冶金專業開設《冶金工程科學前沿》課程必要性

楊改彥 李麗麗 邢薇 馮磊

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

【關鍵詞】冶金工程科學前沿；冶金專業；課程

冶金工程科學前沿指的是最能代表冶金工程學科發展趨勢及研究領域的一門學科。它代表國家乃至世界高技術前沿的發展方向，對國家未來新興產業的形成和發展具有引領作用。該課程一般有多位不同研究領域的教師共同承擔，每個人講授自己研究領域的最新內容及成果，對于學生而言，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的學生了解行業內最新研究動態和冶金發展的大趨勢，并由此確定自己以后努力的研究方向。因此，非常有必要開設這樣一門課程。

一、可勾起學生的好奇心和學習的熱情，便于創新精神的培養

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

二、可以拓展學生的知識面，為成為多維人才打下基礎

該課程涉及冶金中的各個領域的前沿問題，由不同副教授和教授級教師講解。見解獨到，知識淵博，能將學生帶入思考，又回歸現實，給學生深入淺出的講解，只要能找到理論依據，任學生海馬行空的想象，后續的工作需要學生們在牢固的基礎下去努力實現。現在我們很多學生研究內容單一，對冶金整個流程及附屬行業的了解不是很多，這樣不利于以后工業生態園區的建設。國家急需多維人才，我們不能只在一個領域內活動，必須學會團結合作，拓展自己的知識面，了解冶金及附屬行業的關聯及動態，為建設一個無污染，無廢棄物、高能源利用率的鋼鐵工業生態園區釋放自己的熱量。

三、使學生意識到“冶金三大專業基礎課”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基礎課，冶金傳輸原理，冶金物理化學和金屬學及熱處理。比如用電渣重熔技術冶煉H13特殊鋼的精煉機理問題，指出國內H13鋼和國外H13鋼差距主要是在鋼基體的雜質上，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，而應用了電渣重熔技術后，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，都離不開金屬學及熱處理。冶金傳輸原理用處更多，像轉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，熱風爐格子磚增加蓄熱能力設計用到了傳熱學。還有冶金中一些新工藝，新技術的提出也都和這三大專業基礎課分不開。

四、幫助學生確定課題研究方向

每一位老師都非常用心地給講課，不同領域的科學前沿，猶如冶金的知識風暴，讓每一位在座的學生為之震撼。他不僅拓展了學生的知識面，勾起學生的興趣，撩動學生對冶金的熱情，更多的是為冶金學生指明了一個方向，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。

五、培養學生舉一反三的精神，并敢于挑戰傳統工藝和理論知識的精神

上課老師總會拿實際生產例子，讓學生思考現有的工藝是否是最好？常規方法有無問題？例如拿轉爐車間紅煙滾滾的圖片讓學生分析其產生原因及從環保方向采取解決的辦法。最好從源頭和過程治理，提出了轉爐氧槍噴吹CO2的煉鋼技術，這個不僅減少了鐵素損失，還改善了環境。還有轉爐煉鋼用石灰石造渣的技術，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，并降低了生產成本。并由此讓學生思考冶金中哪些地方還可用到類似的節能降耗，簡化工藝的手段？時代在進步，科技在發展，知識也需要不斷補充更新。以前熱風爐格子磚內部為增加氣流在磚內部的停留時間，在磚孔內部增加凸緣用來加強內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部，導致格子磚壽命降低，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有關了，根據斯蒂芬-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，最終增加風溫，且延長了熱風爐格子磚壽命。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，另一個是從風口入手，可以適當縮小幾個風口面積，或是適當延長風口深入爐內的長度。但是這個真的可行嗎？若是個別縮小風口面積，高爐各個風口屬于并聯，不是串聯，只會降低這幾個風口的進風量。若是加長風口，理論上是會適當往爐子內部多噴些氣體，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，對以前知識起到了補充和更新的作用。讓學生意識到知識不是一成不變的，思維要活躍，要敢于創新。

六、結語

為了以后國家經濟發展和冶金行業的科技進步，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新人才，而冶金工程科學前沿課程可以做到！

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【作者簡介】

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