冶金专业开设《冶金工程科学前沿》课程必要性

杨改彦 李丽丽 邢薇 冯磊

【摘要】冶金工程科学前沿代表国家乃至世界高技术前沿的发展方向，对国家未来新兴产业的形成和发展具有引领作用。该课程一般有多位不同研究领域的教师共同承担，每个人讲授自己研究领域的最新内容及成果，对于学生而言，可谓是一场别样的知识盛宴。本文探讨了冶金专业开设《冶金工程科学前沿》课程必要性。

【关键词】冶金工程科学前沿；冶金专业；课程

冶金工程科学前沿指的是最能代表冶金工程学科发展趋势及研究领域的一门学科。它代表国家乃至世界高技术前沿的发展方向，对国家未来新兴产业的形成和发展具有引领作用。该课程一般有多位不同研究领域的教师共同承担，每个人讲授自己研究领域的最新内容及成果，对于学生而言，可谓是一场别样的知识盛宴。该课程旨在用最短的时间使冶金专业的学生了解行业内最新研究动态和冶金发展的大趋势，并由此确定自己以后努力的研究方向。因此，非常有必要开设这样一门课程。

一、可勾起学生的好奇心和学习的热情，便于创新精神的培养

学生的好奇心和学习热情是大学生成为创新人才的驱动力。而创新又是一个国家经济增长和社会发展的内驱力和源泉。若想走在冶金最前端，就必须有着很强的创新意识，时刻有着创新的思维。因该课程将冶金科学前沿的内容融入到课堂教学中，并课上给学生留有思考余地，培养学生独立思考能力，然后老师再讲解自己的见解，与学生互动，并提出未解决的问题，故它有这样的魅力让学生感到自己的意义重大，责任重大！而激情和自信是创新人才的两大要素。

二、可以拓展学生的知识面，为成为多维人才打下基础

该课程涉及冶金中的各个领域的前沿问题，由不同副教授和教授级教师讲解。见解独到，知识渊博，能将学生带入思考，又回归现实，给学生深入浅出的讲解，只要能找到理论依据，任学生海马行空的想象，后续的工作需要学生们在牢固的基础下去努力实现。现在我们很多学生研究内容单一，对冶金整个流程及附属行业的了解不是很多，这样不利于以后工业生态园区的建设。国家急需多维人才，我们不能只在一个领域内活动，必须学会团结合作，拓展自己的知识面，了解冶金及附属行业的关联及动态，为建设一个无污染，无废弃物、高能源利用率的钢铁工业生态园区释放自己的热量。

三、使学生意识到“冶金三大专业基础课”的重要性

该课程知识面宽且广，但其深入的研究都离不开冶金的三大专业基础课，冶金传输原理，冶金物理化学和金属学及热处理。比如用电渣重熔技术冶炼H13特殊钢的精炼机理问题，指出国内H13钢和国外H13钢差距主要是在钢基体的杂质上，尤其是T[O]含量上，T[O]含量的降低可使钢的疲劳寿命大大提高，而应用了电渣重熔技术后，即使在同样T[O]含量下，也可使疲劳寿命提高10倍，为进一步提高重熔钢基体的纯净度，防止大气污染钢液，可以采用惰性气体保护或是往渣中投入脱氧剂来降低渣中氧也可防止外部传氧。这里主要用到了冶金物理化学扩散脱氧和液-液双模模型，还有计算微小颗粒的吉布斯自由能时要考虑到表面能以及熔渣吸附氧化物时界面自由能需为负。船板钢，桥梁用钢等。

高强度钢问题，不管是细晶强化、固溶强化、第二相强化还是形变强化和相变强化，都离不开金属学及热处理。冶金传输原理用处更多，像转炉炼钢顶吹氧用到了超音速射流，氧气射流搅拌熔池的运动轨迹用到了动量传输，热风炉格子砖增加蓄热能力设计用到了传热学。还有冶金中一些新工艺，新技术的提出也都和这三大专业基础课分不开。

四、幫助学生确定课题研究方向

每一位老师都非常用心地给讲课，不同领域的科学前沿，犹如冶金的知识风暴，让每一位在座的学生为之震撼。他不仅拓展了学生的知识面，勾起学生的兴趣，撩动学生对冶金的热情，更多的是为冶金学生指明了一个方向，帮助他们找到自己感兴趣的研究方向，为以后更深入的研究打下基础。

五、培养学生举一反三的精神，并敢于挑战传统工艺和理论知识的精神

上课老师总会拿实际生产例子，让学生思考现有的工艺是否是最好？常规方法有无问题？例如拿转炉车间红烟滚滚的图片让学生分析其产生原因及从环保方向采取解决的办法。最好从源头和过程治理，提出了转炉氧枪喷吹CO2的炼钢技术，这个不仅减少了铁素损失，还改善了环境。还有转炉炼钢用石灰石造渣的技术，不仅减少了能源浪费，简化了工艺，还减少了CO2的排放，有利于前期脱磷，并降低了生产成本。并由此让学生思考冶金中哪些地方还可用到类似的节能降耗，简化工艺的手段？时代在进步，科技在发展，知识也需要不断补充更新。以前热风炉格子砖内部为增加气流在砖内部的停留时间，在砖孔内部增加凸缘用来加强内部气流的扰动性和增大受热面积，来多吸热。但它是不是一个好的办法？最近已被否定，实践证明，内部有凸缘的砖气流通过时阻力大，并且气流夹带的粉尘易留在格子砖内部，导致格子砖寿命降低，并且其制造成本也较高。那有什么好方法呢？这就和冶传中的辐射传热学有关了，根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，高温下强化辐射传热的手段只能从辐射率入手，所以可在格子砖内部加一层薄薄的高辐射率涂层，来加快传热过程并增加传热量，最终增加风温，且延长了热风炉格子砖寿命。再有就是炼铁课本中讲过的大高炉中心透气性不好时的解决方法，一个是多往中心布焦炭，另一个是从风口入手，可以适当缩小几个风口面积，或是适当延长风口深入炉内的长度。但是这个真的可行吗？若是个别缩小风口面积，高炉各个风口属于并联，不是串联，只会降低这几个风口的进风量。若是加长风口，理论上是会适当往炉子内部多喷些气体，但是对于一个直径15m炉缸直径，只增加10cm的长度，并不能保证能够吹到炉子中心，而且长风口会造成炉子不顺，且边缘透气性变差，将一个大炉子又变成了一个小炉子，得不偿失。它们打破了常规，对以前知识起到了补充和更新的作用。让学生意识到知识不是一成不变的，思维要活跃，要敢于创新。

六、结语

为了以后国家经济发展和冶金行业的科技进步，使我国真正成为钢铁强国，我们需要更多能够独立思考的创新人才，而冶金工程科学前沿课程可以做到！

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【作者简介】

杨改彦（1984—），女，汉族，河北省藁城市人，研究生学历，华北理工大学迁安学院讲师，主要研究方向：冶金工程。