冶金專業(yè)開設(shè)《冶金工程科學(xué)前沿》課程必要性

楊改彥 李麗麗 邢薇 馮磊

【摘要】冶金工程科學(xué)前沿代表國家乃至世界高技術(shù)前沿的發(fā)展方向，對國家未來新興產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展具有引領(lǐng)作用。該課程一般有多位不同研究領(lǐng)域的教師共同承擔(dān)，每個人講授自己研究領(lǐng)域的最新內(nèi)容及成果，對于學(xué)生而言，可謂是一場別樣的知識盛宴。本文探討了冶金專業(yè)開設(shè)《冶金工程科學(xué)前沿》課程必要性。

【關(guān)鍵詞】冶金工程科學(xué)前沿；冶金專業(yè)；課程

冶金工程科學(xué)前沿指的是最能代表冶金工程學(xué)科發(fā)展趨勢及研究領(lǐng)域的一門學(xué)科。它代表國家乃至世界高技術(shù)前沿的發(fā)展方向，對國家未來新興產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展具有引領(lǐng)作用。該課程一般有多位不同研究領(lǐng)域的教師共同承擔(dān)，每個人講授自己研究領(lǐng)域的最新內(nèi)容及成果，對于學(xué)生而言，可謂是一場別樣的知識盛宴。該課程旨在用最短的時間使冶金專業(yè)的學(xué)生了解行業(yè)內(nèi)最新研究動態(tài)和冶金發(fā)展的大趨勢，并由此確定自己以后努力的研究方向。因此，非常有必要開設(shè)這樣一門課程。

一、可勾起學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)的熱情，便于創(chuàng)新精神的培養(yǎng)

學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)熱情是大學(xué)生成為創(chuàng)新人才的驅(qū)動力。而創(chuàng)新又是一個國家經(jīng)濟增長和社會發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力和源泉。若想走在冶金最前端，就必須有著很強的創(chuàng)新意識，時刻有著創(chuàng)新的思維。因該課程將冶金科學(xué)前沿的內(nèi)容融入到課堂教學(xué)中，并課上給學(xué)生留有思考余地，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力，然后老師再講解自己的見解，與學(xué)生互動，并提出未解決的問題，故它有這樣的魅力讓學(xué)生感到自己的意義重大，責(zé)任重大！而激情和自信是創(chuàng)新人才的兩大要素。

二、可以拓展學(xué)生的知識面，為成為多維人才打下基礎(chǔ)

該課程涉及冶金中的各個領(lǐng)域的前沿問題，由不同副教授和教授級教師講解。見解獨到，知識淵博，能將學(xué)生帶入思考，又回歸現(xiàn)實，給學(xué)生深入淺出的講解，只要能找到理論依據(jù)，任學(xué)生海馬行空的想象，后續(xù)的工作需要學(xué)生們在牢固的基礎(chǔ)下去努力實現(xiàn)?，F(xiàn)在我們很多學(xué)生研究內(nèi)容單一，對冶金整個流程及附屬行業(yè)的了解不是很多，這樣不利于以后工業(yè)生態(tài)園區(qū)的建設(shè)。國家急需多維人才，我們不能只在一個領(lǐng)域內(nèi)活動，必須學(xué)會團結(jié)合作，拓展自己的知識面，了解冶金及附屬行業(yè)的關(guān)聯(lián)及動態(tài)，為建設(shè)一個無污染，無廢棄物、高能源利用率的鋼鐵工業(yè)生態(tài)園區(qū)釋放自己的熱量。

三、使學(xué)生意識到“冶金三大專業(yè)基礎(chǔ)課”的重要性

該課程知識面寬且廣，但其深入的研究都離不開冶金的三大專業(yè)基礎(chǔ)課，冶金傳輸原理，冶金物理化學(xué)和金屬學(xué)及熱處理。比如用電渣重熔技術(shù)冶煉H13特殊鋼的精煉機理問題，指出國內(nèi)H13鋼和國外H13鋼差距主要是在鋼基體的雜質(zhì)上，尤其是T[O]含量上，T[O]含量的降低可使鋼的疲勞壽命大大提高，而應(yīng)用了電渣重熔技術(shù)后，即使在同樣T[O]含量下，也可使疲勞壽命提高10倍，為進一步提高重熔鋼基體的純凈度，防止大氣污染鋼液，可以采用惰性氣體保護或是往渣中投入脫氧劑來降低渣中氧也可防止外部傳氧。這里主要用到了冶金物理化學(xué)擴散脫氧和液-液雙模模型，還有計算微小顆粒的吉布斯自由能時要考慮到表面能以及熔渣吸附氧化物時界面自由能需為負。船板鋼，橋梁用鋼等。

高強度鋼問題，不管是細晶強化、固溶強化、第二相強化還是形變強化和相變強化，都離不開金屬學(xué)及熱處理。冶金傳輸原理用處更多，像轉(zhuǎn)爐煉鋼頂吹氧用到了超音速射流，氧氣射流攪拌熔池的運動軌跡用到了動量傳輸，熱風(fēng)爐格子磚增加蓄熱能力設(shè)計用到了傳熱學(xué)。還有冶金中一些新工藝，新技術(shù)的提出也都和這三大專業(yè)基礎(chǔ)課分不開。

四、幫助學(xué)生確定課題研究方向

每一位老師都非常用心地給講課，不同領(lǐng)域的科學(xué)前沿，猶如冶金的知識風(fēng)暴，讓每一位在座的學(xué)生為之震撼。他不僅拓展了學(xué)生的知識面，勾起學(xué)生的興趣，撩動學(xué)生對冶金的熱情，更多的是為冶金學(xué)生指明了一個方向，幫助他們找到自己感興趣的研究方向，為以后更深入的研究打下基礎(chǔ)。

五、培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的精神，并敢于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)工藝和理論知識的精神

上課老師總會拿實際生產(chǎn)例子，讓學(xué)生思考現(xiàn)有的工藝是否是最好？常規(guī)方法有無問題？例如拿轉(zhuǎn)爐車間紅煙滾滾的圖片讓學(xué)生分析其產(chǎn)生原因及從環(huán)保方向采取解決的辦法。最好從源頭和過程治理，提出了轉(zhuǎn)爐氧槍噴吹CO2的煉鋼技術(shù)，這個不僅減少了鐵素損失，還改善了環(huán)境。還有轉(zhuǎn)爐煉鋼用石灰石造渣的技術(shù)，不僅減少了能源浪費，簡化了工藝，還減少了CO2的排放，有利于前期脫磷，并降低了生產(chǎn)成本。并由此讓學(xué)生思考冶金中哪些地方還可用到類似的節(jié)能降耗，簡化工藝的手段？時代在進步，科技在發(fā)展，知識也需要不斷補充更新。以前熱風(fēng)爐格子磚內(nèi)部為增加氣流在磚內(nèi)部的停留時間，在磚孔內(nèi)部增加凸緣用來加強內(nèi)部氣流的擾動性和增大受熱面積，來多吸熱。但它是不是一個好的辦法？最近已被否定，實踐證明，內(nèi)部有凸緣的磚氣流通過時阻力大，并且氣流夾帶的粉塵易留在格子磚內(nèi)部，導(dǎo)致格子磚壽命降低，并且其制造成本也較高。那有什么好方法呢？這就和冶傳中的輻射傳熱學(xué)有關(guān)了，根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，高溫下強化輻射傳熱的手段只能從輻射率入手，所以可在格子磚內(nèi)部加一層薄薄的高輻射率涂層，來加快傳熱過程并增加傳熱量，最終增加風(fēng)溫，且延長了熱風(fēng)爐格子磚壽命。再有就是煉鐵課本中講過的大高爐中心透氣性不好時的解決方法，一個是多往中心布焦炭，另一個是從風(fēng)口入手，可以適當(dāng)縮小幾個風(fēng)口面積，或是適當(dāng)延長風(fēng)口深入爐內(nèi)的長度。但是這個真的可行嗎？若是個別縮小風(fēng)口面積，高爐各個風(fēng)口屬于并聯(lián)，不是串聯(lián)，只會降低這幾個風(fēng)口的進風(fēng)量。若是加長風(fēng)口，理論上是會適當(dāng)往爐子內(nèi)部多噴些氣體，但是對于一個直徑15m爐缸直徑，只增加10cm的長度，并不能保證能夠吹到爐子中心，而且長風(fēng)口會造成爐子不順，且邊緣透氣性變差，將一個大爐子又變成了一個小爐子，得不償失。它們打破了常規(guī)，對以前知識起到了補充和更新的作用。讓學(xué)生意識到知識不是一成不變的，思維要活躍，要敢于創(chuàng)新。

六、結(jié)語

為了以后國家經(jīng)濟發(fā)展和冶金行業(yè)的科技進步，使我國真正成為鋼鐵強國，我們需要更多能夠獨立思考的創(chuàng)新人才，而冶金工程科學(xué)前沿課程可以做到！

【參考文獻】

[1] 朱洪波. 論高等學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要性[J]. 貴州大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版， 2004，22（2）：112-117.

[2] 李 宏. 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼有新方法[J]. 中國冶金報， 2012，8.

[3] 胡賡祥. 材料科學(xué)基礎(chǔ)[M]. 上海交通大學(xué)出版社， 2011.

[4] 白 皓， 王 苗， 蒼大強， 等. 高爐熱風(fēng)爐用高發(fā)射率涂料的節(jié)能效果及機理分析[J]. 北京科技大學(xué)學(xué)報， 2010，32（7）：915-921.

[5] 吳狄峰， 程樹森， 趙宏博， 等. 關(guān)于高爐風(fēng)口面積調(diào)節(jié)方法的探討[J].中國冶金， 2007，117（12）：55-59.

[6] 騰召杰， 程樹森， 趙國磊. 高爐中心加焦對氣流分布及煤氣利用的影響[J]. 鋼鐵研究學(xué)報， 2014，26（12）：9-14.

[7] 王 飛， 陳希春， 史成斌， 等. 氬氣氛保護電渣重熔深脫氧實驗研究[J]. 材料與冶金學(xué)報， 2012，11（4）：258-264.

【作者簡介】

楊改彥（1984—），女，漢族，河北省藁城市人，研究生學(xué)歷，華北理工大學(xué)遷安學(xué)院講師，主要研究方向：冶金工程。