韩国浦项科技大学钢铁技术研究院概览

供稿|罗晔 / LUO Ye

内容导读

韩国浦项科技大学钢铁技术研究院成立于2005年，其使命是在钢铁冶金方面成为领先者，培养训练有素的年轻科学家和技术专家；满足钢铁生产和下游行业的需求，在钢铁材料领域提倡创新。钢铁技术研究院不但要进行钢铁领域的科研工作，而且还要承担教学任务，授予硕士和博士学位。钢铁技术研究院由绿色洁净技术中心、材料开发中心、应用及解决方案中心等三大中心组成，共有11个实验室，每个实验室都关注钢铁技术的特定技术领域，涵盖了冶金工艺、生产和应用以及钢铁材料等领域，研究院与钢铁生产商、用户和相关方保持了紧密联系。钢铁技术研究院通过传授创新和突破性技术，累计培养了466名硕士和96名博士，这些骨干将成为推动韩国钢铁工业未来持续发展的中流砥柱；通过积极开展不同领域的研究项目，有助于推动韩国钢铁冶金技术的全方位发展。

1995年浦项科技大学(POSTECH)与浦项钢铁公司(POSCO)联合发起了钢铁技术创新项目，旨在更深刻地理解黑色金属冶金学。在这一项目的推动下，钢铁技术研究院(Graduate Institute of Ferrous Technology，简称GIFT)于2005年9月成立。GIFT是由POSCO资助，前身是钢铁技术研究所(Graduate School of Iron and Steel Technology，简称GSIST)，教职员工和学生来自韩国本土或国外，交流语言以英语为主[1]，主体建筑见图1。GIFT的使命是在钢铁冶金方面成为领先者，培养训练有素的年轻科学家和技术专家；满足钢铁生产和下游行业的需求，在钢铁材料领域提倡创新。

愿景和策略

为了成为钢铁教育和研究领域的领头羊，GIFT着力培养未来钢铁人才，开发创新钢铁技术，构建教学与科研全球网络，以期实现教学与科研、钢铁工业的紧密结合，其核心功能是提供突破性技术、嵌入式技术和支持技术，工业研发功能则是将这些开发的技术应用于实际生产，如图2所示。

图1 GIFT大楼全景

图2 GIFT与钢铁工业的关系

为了建立合适的组织架构，从全球范围招募教研人员，聘请业内知名专家担任兼职教授作为教学和科研的中坚力量，并提供良好的工作和生活条件。

按照原定计划，划分为若干个特定技术研究领域，每个领域由一位教授负责。经过后期调整，最终在相互关联技术领域进行交叉合作[2]，如图3所示。

图3 GIFT组织架构

教学

GIFT主要根据学业表现、专业背景和英语水平招生。研究生一旦入学，可获奖学金资助，系统学习冶金、材料、物理、化学、数学、化工、电气工程和机械工程等专业课程。硕士学制2年，除了常规课程外，还要求在主要研究领域完成一篇学术论文。博士学制3到4年，要求在相关研究领域具有较高水平。教学计划根据每个学生需求制定，大部分课程是选修课，还可以选择浦项科技大学其他院系的课程，主要目标是培养钢铁及相关领域素养，体现跨学科的本质。近年的学生人数如表1所示。

留学生主要来自中国、越南、伊朗、印度、土耳其、泰国、印尼和津巴布韦等国家。GIFT完成硕士学业的学生多半继续深造，在GIFT或其他院校攻读博士学位，博士生毕业后的就业大部分集中于钢铁及相关工业。GIFT毕业生就业分布情况如图4所示。

科研

GIFT由绿色洁净中心、材料开发中心、应用及解决方案中心等三大中心组成，共有11个实验室，建筑总面积24000 m2。

绿色 洁净技术中心

绿色洁净技术中心主要关注钢铁产品质量和环境两大主题，研究方向包括质量改进和环境保护，下设环境冶金实验室、洁净钢实验室、控制和自动化实验室等三大实验室。

表1 GIFT近年的学生人数

图4 GIFT毕业生就业分布情况：(a) 硕士；(b) 博士

研究重点集中在高温热化学、理化性质、反应动力学、热、流体动力学、煤焦技术、烧结制造技术、二氧化碳减排技术、钢铁工艺控制和自动化等。研究目标包括开发洁净炼钢、精炼和铸造技术，利用低品位铁矿石和焦煤等原燃料开发创新炼铁技术以减少二氧化碳排放，开发低成本和高效的边缘工艺和自动化技术。

1) 环境冶金实验室。

为了达到资源、能源和温室气体排放的标准，注重炼铁工艺深层次理解，目标是利用低品位原燃料开发创新型炼铁技术，降低能耗，减少二氧化碳排放。研究领域包括在传统烧结工艺中利用低品位铁矿石、对FINEX工艺的改进、将页岩气用于炼铁工艺、用于高效高炉操作的含碳物质、煤焦技术、化学改性转炉渣的结晶行为等。

2) 洁净钢实验室。

重点关注冶金化学的热力学、动力学和凝固。实际应用领域包括火法冶金工艺，尤其是炼钢和连铸工艺的理化反应。研究领域包括钢水预处理、炼钢和精炼、连铸和凝固、流体控制、废钢回收、钢水、炉渣、夹杂物的热力学、反应动力学建模、高温反应的理化性质等。

3) 控制与自动化实验室。

与浦项技术研究所(POSLAB)、钢铁工艺自动化研究中心(SPARC)和浦项科技大学电子电工系紧密合作，最终目标主要有以下几方面：(1)为炼钢工艺开发高效信息处理方法和自动控制算法，借助计算机辅助软件和系统工程项目改进热轧机组、地下卷取机、液压活套控制系统等关键设备自动化系统。(2)为智能钢铁工厂开发全自动化技术。研究领域包括计算机控制系统、人机交互界面研究、计算机控制和监控系统、工艺自动化、智能工厂全自动化工艺、控制理论与应用、炼钢工艺数学模型、智能控制理论和应用、测量、监控系统状态的信号处理和数据采集、安全联锁系统。研究项目包括双机架仿真轧制模拟装置的开发、缺陷检查离线工具的开发、活套张力控制硬件模拟装置的开发等。

材料 开发中心

研究领域集中在开发高强高韧性汽车用钢、高级电工钢、高锰低温钢、超轻量高铝钢和高氮或Lean Duplex不锈钢等新型产品。由材料设计实验室、显微组织控制实验室、特钢实验室、替代性技术实验室等组成。

1) 材料设计实验室。

主要关注先进汽车用钢和电工钢的生产、成形和工艺模拟，材料性能测试、物理性能和显微组织也是研究重点。研究领域包括DP钢、TRIP钢、TWIP钢、HPF钢等先进高强钢的设计、成形和应用。

2) 显微组织控制实验室。

为了开发低密度、高强度、高韧性先进材料，主要关注不同钢种和镁合金的显微组织设计。该实验室还开发了镁合金双辊铸轧工艺，开发的多种镁合金已经用于汽车行业。研究领域包括高铝高强钢、高锰低温用钢、航天用超高强钢、变形镁合金、过冷熔体的凝固行为。

3) 特钢实验室。

为了开发高性能、低价特钢产品，致力于不锈钢、高温耐热钢、模具钢等的合金设计、成形技术和表征。研究领域包括不锈钢和耐热钢的合金设计、特钢机械性能与显微组织关系、工艺控制机理识别、高温耐热钢的设计和失效分析、高低温晶界破裂机理、界面现象与金属性能、电工钢生产工艺改进。研究项目包括开发高氮不锈钢、多相不锈钢显微组织控制和设计、开发热电站高温耐热钢、CEM特殊合金、高合金钢晶间破裂机理。

4) 替代性技术实验室。

研究领域主要是具有重要战略意义的电工钢，采用X射线表征材料，研究功能材料中特定合金元素重结晶行为。主要研究工作包括：(1)电工钢的生产和合金设计、晶粒异常生长机理与过程、降低电阻的合金设计、无取向电工钢的织构设计、不对称轧制与织构演化；(2)钢材结构表征、高锰钢孪晶与位错结构分析、高锰钢的再结晶和晶粒生长机理；(3)通过轧制和再结晶工艺织构控制。

应用 及解决方案中心

通过多物理和多尺寸建模协同应用，开发钢材的新用途和配套解决方案，由计算冶金实验室、材料原理实验室、材料可靠性实验室、表面工程实验室等组成。主要研究领域包括计算物理冶金学与显微组织分析、设计纳米结构的高强钢产品、基于CAE的先进高强钢零部件成形技术、含硼钢热成形工艺设计、耐氢脆、疲劳和断裂的高锰钢线材、功能性钢板智能涂层技术。

1) 计算冶金实验室。

通过计算方法和实验验证开发新钢种。研究领域包括开发基于冶金物理学的数学分析方法，合金和工艺设计原则的实验验证。研究项目包括：(1)材料行为的理解。钢中氢的一般理论、多组分体动力学的解答、钢界面的氧化、钢的液态金属脆裂性、氢在钢中的渗透、快速热处理、钢的各向异性性能。(2)异常区域表象。铁基纳米流体、非均质材料中马氏体、杂质富集钢、四方晶系铁素体。

2) 材料力学实验室。

为了控制先进高强钢板材的起皱和回弹，同时，鉴于不锈钢材质的燃料电池隔板对尺寸公差的严格要求，利用全新的数值模拟和试验工具，致力于开发创新成形工艺和全新的先进高强钢和不锈钢产品。运用商用有限元软件进行成形模拟，借助仿真技术和精准高效的本构描述，在较短时间内设计新工艺和新产品。研究的一大难点是为新钢种的塑性变形开发精准的本构模型，在现实产品上很难进行高效的数值模拟。另一大难点是开发更为先进力学性能试验，用于确定本构参数测试、表征和分析。重点关注先进材料的表征和成形工艺、材料塑性中、大尺寸本构关系建模、成形工艺数值模拟。研究领域包括减少先进高强钢汽配件成形回弹、铁素体不锈钢成形性和轧钢方向条状缺陷、多相钢材料模型。

3) 材料可靠性实验室。

关注各种金属合金的疲劳和塑性，试图阐明合金的高温变形机理以及显微组织对材料抗疲劳和成形性的影响。在疲劳领域，以钛、铝和铁合金作为对象，研究影响高周疲劳、低周疲劳和疲劳裂纹扩展等疲劳特性的显微组织和环境因素，通过实验认证深入研究高周疲劳和低周疲劳的寿命预测模型。在塑性领域，研究高温变形的机理，通过计算机模拟，开发智能锻造工艺。研究领域包括先进结构材料疲劳特性、开发高强高韧性钢材、高强钢氢致延迟断裂、高性能有色金属塑性加工、显微组织和机械性能建模、医用植入材料。

4) 表面工程实验室。

研究钢铁产品耐腐蚀和保护涂层技术，在开发耐腐蚀钢材的同时，开发环保智能涂层技术。例如，使得用于油气开采行业的高锰钢具有高强度和防氢渗透的优点、运用纳米涂层技术、选用自我修复涂料、开发出环保涂层、实现感光薄膜技术的应用。研究领域包括开发耐腐蚀高锰钢、低铬铁素体不锈钢的晶间腐蚀研究、固体燃料电池铁素体不锈钢高温氧化研究、开发自我修复涂料、第二代无镀锌层汽车板。

结束语

浦项科技大学下属的GIFT承担了钢铁冶金专业的教学和科研任务。自成立以来，通过传授创新和突破性技术，累计培养了466名硕士和96名博士，这些骨干将成为推动韩国钢铁工业未来持续发展的中流砥柱。GIFT通过积极开展不同领域的研究项目，有助于推动韩国钢铁冶金技术的全方位发展。

[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]