武漢科技大學(xué)材料學(xué)部教授丁文紅：國之所需 我之所向
來源：好上學(xué) ??時(shí)間：2025-03-05
2月28日，武漢科技大學(xué)材料學(xué)部丁文紅教授被授予“全國三八紅旗手”稱號。去年1月，她被授予我國工程師領(lǐng)域的最高榮譽(yù)“國家卓越工程師”稱號。
改變大型冷連軋技術(shù)依賴進(jìn)口的歷史
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(shí)，學(xué)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。早在1983年，冷連軋機(jī)就出現(xiàn)在國家“重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化”的文件里。但是，十多年過去了，無一成功。
“外國人能做到，中國人難道做不出來？”懷揣著要為中國人爭口氣的激情，丁文紅主動請纓，與鞍鋼、一重的技術(shù)人員展開聯(lián)合攻關(guān)。
彼時(shí)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(gè)秀氣的南方姑娘，頂著巨大的壓力，一年200多天在東北。白天，她在生產(chǎn)線上研究設(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，編機(jī)械電器功能說明書。
在日復(fù)一日的堅(jiān)持和努力下，4年后，建成國內(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)組依賴進(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(jiǎng)、2007年國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。丁文紅獲國家優(yōu)質(zhì)工程設(shè)計(jì)銀獎(jiǎng)。這次成功讓她體驗(yàn)到個(gè)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(bào)國之志，也深深地印刻在她的內(nèi)心深處。
研制出全球首個(gè)矯直平整系列成套技術(shù)及裝備
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0.12mm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)，獲2項(xiàng)國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；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(jià)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；還帶領(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)。
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(jià)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(gè)矯直平整系列成套技術(shù)及裝備。
這次與殘余應(yīng)力的較量，激發(fā)了她探索殘余應(yīng)力的好奇心。
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(gè)“硬骨頭”。半個(gè)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。
“全力以赴，突破世界難題?！币粋€(gè)念頭悄悄在丁文紅腦海里萌生。2016年，她毅然放棄總經(jīng)理的職位，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(gè)關(guān)鍵難題。
有同行勸告她：“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。”有同事建議她：“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>
攻克殘余應(yīng)力調(diào)控世界難題
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(shí)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)。沒有可以借鑒的參考文獻(xiàn)，丁文紅帶領(lǐng)一群初生牛犢不怕虎的學(xué)生解決一個(gè)個(gè)難題。
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。每個(gè)假設(shè)被證實(shí)，都給團(tuán)隊(duì)帶來鼓舞。
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(gè)品種的低應(yīng)力超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品，突破了四個(gè)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。
“相比這個(gè)榮譽(yù)，幫助企業(yè)解決難題最讓我高興。”丁文紅說，“鋼鐵報(bào)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’?！?/p>
