国际领先的系列化微界面强化反应技术平台 一、项目分类 重大科学前沿创新、关键核心技术突破、显著效益成果转化 二、成果简介 南京大学化学化工学院张志炳教授团队历时20年以大型反应器中微纳尺度界面上的分子传递为研究对象，创造性地研发出国际领先的系列化微界面强化反应技术平台，解决了炼油、石化、新材料、精细化工、生化制药和环境治理等化学制造领域普遍存在的“四高一低”（高压高危、高能耗物耗、高排放高污染、高投资、低效益）问题，不仅可使现有存量的化学制造装置大幅节能降耗、提高安全环保性能，同时可重塑传统的化学工艺流程和关键装备结构，突破国际跨国公司的知识产权围堵。对于助力我国化学制造业转型升级和绿色低碳发展，具有革命性重塑意义。 已申请700余项知识产权，其中国际PCT 120项。该成果已荣获省部级技术发明一等奖和基础研究成果一等奖，被两院院士评价为“具有原创性、重大突破、处于国际领先水平”。已在石化、新材料等多领域应用，产生经济效益20多亿元。

成果创新点 主要技术创新路径：首先在金属板上精确车铣出所需 异构界面，然后根据爆炸焊接相关理论计算出制备过程所 需的全部参数，最后在指定的环境下进行爆炸复合操作。 关键技术指标:异构界面形状尺寸确定、焊接参数的合 理选择、精确定位及对复板飞行姿态的控制。 核心解决问题、核心优势：解决了物理化学性质相差 很大的金属板材之间的复合，同时异构界面增加了金属板 材间的结合面积，提升了结合强度。

主要技术创新路径：首先在金属板上精确车铣出所需异构界面，然后根据爆炸焊接相关理论计算出制备过程所需的全部参数，最后在指定的环境下进行爆炸复合操作。 关键技术指标:异构界面形状尺寸确定、焊接参数的合理选择、精确定位及对复板飞行姿态的控制。 核心解决问题、核心优势：解决了物理化学性质相差很大的金属板材之间的复合，同时异构界面增加了金属板材间的结合面积，提升了结合强度。

本项目旨在替代具有污染的电镀技术，开发了新型纳米环保型涂层及涂覆工艺，实现废水、废气零排放，并研发了五轴联动自动喷涂设备。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 本项目旨在替代具有污染的电镀技术，开发了新型纳米环保型涂层及涂覆工艺，实现废水、废气零排放，并研发了五轴联动自动喷涂设备。目前本项目开发的轴瓦涂料已在汽车行业得到认可，性能超过国外产品，取得较好效益，而针对高盐高湿蚀环境开发的船舶涂层材料也已经通过全套测试，项目已具备量产能力。 产品目前已得到安徽美达机电实业实业有限公司、中国万宏集团、宁波连通设备制造有限公司、上海祥生贝克轴瓦有限公司推广使用。其中安徽美达机电已实现销售利润600万，上海祥生贝克轴瓦有限公司采用新技术产品实现利润1000万，中国万宏集团采用本机本项目技术实现销售利润400万。

引进机械加工专家需要解决的问题：1、人工成本高2、刀具寿命不长3、设备不能自动停机4、自动化程度低。引进机械加工专家预期目标：1、所有车床改完自动化后，车床人员由原来的54人下降至6人，人员降比达到88%。2、设备上可以设置参数，刀具加工寿命到了后可自动停机，避免造成人为的失误。3、车床更改自动化后，人员成本支出大约可减少316万元。引进冶炼专家需要解决的问题：1、需要专家，结合现有产品结构形式和冶炼工艺标准，给予解决如何控制并减小合金材料的添加量或不加（如:增碳剂、硅、锰等），解决结合产品统一规格牌号的增碳剂，降低生产成本。2、如何提高熔化率，提高生产效率，落实节电降耗措施。                                         3、如何解决铁液中的渣物而且做到少用或不要集渣剂等物料。4、解决中频熔炼过程中产所产生的谐波降低动能损耗，降低生产成本。5、解决在中频熔炼过程中如何实现高效、节能快速应对实施操作机制。6、解决实现现场作业的自动化管理（指:从冶炼-取样-化验-结果等全面自动化传输）7、给予如何优化工艺配方结构，提高员工工艺作业操作技能

长期以来，石油炼制、石化和煤化工产品加工、制药、新材料等生产过程中的副产物多、能耗高、污染大等技术问题一直困扰国际学术界与工程界。团队另辟蹊径，采用完全不同于国际上的方法，解决了大规模制造微气泡（微米级尺度）的理论问题与相关技术原理，并研发了核心装备，发明了数以十亿计的微气泡系统的测试与表征方法，建立并开发了制造和调控微气泡与气液微界面的数学模型与计算机软件，同时在实验室研究和工业应用中，突破了国内外微气泡系统的气/液比不能超过0.05/1的上限，把

随着国民经济的快速发展，国内汽车保有量迅速增加，对高品质汽车板的需求日益旺盛。目前，板材表面光洁性、涂漆性能是影响汽车外板关键因素，尤其是中高档轿车，外板材料必须达到 O5 级表面水平（O5 级别要求钢板表面无任何缺陷）。因此，控制汽车板材表面质量是钢铁企业生产中最重要的技术之一。当前高等级的汽车板生产难度极高，主要是存在以下三个难题：（1）汽车板浇铸过程中水口结瘤物严重，影响汽车板质量与正常生产；（2）连铸结晶器液面波动引起的界面卷渣缺陷；（3）大尺寸夹杂物及液态保护渣易出现在铸坯表层。当前普遍采用铸坯表面扒皮方法降低缺陷概率，然而此种方法耗费大量人力、物力，且不能从根本上解决高等级的汽车面板缺陷问题。因此，控制汽车板表面缺陷是打造高端 O5 板、实现高效节能稳定生产需解决的关键问题。（1）汽车板钢连铸浸入式水口结瘤控制技术。汽车板钢 RH 精炼过程加入铝粒，脱除钢中[O]含量，生产 Al 3 O 2 夹杂物，在后续工艺中采用控制精炼渣系、提高软吹时间、防止二次氧化等手段，减少钢液中夹杂物含量。在实际连铸生产过程中，Al 2 O 3 仍频繁的造成水口结瘤，影响正常浇铸。在水口结瘤物中发现，水口内壁结瘤物中普遍存在大量的凝固钢，从而加剧水口堵塞的速度。本项目提出水口结瘤控制技术，在浸入式水口附近采用电磁加热技术，通过调整电流频率和强度，在水口内部附近产生高频交变磁场，诱导此区域产生大量的焦耳热，提高水口内壁温度，避免由于钢液滞留造成的凝钢现象，降低水口堵塞几率，避免由于偏流现象导致的界面卷渣行为，改善铸坯表层质量，提高高端汽车板生产节奏的稳定性。（2）连铸结晶器界面卷渣控制技术。通过改变浸入式水口类型、浸入深度、吹氩流量等操作参数可以改变连铸结晶器内单环流—双环流流动行为，从而改善界面波动，降低卷渣概率。当前研究吹氩条件下结晶器钢液流动行为，普遍通过水模型进行物理模拟，而对实际生产过程中钢渣界面的波动行为研究很少。因此在实际生产过程中，仍频繁出现卷渣现象，遗留至铸坯表层附近，严重影响汽车板的正常生产。本项目采用插钉板实验，实验测量浇铸过程中钢渣界面形状和流速分布，确定获得钢渣界面的传输行为。通过优化操作工艺参数，实现连铸结晶器界面卷渣的有效控制。与国内研究相比，能够实现连铸结晶器液面波动行为的实际测量，测量结果更为准确直观，有效指导生产实践。（3）初始凝固钩尺寸控制技术。连铸结晶器弯月面附近，高温钢液与结晶器铜板接触良好，大量的凝固潜热瞬时释放，凝坯壳快速形成。在结晶器往复震动作用下，初始凝固坯壳被液态保护渣挤压向钢液内部弯曲，病形成初始凝固钩。在非正常浇铸条件下，初始凝固钩尺寸较大，对上浮的大尺寸夹杂物和液态保护渣有较强的捕获作用，造成铸坯表层夹渣而遗留至铸坯内部，并在后续轧制过程中极易形成汽车板表层缺陷。目前国内对弯月面附近初始凝固行为研究较少，开展凝固钩捕获大尺寸夹杂物与保护渣研究很少。本项目采用实验检测与数值模拟手段，研究结晶器弯月面附近凝固行为，研究凝固钩形成过程及大尺寸夹杂物迁移、捕获行为，分析关键工艺参数初始凝固行为影响，实现凝固钩尺寸的有效控制，降低凝固钩对夹杂物和保护渣捕获概率。

中试阶段/n该技术完成核心技术突破，形成了高效环保系列产品，全流程无废综合利用，且对施工人员无危害；打破了现有技术影响人体健康并造成大量废酸排放的技术弊端。该技术相关产品主要包括：金属表面处理剂、除油除污剂及清洗剂等，可用于金属制品酸洗预处理、五金件清洗、压滤陶瓷板清洗及日常油污清除等行业。市场预期：金属表面酸洗预处理行业在全国已形成万亿产业规模，产品已经过上百家现场试验，市场需求迫切，具备产业化推广基础，一旦技术得以在业内推广，其经济、环保及社会效益巨大。