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從爐前工到院士:朱榮團隊用CO?替代輔料煉鋼,實現(xiàn)電爐近零碳排放

2026-5-26 10:13 來源: 人民日報

  朱榮,1962年生,江西萍鄉(xiāng)人,中國工程院院士,北京科技大學教授、博士生導師、綠色低碳鋼鐵冶金全國重點實驗室主任。他長期致力于綠色低碳鋼鐵冶金領域科研、教學及工程化研究,是我國電爐高效潔凈冶煉及二氧化碳在煉鋼領域應用的主要開拓者,為我國鋼鐵低碳技術進步作出貢獻。

  一桌一椅一柜書,北京科技大學冶金與生態(tài)工程學院教學樓內,中國工程院院士、北京科技大學綠色低碳鋼鐵冶金全國重點實驗室主任朱榮的辦公室很簡樸?!盎诙趸假Y源化利用的綠色潔凈煉鋼技術及應用”“綠色高效電弧爐煉鋼技術與裝備的開發(fā)應用”……書柜里的一張張證書,記錄著他科研生涯里的點點滴滴。

  從江西鋼廠(現(xiàn)新余鋼鐵公司)的一名普通爐前工,到我國綠色低碳冶金科研領域的科研大家,朱榮的奮斗之路,始終扎根一線。他常將成績歸因于“踩在時代的節(jié)點上”,更把“厚德立人、集智創(chuàng)新、鼎力實踐”的信條醒目地貼在辦公室的門楣上。

  “只有扎根爐前,才能真正懂鋼”

  “實踐是科研的源頭活水,脫離一線的科研無異于空中樓閣。”采訪中,朱榮說得最多的詞是“鼎力實踐”,這是青年時代的他在一線歷練中積淀的底色。

  改革開放之初,工業(yè)振興,鋼鐵為脊。1979年,朱榮考入江西冶金學院(現(xiàn)江西理工大學)鋼鐵專業(yè)?!皩W校的教學與實踐結合得很好,幫助我們快速成長。”朱榮說。求學期間,學校先后組織他們到湖北武漢、安徽馬鞍山、上海的鋼鐵廠實習。實習中,他親身感受到國外硅鋼軋機的先進,并堅定了鋼鐵報國的志向。在帶教師傅的引導下,他初步明確將電爐煉鋼作為主攻方向,為后來走上綠色煉鋼之路埋下伏筆。

  1983年7月,朱榮畢業(yè)后到江西鋼廠工作。他主動申請從最基礎的爐前操作干起。加料、測溫、控溫,記錄冶煉參數(shù),琢磨操作流程……鋼水溫度高達1700攝氏度,爐前車間高溫難耐,但他從不說苦,“只有扎根爐前,才能真正懂鋼?!?/div>

  無論是在鋼廠工作,還是后來到北京科技大學深造,再到后來站上講臺,朱榮始終關心爐前一線,生產(chǎn)中的痛點都是他的關注點——

  煉鋼需要工人用煤鍬往爐門里添加石灰等配料,被灼傷是常有的事。朱榮的手也被燒傷過,疤痕至今清晰。為此,他研究制作出了爐門機械手,實現(xiàn)自動投料,減少了一線工人的安全隱患,還被推廣到很多企業(yè)。

  他研究的“電弧爐煉鋼復合吹煉技術”被《世界金屬導報》評為“2015年世界鋼鐵工業(yè)十大技術要聞”,如今,該項技術已覆蓋國內30%以上電爐鋼產(chǎn)能,在國內外數(shù)百家企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。

  “一方面,電爐煉鋼過程中需要吹氧熔化廢鋼,但氧氣速度易衰減,效率不高。我們受航空降阻的啟示,創(chuàng)新研發(fā)‘集束射流’技術,用天然氣包裹氧氣形成環(huán)縫火炬,使氧氣在弱真空環(huán)境中高速噴射,避免速度衰減,大幅加速廢鋼熔化?!敝鞓s介紹,“另一方面,針對鋼水密度高、攪拌難的問題,我提出從底部吹氣提高反應速率的方案?!?/div>

  原理不難,實現(xiàn)不易。用何種氣體包裹氧氣、如何確保底吹過程中鋼水不滲漏……一系列難題擺在面前,為解決問題,朱榮帶領團隊一走就是20余年。談及這份堅守,他說:“如今這些技術已逐步落地,我們當年追求的高效電爐煉鋼目標已經(jīng)實現(xiàn)。我剛入行時,大部分鋼廠8小時只能煉兩爐鋼,現(xiàn)在1小時就能煉兩爐鋼,這就是創(chuàng)新的力量?!?/div>

  “集智創(chuàng)新就是要發(fā)現(xiàn)真問題,解決真問題”

  “煉鋼”這個曾經(jīng)與濃煙火光、污染排放綁定的字眼,如今正以“綠色低碳”為新的發(fā)展方向。這也是朱榮的重點研究方向。

  “當下,綠色節(jié)能減排是鋼鐵工業(yè)發(fā)展最重要的科技創(chuàng)新任務之一,電爐煉鋼已成為主要低碳煉鋼路徑。國家需要什么,我們就要研究什么。從高效煉鋼到綠色煉鋼,這是我們的責任,也是我們的機遇?!敝鞓s說。

  一名學生曾在課堂上提問:“老師,鋼廠冒的煙塵讓家里種的菜沾上了鐵銹,洗不干凈也賣不出去,父親每年都要去鋼廠要賠償。有沒有辦法解決?”

  學生的問題像一顆石子,在朱榮的心中激起了漣漪?!盁焿m為何產(chǎn)生?”在這個問題的驅動下,朱榮開啟了他的綠色冶金攻關之路:“集智創(chuàng)新就是要發(fā)現(xiàn)真問題,解決真問題?!?/div>

  為了找到問題根源,他帶領團隊再次深入生產(chǎn)一線,蹲守在煉鋼爐旁,緊盯每一個冶煉環(huán)節(jié),反復觀測、測算。終于,他們發(fā)現(xiàn)了問題的關鍵癥結:用氧氣吹煉鋼水時,火點溫度高達3000攝氏度,遠超鐵的沸點,這會導致鐵元素蒸發(fā),凝固后氧化形成大量粉塵,既污染了環(huán)境,又浪費了鐵資源。

  為了降低火點溫度、減少粉塵排放,朱榮團隊開始了“試錯”——反復在氧氣中“摻沙子”,先后嘗試了氦氣、氬氣、氮氣等多種氣體,但效果都不盡如人意。

  就在大家略顯沮喪時,一個新點子進入了團隊視野?!爱斘覀儗⒀鯕饣旌弦欢ū壤亩趸即等脘撍螅瘘c溫度直接降至2100攝氏度左右,煙塵消失了!”回憶起當時的實驗場景,朱榮依舊難掩興奮:“這一發(fā)現(xiàn)不僅能減少粉塵排放、提高鐵回收率,更實現(xiàn)了二氧化碳的資源化利用,真正做到了變廢為寶,一舉多得。”目前相關技術在國內已規(guī)?;茝V應用,降低了碳排放

  此后,他進一步提出了“近零碳排電弧爐煉鋼工藝”,從能量來源碳近零、冶煉過程碳近零、原料生產(chǎn)碳近零3個方面進行工藝流程創(chuàng)新,實現(xiàn)了電爐煉鋼全過程近零碳排放。相關技術已完成工業(yè)示范及應用。

  錨定問題,朱榮和他的團隊還在持續(xù)攀登,“全廢鋼冶煉高品質鋼”是重要課題之一?!半姞t用廢鋼煉鋼,是降低鋼鐵碳排的重要抓手。如何更好進行廢鋼分選、加工、利用,這是接下來要做的事情?!敝鞓s說。

  “讓煉鋼事業(yè)像爐火一樣生生不息”

  1996年,朱榮在北京科技大學取得博士學位。他拒絕了企業(yè)的邀請,選擇留在北京科技大學任教,自此踏上了科研育人的道路。

  “過去,國外的煉鋼技術比我們先進,我們只能羨慕。改革開放后,我們逐步迎頭趕上。未來的鋼鐵事業(yè),還要靠年輕人傳承接力,讓煉鋼事業(yè)像爐火一樣生生不息?!被貞浧甬斈甑倪x擇,朱榮的眼神依舊堅定。

  教學中,朱榮格外重視對學生的基礎培養(yǎng)。在他看來:“本科生是行業(yè)的未來,只有把基礎打牢,才能培養(yǎng)出合格的冶金人才,才能讓鋼鐵事業(yè)后繼有人?!睆慕?0年來,無論科研任務多么繁重、事務多么繁忙,他始終堅守本科生教學一線,從未間斷。

  “朱老師的課,本科生特別喜歡。他從不照本宣科,總是結合自己在爐前的親身經(jīng)歷、科研路上的攻堅故事,把枯燥的理論知識講得生動鮮活?!北本┛萍即髮W碳中和學院博士后馮超說。

  朱榮的課堂不只在校園內。他堅持教學與實踐相結合,把學生從課堂帶進工廠、從書本推向一線,帶著學生到首鋼集團、河北鋼鐵集團等鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)一線實踐,構建起“車間爐前發(fā)現(xiàn)問題—實驗室攻堅破題—生產(chǎn)現(xiàn)場驗證成果”的全閉環(huán)育人模式,讓學生在解決真問題中練就真本領。

  “朱老師帶著我們在工廠駐守是家常便飯。為了記錄某個參數(shù),他和我們一起穿著工服、捧著記錄本,緊盯生產(chǎn)現(xiàn)場。夜里有的年輕人都熬不住,靠在椅子上打盹,他卻緊盯控制系統(tǒng),時不時在本子上記幾筆。”朱榮的助手董凱說。

  朱榮還注重培養(yǎng)學生的品德與意志。他常對學生說:“做科研、做學問,要腳踏實地、精益求精,不能急功近利?!彼膭顚W生每天跑步鍛煉,年過花甲的他更是以身作則。“上個月我跑了85公里,科研之路沒有坦途,只有擁有強健的體魄和堅定的意志,才能走得更遠、更穩(wěn)。”朱榮說。

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