供稿|羅曄 / LUO Ye

內(nèi)容導(dǎo)讀

韓國浦項科技大學(xué)鋼鐵技術(shù)研究院成立于2005年，其使命是在鋼鐵冶金方面成為領(lǐng)先者，培養(yǎng)訓(xùn)練有素的年輕科學(xué)家和技術(shù)專家；滿足鋼鐵生產(chǎn)和下游行業(yè)的需求，在鋼鐵材料領(lǐng)域提倡創(chuàng)新。鋼鐵技術(shù)研究院不但要進(jìn)行鋼鐵領(lǐng)域的科研工作，而且還要承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，授予碩士和博士學(xué)位。鋼鐵技術(shù)研究院由綠色潔凈技術(shù)中心、材料開發(fā)中心、應(yīng)用及解決方案中心等三大中心組成，共有11個實驗室，每個實驗室都關(guān)注鋼鐵技術(shù)的特定技術(shù)領(lǐng)域，涵蓋了冶金工藝、生產(chǎn)和應(yīng)用以及鋼鐵材料等領(lǐng)域，研究院與鋼鐵生產(chǎn)商、用戶和相關(guān)方保持了緊密聯(lián)系。鋼鐵技術(shù)研究院通過傳授創(chuàng)新和突破性技術(shù)，累計培養(yǎng)了466名碩士和96名博士，這些骨干將成為推動韓國鋼鐵工業(yè)未來持續(xù)發(fā)展的中流砥柱；通過積極開展不同領(lǐng)域的研究項目，有助于推動韓國鋼鐵冶金技術(shù)的全方位發(fā)展。

1995年浦項科技大學(xué)(POSTECH)與浦項鋼鐵公司(POSCO)聯(lián)合發(fā)起了鋼鐵技術(shù)創(chuàng)新項目，旨在更深刻地理解黑色金屬冶金學(xué)。在這一項目的推動下，鋼鐵技術(shù)研究院(Graduate Institute of Ferrous Technology，簡稱GIFT)于2005年9月成立。GIFT是由POSCO資助，前身是鋼鐵技術(shù)研究所(Graduate School of Iron and Steel Technology，簡稱GSIST)，教職員工和學(xué)生來自韓國本土或國外，交流語言以英語為主[1]，主體建筑見圖1。GIFT的使命是在鋼鐵冶金方面成為領(lǐng)先者，培養(yǎng)訓(xùn)練有素的年輕科學(xué)家和技術(shù)專家；滿足鋼鐵生產(chǎn)和下游行業(yè)的需求，在鋼鐵材料領(lǐng)域提倡創(chuàng)新。

愿景和策略

為了成為鋼鐵教育和研究領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，GIFT著力培養(yǎng)未來鋼鐵人才，開發(fā)創(chuàng)新鋼鐵技術(shù)，構(gòu)建教學(xué)與科研全球網(wǎng)絡(luò)，以期實現(xiàn)教學(xué)與科研、鋼鐵工業(yè)的緊密結(jié)合，其核心功能是提供突破性技術(shù)、嵌入式技術(shù)和支持技術(shù)，工業(yè)研發(fā)功能則是將這些開發(fā)的技術(shù)應(yīng)用于實際生產(chǎn)，如圖2所示。

圖1 GIFT大樓全景

圖2 GIFT與鋼鐵工業(yè)的關(guān)系

為了建立合適的組織架構(gòu)，從全球范圍招募教研人員，聘請業(yè)內(nèi)知名專家擔(dān)任兼職教授作為教學(xué)和科研的中堅力量，并提供良好的工作和生活條件。

按照原定計劃，劃分為若干個特定技術(shù)研究領(lǐng)域，每個領(lǐng)域由一位教授負(fù)責(zé)。經(jīng)過后期調(diào)整，最終在相互關(guān)聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行交叉合作[2]，如圖3所示。

圖3 GIFT組織架構(gòu)

教學(xué)

GIFT主要根據(jù)學(xué)業(yè)表現(xiàn)、專業(yè)背景和英語水平招生。研究生一旦入學(xué)，可獲獎學(xué)金資助，系統(tǒng)學(xué)習(xí)冶金、材料、物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、化工、電氣工程和機械工程等專業(yè)課程。碩士學(xué)制2年，除了常規(guī)課程外，還要求在主要研究領(lǐng)域完成一篇學(xué)術(shù)論文。博士學(xué)制3到4年，要求在相關(guān)研究領(lǐng)域具有較高水平。教學(xué)計劃根據(jù)每個學(xué)生需求制定，大部分課程是選修課，還可以選擇浦項科技大學(xué)其他院系的課程，主要目標(biāo)是培養(yǎng)鋼鐵及相關(guān)領(lǐng)域素養(yǎng)，體現(xiàn)跨學(xué)科的本質(zhì)。近年的學(xué)生人數(shù)如表1所示。

留學(xué)生主要來自中國、越南、伊朗、印度、土耳其、泰國、印尼和津巴布韋等國家。GIFT完成碩士學(xué)業(yè)的學(xué)生多半繼續(xù)深造，在GIFT或其他院校攻讀博士學(xué)位，博士生畢業(yè)后的就業(yè)大部分集中于鋼鐵及相關(guān)工業(yè)。GIFT畢業(yè)生就業(yè)分布情況如圖4所示。

科研

GIFT由綠色潔凈中心、材料開發(fā)中心、應(yīng)用及解決方案中心等三大中心組成，共有11個實驗室，建筑總面積24000 m2。

綠色 潔凈技術(shù)中心

綠色潔凈技術(shù)中心主要關(guān)注鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境兩大主題，研究方向包括質(zhì)量改進(jìn)和環(huán)境保護(hù)，下設(shè)環(huán)境冶金實驗室、潔凈鋼實驗室、控制和自動化實驗室等三大實驗室。

表1 GIFT近年的學(xué)生人數(shù)

圖4 GIFT畢業(yè)生就業(yè)分布情況：(a) 碩士；(b) 博士

研究重點集中在高溫?zé)峄瘜W(xué)、理化性質(zhì)、反應(yīng)動力學(xué)、熱、流體動力學(xué)、煤焦技術(shù)、燒結(jié)制造技術(shù)、二氧化碳減排技術(shù)、鋼鐵工藝控制和自動化等。研究目標(biāo)包括開發(fā)潔凈煉鋼、精煉和鑄造技術(shù)，利用低品位鐵礦石和焦煤等原燃料開發(fā)創(chuàng)新煉鐵技術(shù)以減少二氧化碳排放，開發(fā)低成本和高效的邊緣工藝和自動化技術(shù)。

1) 環(huán)境冶金實驗室。

為了達(dá)到資源、能源和溫室氣體排放的標(biāo)準(zhǔn)，注重?zé)掕F工藝深層次理解，目標(biāo)是利用低品位原燃料開發(fā)創(chuàng)新型煉鐵技術(shù)，降低能耗，減少二氧化碳排放。研究領(lǐng)域包括在傳統(tǒng)燒結(jié)工藝中利用低品位鐵礦石、對FINEX工藝的改進(jìn)、將頁巖氣用于煉鐵工藝、用于高效高爐操作的含碳物質(zhì)、煤焦技術(shù)、化學(xué)改性轉(zhuǎn)爐渣的結(jié)晶行為等。

2) 潔凈鋼實驗室。

重點關(guān)注冶金化學(xué)的熱力學(xué)、動力學(xué)和凝固。實際應(yīng)用領(lǐng)域包括火法冶金工藝，尤其是煉鋼和連鑄工藝的理化反應(yīng)。研究領(lǐng)域包括鋼水預(yù)處理、煉鋼和精煉、連鑄和凝固、流體控制、廢鋼回收、鋼水、爐渣、夾雜物的熱力學(xué)、反應(yīng)動力學(xué)建模、高溫反應(yīng)的理化性質(zhì)等。

3) 控制與自動化實驗室。

與浦項技術(shù)研究所(POSLAB)、鋼鐵工藝自動化研究中心(SPARC)和浦項科技大學(xué)電子電工系緊密合作，最終目標(biāo)主要有以下幾方面：(1)為煉鋼工藝開發(fā)高效信息處理方法和自動控制算法，借助計算機輔助軟件和系統(tǒng)工程項目改進(jìn)熱軋機組、地下卷取機、液壓活套控制系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備自動化系統(tǒng)。(2)為智能鋼鐵工廠開發(fā)全自動化技術(shù)。研究領(lǐng)域包括計算機控制系統(tǒng)、人機交互界面研究、計算機控制和監(jiān)控系統(tǒng)、工藝自動化、智能工廠全自動化工藝、控制理論與應(yīng)用、煉鋼工藝數(shù)學(xué)模型、智能控制理論和應(yīng)用、測量、監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)的信號處理和數(shù)據(jù)采集、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)。研究項目包括雙機架仿真軋制模擬裝置的開發(fā)、缺陷檢查離線工具的開發(fā)、活套張力控制硬件模擬裝置的開發(fā)等。

材料 開發(fā)中心

研究領(lǐng)域集中在開發(fā)高強高韌性汽車用鋼、高級電工鋼、高錳低溫鋼、超輕量高鋁鋼和高氮或Lean Duplex不銹鋼等新型產(chǎn)品。由材料設(shè)計實驗室、顯微組織控制實驗室、特鋼實驗室、替代性技術(shù)實驗室等組成。

1) 材料設(shè)計實驗室。

主要關(guān)注先進(jìn)汽車用鋼和電工鋼的生產(chǎn)、成形和工藝模擬，材料性能測試、物理性能和顯微組織也是研究重點。研究領(lǐng)域包括DP鋼、TRIP鋼、TWIP鋼、HPF鋼等先進(jìn)高強鋼的設(shè)計、成形和應(yīng)用。

2) 顯微組織控制實驗室。

為了開發(fā)低密度、高強度、高韌性先進(jìn)材料，主要關(guān)注不同鋼種和鎂合金的顯微組織設(shè)計。該實驗室還開發(fā)了鎂合金雙輥鑄軋工藝，開發(fā)的多種鎂合金已經(jīng)用于汽車行業(yè)。研究領(lǐng)域包括高鋁高強鋼、高錳低溫用鋼、航天用超高強鋼、變形鎂合金、過冷熔體的凝固行為。

3) 特鋼實驗室。

為了開發(fā)高性能、低價特鋼產(chǎn)品，致力于不銹鋼、高溫耐熱鋼、模具鋼等的合金設(shè)計、成形技術(shù)和表征。研究領(lǐng)域包括不銹鋼和耐熱鋼的合金設(shè)計、特鋼機械性能與顯微組織關(guān)系、工藝控制機理識別、高溫耐熱鋼的設(shè)計和失效分析、高低溫晶界破裂機理、界面現(xiàn)象與金屬性能、電工鋼生產(chǎn)工藝改進(jìn)。研究項目包括開發(fā)高氮不銹鋼、多相不銹鋼顯微組織控制和設(shè)計、開發(fā)熱電站高溫耐熱鋼、CEM特殊合金、高合金鋼晶間破裂機理。

4) 替代性技術(shù)實驗室。

研究領(lǐng)域主要是具有重要戰(zhàn)略意義的電工鋼，采用X射線表征材料，研究功能材料中特定合金元素重結(jié)晶行為。主要研究工作包括：(1)電工鋼的生產(chǎn)和合金設(shè)計、晶粒異常生長機理與過程、降低電阻的合金設(shè)計、無取向電工鋼的織構(gòu)設(shè)計、不對稱軋制與織構(gòu)演化；(2)鋼材結(jié)構(gòu)表征、高錳鋼孿晶與位錯結(jié)構(gòu)分析、高錳鋼的再結(jié)晶和晶粒生長機理；(3)通過軋制和再結(jié)晶工藝織構(gòu)控制。

應(yīng)用 及解決方案中心

通過多物理和多尺寸建模協(xié)同應(yīng)用，開發(fā)鋼材的新用途和配套解決方案，由計算冶金實驗室、材料原理實驗室、材料可靠性實驗室、表面工程實驗室等組成。主要研究領(lǐng)域包括計算物理冶金學(xué)與顯微組織分析、設(shè)計納米結(jié)構(gòu)的高強鋼產(chǎn)品、基于CAE的先進(jìn)高強鋼零部件成形技術(shù)、含硼鋼熱成形工藝設(shè)計、耐氫脆、疲勞和斷裂的高錳鋼線材、功能性鋼板智能涂層技術(shù)。

1) 計算冶金實驗室。

通過計算方法和實驗驗證開發(fā)新鋼種。研究領(lǐng)域包括開發(fā)基于冶金物理學(xué)的數(shù)學(xué)分析方法，合金和工藝設(shè)計原則的實驗驗證。研究項目包括：(1)材料行為的理解。鋼中氫的一般理論、多組分體動力學(xué)的解答、鋼界面的氧化、鋼的液態(tài)金屬脆裂性、氫在鋼中的滲透、快速熱處理、鋼的各向異性性能。(2)異常區(qū)域表象。鐵基納米流體、非均質(zhì)材料中馬氏體、雜質(zhì)富集鋼、四方晶系鐵素體。

2) 材料力學(xué)實驗室。

為了控制先進(jìn)高強鋼板材的起皺和回彈，同時，鑒于不銹鋼材質(zhì)的燃料電池隔板對尺寸公差的嚴(yán)格要求，利用全新的數(shù)值模擬和試驗工具，致力于開發(fā)創(chuàng)新成形工藝和全新的先進(jìn)高強鋼和不銹鋼產(chǎn)品。運用商用有限元軟件進(jìn)行成形模擬，借助仿真技術(shù)和精準(zhǔn)高效的本構(gòu)描述，在較短時間內(nèi)設(shè)計新工藝和新產(chǎn)品。研究的一大難點是為新鋼種的塑性變形開發(fā)精準(zhǔn)的本構(gòu)模型，在現(xiàn)實產(chǎn)品上很難進(jìn)行高效的數(shù)值模擬。另一大難點是開發(fā)更為先進(jìn)力學(xué)性能試驗，用于確定本構(gòu)參數(shù)測試、表征和分析。重點關(guān)注先進(jìn)材料的表征和成形工藝、材料塑性中、大尺寸本構(gòu)關(guān)系建模、成形工藝數(shù)值模擬。研究領(lǐng)域包括減少先進(jìn)高強鋼汽配件成形回彈、鐵素體不銹鋼成形性和軋鋼方向條狀缺陷、多相鋼材料模型。

3) 材料可靠性實驗室。

關(guān)注各種金屬合金的疲勞和塑性，試圖闡明合金的高溫變形機理以及顯微組織對材料抗疲勞和成形性的影響。在疲勞領(lǐng)域，以鈦、鋁和鐵合金作為對象，研究影響高周疲勞、低周疲勞和疲勞裂紋擴(kuò)展等疲勞特性的顯微組織和環(huán)境因素，通過實驗認(rèn)證深入研究高周疲勞和低周疲勞的壽命預(yù)測模型。在塑性領(lǐng)域，研究高溫變形的機理，通過計算機模擬，開發(fā)智能鍛造工藝。研究領(lǐng)域包括先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料疲勞特性、開發(fā)高強高韌性鋼材、高強鋼氫致延遲斷裂、高性能有色金屬塑性加工、顯微組織和機械性能建模、醫(yī)用植入材料。

4) 表面工程實驗室。

研究鋼鐵產(chǎn)品耐腐蝕和保護(hù)涂層技術(shù)，在開發(fā)耐腐蝕鋼材的同時，開發(fā)環(huán)保智能涂層技術(shù)。例如，使得用于油氣開采行業(yè)的高錳鋼具有高強度和防氫滲透的優(yōu)點、運用納米涂層技術(shù)、選用自我修復(fù)涂料、開發(fā)出環(huán)保涂層、實現(xiàn)感光薄膜技術(shù)的應(yīng)用。研究領(lǐng)域包括開發(fā)耐腐蝕高錳鋼、低鉻鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕研究、固體燃料電池鐵素體不銹鋼高溫氧化研究、開發(fā)自我修復(fù)涂料、第二代無鍍鋅層汽車板。

結(jié)束語

浦項科技大學(xué)下屬的GIFT承擔(dān)了鋼鐵冶金專業(yè)的教學(xué)和科研任務(wù)。自成立以來，通過傳授創(chuàng)新和突破性技術(shù)，累計培養(yǎng)了466名碩士和96名博士，這些骨干將成為推動韓國鋼鐵工業(yè)未來持續(xù)發(fā)展的中流砥柱。GIFT通過積極開展不同領(lǐng)域的研究項目，有助于推動韓國鋼鐵冶金技術(shù)的全方位發(fā)展。

[1] Hae Geon Lee. Research Efforts of GIFT，A graduate institute in all that is steel：with an example of recent achievement on lightweight steel development. ISIJ International，2017，57(2)：207

[2] GIFT，POSTECH. GIFT_Brochure_2014-2014_NEW[N/OL].http：//gift.postech.ac.kr/kor1_3.php，[2017-08-12]