、简单堆砌”的设计方式,没有从企业的整体出发,缺乏整体流程的设计理念,在进行分析时也难以做到整体分析[2]。这种传统设计理念方法现阶段仍被广泛应用,进而导致设计方式很难有大的进步,仅仅在局部不断地优化。传统工程设计方式无法充分发挥出企业的生产优势,在产品质量以及运行效率方面难以取得突破性的进展,对企业经济效益的提高造成了非常大的阻碍。
2冶金工程设计的发展现状
2.1冶金工程设计总体进展
2000年以后,我国不仅在冶金工艺以及技术设备方面取得了非常大的进步,同时还在理论研究方面有了突破性的进展。基于冶金工程设计结构流程优化的基础上,创造出了冶金流程工程学,该理念可以通过冶金生产过程的物质、能量以及信息的传递,进而使得整个冶金工艺向着有序、协调以及连续的方向发展。冶金流程工程学已经逐步成为现代冶金工程设计的主要理论基础,很多冶金企业在进行整体布置、流程设计、流程优化以及工艺技术的选择时,都以冶金流程工程学作为理论基础。
现阶段我国已经具备了足够的实力去建设现代化冶金企业,能够高效实现流程、工艺、装备的设计能力和系统集成的能力。我国目前的冶金行业已经开始从以往只追求数量逐渐转变为对市场竞争力的追求,同时对于产品质量、节能减排、环境保护等方面不断提出更高的要求,随着冶金市场的竞争越来越激烈,传统的生产方式以及设计理念已经无法满足冶金企业发展的需求,无法帮助冶金企业在激烈的市场竞争中占据有利地位。因此,需要不断提高设计的高度以及广度,立足国际先进水平的基础上,创新发展新的设计理念,促进整个冶金行业的发展。
2.2冶金工程设计的总体成效
新世纪以来,我国多数冶金企业在进行冶金厂的设计时已经开始采用“动态―精准”设计理论。通过不断的探究冶金流程工程科学问题,在冶金工程理论、方法以及设计方面取得了突破性的进展,同时完美的将创新成果应用到了实际的生产过程中,节约了冶金企业的投资成本,使得冶金企业在进行智能化集成控制以及整体流程控制方面有了一定的理论基础。同时,在一些关键单元以及整个工程集成化技术方面有了巨大的进步,在许多重要的科研领域取得了一系列骄人的成绩,为冶金行业的整体发展提供保障[3]。
3冶金工程设计的发展趋势和展望
3.1发展方向
在冶金工程设计方面,我国已经有足够的能力进行现代化钢铁厂的建设,在理论研究以及实际应用方面都取得了很大的成效。我国目前冶金企业的优势在于将各个钢铁企业联合在一起建设了现代特大规模钢铁联合企业,同时将新的产品、工艺以及技术完美的融合在一起[4]。在未来,我国冶金行业还会有更大的进步。首先要做得就是将冶金流程工程学理论和动态-精准设计法更好的应用和推广到新建或者改建的冶金工程项目中,扩大应用范围,实现我国冶金企业全面现代化。其次,需要在实际的应用过程中不断进行总结,对新的理论和方法的应用进行验证,与实际的生产结合在一起,时整个冶金生产流程向可循环方向发展,促进我国冶金行业的发展和转变,增强我国冶金市场的竞争力,推动我国冶金企业的健康可持续发展[5]。
3.2发展思路
在未来一段时间内,我国冶金行业的主要发展目标就是以冶金流程工程学以及动态―精准设计理念为指导,实现我国冶金工程设计的全面优化和创新,使之成为一个完成的理论体系[6]。同时与行业的实际需求相结合,将新的设计理念和技术装备应用到新建或者改建的冶金企业工程项中,对我国冶金制造流程进行优化和完善,更好的发挥出我国冶金工程设计的创新成果,推动我国冶金企业的转型和发展,增强冶金企业的市场竞争力[7]。
3.3发展目标
未来的冶金企业,不仅具有冶金功能,还需要全方面进行提升。在保证生产效率和生产质量的同时,做好环境保护工作,更好的满足市场的需求,增强企业的市场竞争力,促进企业的可持续发展。新的冶金企业发展目标应该是:降低成产升本、提高生产效率、节能减排以及废弃物回收利用[8]。冶金企业想要实现这种目标,需要优化生产流程、不断引进新的生产以及工艺方式、保证利益最大化,同时一定要做好环境保护工作,与生态环境和谐发展。
4结束语
我国目前在冶金工程设计理论与工艺方面有了巨大的进步,但还需要加强将新技术理论在冶金企业生产过程中的应用力度,全面实现我国冶金企业的现代化发展,同时在实际的应用过程中,还需要与生产结合在一起,不断进行创新和图片,以降低成产升本、提高生产效率、做好环境保护工作作为主要的发展目标,增强我国冶金企业的国际竞争力,推动我国冶金行业向着国际先进水平去发展,提升我国的综合国力。
【参考文献】
[1]殷瑞钰,张寿荣,张福明,颉建新.现代钢铁冶金工程设计方法研究[J].工程研究――跨学科视野中的工程,2016(5):502-510.
[2]杨大锦.2015年云南冶金年评[J].云南冶金,2016(2):54-80+95.
[3]陈林根,夏少军,谢志辉,刘晓威,沈勋,孙丰瑞.钢铁冶金过程动态数学模型的研究进展[J].热科学与技术,2014(2):95-125.
[4]毕献武,董少花.我国矿产资源高效清洁利用进展与展望[J].矿物岩石地球化学通报,2014(1):14-22.
[5]首钢国际工程公司冶金工程设计与关键技术研发团队[J].中国科技论坛,2014,9:162.
[6]中国有色金属学会节能减排专业委员会[J].中国金属通报,2016,8:28-50.
关键词:冶金物理化学;发展历程;冶金工业;山西
冶金工业为人类提供资源和材料,是国民经济建设的基础,与一个国家的经济发展息息相关。我国一直十分重视冶金工业的发展,国家领导人多次倡导“发展冶金”,充分肯定了冶金工业在我国国民经济中的战略地位和重要作用。改革开放以来,我国的冶金工业发展迅速,1993年的钢铁产量跃居到世界第二位,首次超过了日本;1994年产量继续增长。目前钢产量为世界第二位,铁产量为世界第一位。同时,山西冶金工业也步入了新的发展时期,不断扩大产业规模,迅速提高生产能力,成为了山西经济发展的支柱产业之一。但是,山西的冶金产品结构和质量都存在不少问题,诸如生产技术水平低、资源利用效率低、产业发展的整体市场竞争能力不足,尤其是生态破坏与环境污染严重等问题相当突出。解决上述所有问题,都需冶金物理化学的研究提供科学依据。因此,结合山西冶金科技和生产的需要,研究我国冶金物理化学的发展战略具有重要的意义。
1国外冶金物理化学的发展历程
20世纪物理化学的概念开始应用到炼铁和炼钢方法上,并出现了专门研究冶金化学反应的“冶金过程物理化学”。1925年英国法拉第学会的炼钢物理化学会议,标志着人们开始应用物理化学,特别是用热力学原理及研究方法分析论证冶金过程。Schenck于1932年出版了《钢铁冶金物理化学导论》专著,是世界上第一部冶金物理化学专著,奠定了冶金物理化学的学科基础,使冶金物理化学成为一门独立的基础学科[1]。20世纪40年代后,冶金物理化学在钢铁冶金、有色冶金、真空冶金及半导体冶金等领域迅速发展,在冶金工业中得到了广泛的应用,对促进冶金工业的发展、提高冶金产品质量、增加品种、探索冶金新流程和新工艺、发展冶金新技术等方面起了极为重要的作用,使冶金物理化学发展成为一门成熟的学科[2]。1948年法拉第协会在英国伦敦召开了第一届国际冶金物化学术会议后,冶金物理化学进入朝气蓬勃发展的新阶段。1974年在西德召开的国际炼钢学术会议上,西德马普钢铁研究所所长Engell把“高炉动态动力学模型、钢铁中含硫形态的控制和固体电解质快速定氧电池”誉为冶金上的三大发明,标志着冶金物理化学的发展进入深入阶段。
2国内冶金物理化学的发展历程
中国的冶金物理化学起始于20世纪50年代,1956年北京钢铁学院成立了中国第一个冶金物理化学专业,魏寿昆是创始人之一。20世纪60年代,我国冶金物理化学的发展,基本上承袭了原苏联的培养模式与体系,这种教育模式一直延续到改革开放初期。20世纪70年代,出现了冶金上三大发明。20世纪80年代,科学技术迅速发展,新技术向冶金物理化学渗透,如低能核物理(金属离子束注入表面改性物化研究)、等离子体物理(等离子作用下冶金反应物化规律)、遗传工程(生物冶金基础研究)、激光技术(激光热处理相变规律的物化本质)、超声技术(超声波净化钢液,去除夹杂物机理研究)等,而计算机在冶金物理化学中的应用已成为冶金物理化学的重要领域[3]。冶金物理化学的发展需与我国冶金工业的发展相适应,从而去指导生产实践。然而,冶金物理化学的发展又必须高于或超于冶金生产,只有这样才能为冶金生产发展的未来储备技术。以下简要介绍国内几所代表性院校的冶金物理化学学科发展情况。(1)北京科技大学:1956年魏寿昆等人在物理化学系创建了第一个冶金物理化学专业,同年开始招收本科生、研究生,学制五年半。1960年冶金物理化学专业归属冶金系;1963年冶金物理化学专业重新调回物理化学系。在魏寿昆教授的带领下,冶金物理化学专业成立了偏重冶金物理化学理论研究的物理化学系冶金物理化学课程组和偏重应用研究的冶金系冶金原理课程组。1981年,经国务院批准,冶金物理化学专业成为首批博士、硕士学位授予专业;1987年冶金物理化学专业被评为全国唯一的冶金物理化学重点学科。专业主攻方向:冶金热力学及冶金动力学。魏寿昆在冶金热力学方面造诣较深,他的科研团队先后进行过钢铁脱硫、钢液脱磷、活度理论、选择性氧化、固体电解质电池定氧和冶金热力学在中国特有矿产综合提取金属中的应用等研究,取得了重要成果,并获得多项国家奖项。(2)中南大学:1959年,以陈新民为代表,在中南矿冶学院理学系组建冶金物理化学专业并担任教研室主任。1960年开始正式招收冶金物理化学专业本科生、研究生;1963年,冶金物理化学专业转入选冶系;在1971年底,选冶系撤销,恢复有色冶金系后,冶金物理化学专业归入有色金属冶金系;1979年,冶金物理化学专业转入化学系;1981年,经国务院批准,冶金物理化学专业成为首批博士、硕士学位授予专业;1994年设立博士后科研流动站;1994年,冶金物理化学教研室从化学系分出组建校直属研究所———冶金物理化学与化学新材料研究所;1999年,冶金物理化学与化学新材料研究所并入冶金科学与工程系;冶金物理化学专业本科生招生到1998级,从1999年起本科专业按冶金工程一级学科招生;2000年被评为湖南省重点学科;2006年再次被评定为湖南省重点学科[4]。专业主攻方向:有色金属资源高效分离与综合利用、新型化学电源与新能源材料等具有特色优势的研究方向。陈新民教授的科研团队研究了“金属—氧系热力学和动力学”“高温熔体物理化学性质”等课题,这些研究成果为中国有色金属的开发和综合利用提供了理论依据。(3)东北工学院:1958年9月,理学系设金属物理化学专业,同年开始招生,1959年学制改为五年半。1961年5月,由物理化学、冶金原理、普通化学教研室调出部分教师,正式成立冶金物理化学教研室。1963年6月,由王常珍等人共同制定统一的教学计划,确定专业名称为冶金物理化学,属于理工结合型的专业。1970年,理学系撤销后,划归有色系领导。1986年,经国务院批准,冶金物理化学专业成为第三批博士、硕士学位授予专业。专业主攻方向:研究材料及冶金生产过程中的物理化学规律及其应用,为国家培养冶金及材料(包括钢铁、有色金属及铁合金)生产过程中从事基础研究和应用研究及技术开发的科学技术人才。从这些高校的冶金物理化学专业发展的历程来看,冶金物理化学专业的成立与发展,为我国冶金工业输送了大批优秀的科研人员,为我国冶金工业的快速发展奠定了良好的基础。
3冶金物理化学对山西冶金工业的影响
冶金物理化学是冶金学科的基础,在发展冶金新技术、探索冶金新流程等方面起着重要的指导作用,它使冶金从一种“技艺”转变为一种“科学”。冶金物理化学对开拓新的冶金工业技术具有重要的科学指导作用。山西冶金工业的发展受资源、能源及冶金工业技术的影响,主要表现在两个方面:一方面,山西冶金工业受国际铁矿石原料价格的影响,使山西冶金工业的效益与国际铁矿石原料的价格出现反比趋势。2006年第一季度,山西钢产量完成332.5万t,同比增长18.6%,增速比2005年同期回落20.7个百分点,比2005年年底回落0.3个百分点[5]。2006年1—2月份,山西冶金行业实现销售收入179.9亿元,同比增长34.9%,实现利润9.7亿元,同比下降1.7%,经济效益也出现回落态势[6]。出现经济效益下滑的主要原因是矿产资源的综合开发利用程度低,资源浪费严重。另一方面,由于山西冶金工业技术落后,自然环境受到了冶金工业发展的巨大影响,如废气、废渣、废水的大量排放以及采矿造成的地质地貌破坏等消极影响。面对山西经济效益的下降和环境破坏严重的问题,山西冶金工业必须要做出相应的应对措施。山西的冶金工业要可持续发展,采取的唯一办法就是利用新技术减少冶金工业发展的负面影响。采用新兴节能降耗技术,减少资源浪费,提高矿产资源的综合开发利用率,主要体现在COREX熔融还原炼铁技术、高炉喷煤技术、电炉废钢预热技术等节能降耗技术的应用;采用重大环保技术,综合控制冶金生产活动的全过程及其对生态环境的影响,有效协调生产与环境之间的关系,达到既发展生产又创造良好环境的双赢目的。冶金工业技术的发展,能使冶金产品从普通钢材向优质钢乃至高级洁净钢方向发展,能克服能源和资源危机及环境污染等问题,这些新技术都需要冶金物理化学提供科学依据,进而为我国现代钢铁业的发展奠定深厚的理论基础。
4结语
冶金物理化学在认识冶金过程本质、发展冶金新技术、探索冶金新流程等方面发挥了重要的科学指导作用。20世纪90年代冶金物理化学的发展,在理论上,向深层次和综合性发展;在应用上,加强了对冶金过程和材料合成加工过程的科学指导。学科的创建与发展是一个长期的、具有创新的过程。“冶金物理化学”学科在中国现代从无到有、从弱到强的发展历程中,培育出了众多优秀的科研团队,为中国的冶金工业发展做出了巨大贡献,对山西冶金工业的可持续发展起到了重要的指导作用。
参考文献
[1]魏寿昆,李文超,张玉清,等.冶金物理化学发展趋势及优先研究方向[J].中国科学基金,1992(4):11-17.
[2]国家自然科学基金委员会.冶金与矿业科学[M].北京:科学出版社,1997.
[3]魏寿昆,李文超,徐采栋,等.冶金物化学科的发展设想[J].钢铁,1992(5):62-64;27.
[4]李劼,滕明琣.中南大学冶金工程学科发展史[M].长沙:中南大学出版社,2012.
[5]王俭平.山西冶金工业的影响因素及发展策略研究[J].沧桑,2006(5):45-46.