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丁文紅:不怕挑戰(zhàn) 與鋼鐵較勁32載

發(fā)布日期:2024-05-09  來源:湖北省科協(xié)調(diào)宣部、武漢科技報  


不怕挑戰(zhàn) 與鋼鐵較勁32載——記“國家卓越工程師”丁文紅

為企業(yè)解決難題,是丁文紅堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新和成果應(yīng)用的初心和動力。為此,她一次次走進(jìn)“挑戰(zhàn)區(qū)”,與鋼鐵“較勁”了32年。

1月19日,首屆“國家工程師獎”表彰大會在人民大會堂舉行,武漢科技大學(xué)材料學(xué)部丁文紅教授被授予“國家卓越工程師”稱號。這是我國工程師領(lǐng)域的最高榮譽(yù)。 

改變大型冷連軋技術(shù)依賴進(jìn)口的歷史

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二十世紀(jì)末,我國的大型冷連軋技術(shù)主要依靠進(jìn)口。當(dāng)時,學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為,冷連軋系統(tǒng)龐大而復(fù)雜,涉及的跨專業(yè)難題太多,難以實(shí)現(xiàn)自主技術(shù)集成。

“外國人能做到,中國人就做不出來?”懷揣著要為中國人爭口氣的激情,丁文紅主動請纓,與鞍鋼、中國一重的技術(shù)人員展開聯(lián)合攻關(guān)。

彼時鋼鐵生產(chǎn)供不應(yīng)求,面對鞍鋼數(shù)十億的投資和千萬職工的生產(chǎn)生活,這個秀氣的南方姑娘,頂著巨大的壓力,一年200多天呆在東北。白天,她在生產(chǎn)線上研究一個個設(shè)備的功能要求,在設(shè)備制造廠討論設(shè)計(jì)方案;晚上,她挑燈夜戰(zhàn),梳理工藝過程,確定設(shè)備連鎖條件,學(xué)習(xí)液壓、電氣、檢測儀表等相關(guān)專業(yè)知識,編制酸軋機(jī)組的機(jī)械——電器功能說明書。

經(jīng)過日復(fù)一日的堅(jiān)持和努力,4年后,建成了國內(nèi)首套依靠自主技術(shù)力量集成的大型冷軋寬帶鋼生產(chǎn)線。機(jī)組投產(chǎn)后,板型、厚度、表面質(zhì)量、成材率、能耗等指標(biāo),均達(dá)到或超過國際先進(jìn)水平,成本比國外進(jìn)口降低了一半,結(jié)束了我國大型冷軋機(jī)組依靠進(jìn)口的歷史。

該項(xiàng)目獲2005年冶金行業(yè)科技進(jìn)步特等獎、2007年國家科技進(jìn)步一等獎。丁文紅獲國家優(yōu)質(zhì)工程設(shè)計(jì)銀獎。這次成功讓她體驗(yàn)到個人理想和國家需求高度統(tǒng)一帶來的成就感?!皣?,我之所向”的鋼鐵報國之志,也深深地印刻在她的內(nèi)心深處。

之后,鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩、效益下滑,國家提出“加快高端鋼鐵材料和關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)”。丁文紅聯(lián)手寶鋼技術(shù)人員研制出國內(nèi)首套厚度下限為0.12 mm的極薄板雙機(jī)架平整機(jī)組,實(shí)現(xiàn)了高端冷軋產(chǎn)品的自主研發(fā),2010、2011年獲國家科技進(jìn)步二等獎;與合作伙伴共同研制出首套激光電弧復(fù)合焊機(jī),使該裝備的供貨價格由4500萬元/套降低至1500萬元/套,扭轉(zhuǎn)關(guān)鍵裝備受制于人的局面;帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出國內(nèi)首套小輥徑無偏距冷連軋機(jī),提升了鋼鐵行業(yè)在自主核心技術(shù)研制領(lǐng)域的話語權(quán)。

攻克殘余應(yīng)力調(diào)控世界難題

一次與“殘余應(yīng)力”的較量,讓她做出人生的重大改變。

二十一世紀(jì)初,高強(qiáng)鋼在加工過程中,由于產(chǎn)生殘余應(yīng)力容易出現(xiàn)畸變,導(dǎo)致我國工程機(jī)械行業(yè)所需的高強(qiáng)鋼產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。外商以25000-35000元/噸的高價向我國出口,嚴(yán)重制約了中國工程機(jī)械行業(yè)的國際競爭力。

面對這種被動的局面,不愿服輸?shù)亩∥募t多次深入鋼廠以及下游用戶,測試、分析、計(jì)算加工過程殘余應(yīng)力的演變規(guī)律,提出控制平整滯留區(qū)應(yīng)變量,利用矯直+平整的方式改善高強(qiáng)鋼殘余應(yīng)力分布的原創(chuàng)概念,研制出全球首個矯直平整系列成套技術(shù)及裝備。因?yàn)檫@次與殘余應(yīng)力的較量,激發(fā)了她探索殘余應(yīng)力的好奇心。

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殘余應(yīng)力,是在加工或使用過程殘留在材料內(nèi)部的力。它看不見、摸不著,但能致命。飛機(jī)、輪船、壓力容器開裂所造成的惡性事故,精密零件的精度不足,螺旋槳等關(guān)鍵部件的疲勞損傷等,都是材料內(nèi)的殘余應(yīng)力“作怪”。

殘余應(yīng)力研究是個“硬骨頭”。半個多世紀(jì)以來,各國研究人員圍繞該問題展開了深入研究,但在組織與殘余應(yīng)力交互作用領(lǐng)域尚未取得實(shí)質(zhì)性突破,導(dǎo)致淬火、回火過程的殘余應(yīng)力控制只能憑借經(jīng)驗(yàn),產(chǎn)品的形狀、尺寸精度、疲勞性能等都難以得到真正的控制,無法生產(chǎn)出高性能的基礎(chǔ)材料和產(chǎn)品。 

2016年,丁文紅調(diào)入武漢科技大學(xué)耐火材料與冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,挑戰(zhàn)高強(qiáng)鋼制備過程的“組織結(jié)構(gòu)與殘余應(yīng)力的交互作用規(guī)律”這個關(guān)鍵難題。

應(yīng)力“無影無蹤”,如何測量?材料表面的應(yīng)力還好測量,但是要測量材料內(nèi)的三維應(yīng)力才能獲取應(yīng)力分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。她帶著團(tuán)隊(duì)搭建應(yīng)變測量裝置,開發(fā)應(yīng)力反演計(jì)算程序。最難的時候,合作開發(fā)應(yīng)力算法程序的研究人員放棄了,她不得不自學(xué)軟件,反復(fù)調(diào)試程序,打通三維應(yīng)力表征的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

應(yīng)力表征只是應(yīng)力研究的基礎(chǔ)和手段,找到組織轉(zhuǎn)變對殘余應(yīng)力的影響規(guī)律是團(tuán)隊(duì)面臨的最大挑戰(zhàn)。沒有任何可以借鑒的參考文獻(xiàn),同行也善意地勸告“換一個研究方向”。但是,為了解決實(shí)際應(yīng)用中的難題,丁文紅帶領(lǐng)一群初生牛犢不怕虎的學(xué)生選擇了堅(jiān)持。

沒有數(shù)據(jù),他們通過一次又一次反復(fù)試驗(yàn)獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù),在雜亂無章的數(shù)據(jù)堆里找尋規(guī)律。他們不斷提出假設(shè),再設(shè)計(jì)試驗(yàn)去驗(yàn)證、分析。每一假設(shè)被證實(shí),都給整個團(tuán)隊(duì)帶來鼓舞和振奮。

經(jīng)過6年多的努力,丁文紅帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)逐漸掌握了高強(qiáng)鋼淬火相變過程殘余應(yīng)力的形成機(jī)制和回火過程殘余應(yīng)力的松弛機(jī)制,并圍繞高強(qiáng)鋼生產(chǎn)流程,開發(fā)出系列基于材料塑性行為重構(gòu)的殘余應(yīng)力調(diào)控技術(shù)。他們的研究成果助力中國鋼鐵企業(yè)“脫胎換骨”,制備出兩大系列二十余個品種的低應(yīng)力超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品,突破了四個世界之最:規(guī)格最薄、級別最高、強(qiáng)韌性最好、成型性最高。在寶武、河鋼、漣鋼、湘鋼、首鋼、新鋼、柳鋼等大型鋼鐵企業(yè)應(yīng)用,近3年新增利潤近16億元,并實(shí)現(xiàn)了向歐美等鋼鐵強(qiáng)國的反向出口。

屢次義無反顧地選擇“挑戰(zhàn)區(qū)”

翻看丁文紅的履歷表,發(fā)現(xiàn)她有多次義無反顧的選擇。而每一次選擇,都是走出“舒適區(qū)”,進(jìn)入“挑戰(zhàn)區(qū)”。

25歲,她從武科大冶金機(jī)械碩士畢業(yè),本來她可以留校當(dāng)老師,卻選擇到武漢鋼鐵設(shè)計(jì)研究院工作。三天兩頭下工廠,風(fēng)吹日曬雨淋,和生產(chǎn)一線的師傅們打交道。她說:“到一線才能發(fā)現(xiàn)真問題,科研成果才能更快地應(yīng)用?!?/p>

39歲,她擔(dān)任分公司總經(jīng)理,一年出差200多天,工作忙得連軸轉(zhuǎn)。她選擇攻讀工商管理碩士。在飛機(jī)上、火車上、候車室,丁文紅抓緊一點(diǎn)一滴的時間學(xué)習(xí)。她說:“不僅要懂技術(shù),還要懂管理,才能做好項(xiàng)目。”

41歲,已是教授級高級工程師的丁文紅,做了一個令很多人驚訝的決定——跨專業(yè)攻讀材料加工方向的博士。她跟著本科生上課,惡補(bǔ)專業(yè)知識;跟著研究生做實(shí)驗(yàn),學(xué)習(xí)新的研究方法。平時北京學(xué)習(xí),周末要趕回武漢處理工作,經(jīng)常乘坐當(dāng)天的最后一班飛機(jī)。她吹過冬日北京機(jī)場夜晚的寒風(fēng),看過武漢凌晨空無一人的街景。她說:“多學(xué)科交叉融合,能夠拓展思路,解決更多的難題?!?/p>

44歲,她選擇挑戰(zhàn)“殘余應(yīng)力”。有同事勸告她:“研究應(yīng)力,科研難度大,五年十年也不見得有成果。即便是有所進(jìn)展,由于殘余應(yīng)力是隱形技術(shù),也很難取得成就?!苯ㄗh她:“你有企業(yè)背景,做新材料開發(fā)更容易出成果?!彼f:“科研要解決實(shí)際問題,需要有人去探索、去鋪路。我們或許做不出成果,但是可以讓后人少走彎路?!?/p>

49歲,為了專心做應(yīng)力研究,她放棄企業(yè)高薪,作為普通教師調(diào)到武漢科技大學(xué)。在新的環(huán)境里,她沒有盲從地追熱點(diǎn)、趕風(fēng)口,也沒有過多考慮個人的成就和得失,專心“對付”應(yīng)力。她說:“希望用自己的研究成果幫助企業(yè)解決真正的難點(diǎn)和痛點(diǎn)?!?/p>

56歲,她獲得首屆“國家卓越工程師”稱號?!跋啾冗@個榮譽(yù),幫助企業(yè)解決難題最讓我高興?!倍∥募t說,“鋼鐵報國的‘接力棒’傳遞到我們這一代人手中,我們唯有不畏艱難、潛心研究,推動鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,鑄就科技強(qiáng)國、制造強(qiáng)國的‘鋼鐵脊梁’。”