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走上“院士专家红毯”的女科学家丁文红 工程问题向基础科研要答案

发布时间:2025年01月07日07:18 来源: 湖北日报

湖北日报全媒记者 张歆 通讯员 程毓

“国家鼓励女性科技人员承担更重要的角色,作为女性科研工作者,我希望我们国家可以涌现出更多杰出的女性科技人员!”1月6日,2025年湖北省科技创新大会召开,武汉科技大学丁文红教授走上红毯。她是我国首批“国家卓越工程师”,也是当天唯一一位走上“院士专家红毯”的女科学家。

做基础研究的企业工程师

丁文红和团队师生在实验室。(湖北日报全媒记者 张歆 摄)

1992年从武汉钢铁学院(武汉科技大学前身)冶金机械专业硕士毕业后,丁文红在武汉钢铁设计研究院(中冶南方工程技术有限公司前身)任职。2000年,她作为设备总设计师与鞍钢、一重展开联合攻关,建成了国内首套依靠自主技术力量集成的大型冷轧宽带钢生产线,在2007年,该项目获得国家科学技术进步奖一等奖。

2008年,已是教授级高级工程师的丁文红做了一个令很多人惊讶的决定——攻读北京科技大学材料加工方向博士。她的目标很直接——攻克轧钢残余应力的形成机理问题。

残余应力是加工过程残留在钢板内部的力,它们看不见、摸不着,但致命。残余应力大,钢板在使用过程中就易畸变,甚至断裂。上世纪七十年代,国际上连续发生多起飞机机身无故开裂导致的飞行坠毁事故,让控制残余应力走进科学研究的视野。传统的解决方法通常是将制成的钢板回火处理,此举可以让钢板内的部分应力松弛。

但是由于残余应力的形成及松弛机理尚不明确,且沿钢板厚度方向上的残余应力表征困难,导致高强钢制备过程残余应力失控,回火松弛应力通常基于经验。

有科研人员提示她:残余应力的基础科研难度大,五年十年也不见得有成果,你有企业背景,做应用性强、好出成果的新材料研发更有前途。

丁文红不愿意更换研究方向,她曾开发了矫直平整技术改良高强钢的平直度,但在应用跟踪中发现,这无法从根本上控制材料的畸变。关于残余应力的疑问在实践中不断累积,成为了她的“心结”。她说:“问题不解决,就一直在那里,我想知道为什么,就尽力去找答案,找不到也认了。”

要进步,就只能依靠自主创新



丁文红和团队师生在实验室。(湖北日报全媒记者 张歆 摄)

读博前几年,丁文红还在企业兼任管理职务,一年200多天都在出差,时间紧凑,心也很难静下来。2016年,她下定决心,进入武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室,一心扑在科研上。最难的时候,合作开发应力算法程序的研究员放弃了,她和团队不得不自学计算机知识,重新自己做。

博士生鲁小轩本科是材料成型及控制工程专业,考研时机缘巧合进入丁文红课题组,首次接触到“轧钢”,他的第一反应是:轧钢是什么。

“丁老师招学生,最看重学生能够静下心来做事情。”鲁小轩看了一年文献,理解轧钢,期间自学编程语言,在团队中承担部分开发计算程序测量应力的科研工作。

2021年前后,他阅读到一篇介绍应力算法的外文文献,就研究中的困惑写邮件咨询三位国外专家,满心期待回复,却落了空。

他向丁文红倾诉自己的遭遇,丁文红笑了笑:“不回没关系,我们自己做。”鲁小轩后知后觉:对于外国学者,算法转化模型是“不传之秘”。

丁文红坦言,上世纪我国研究人员还能消化、吸收国外钢铁行业的先进技术,迎头赶超,进入新世纪,相关的可借鉴的资料几乎不会公开了,“要进步,就只能依靠自主创新。”

全力攻关5年后,团队首次发现了钢铁淬火相变过程残余应力的形成机制和回火过程残余应力的松弛机制,从而从根本上解决了相变应力无法控制的“卡脖子”难题。

基础科研的突破让她和行业的沟通更为密切,据此开发出的系列残余应力调控技术已应用于宝武、河钢、涟钢、新钢、柳钢等,近三年新增利润近16亿元,项目成果被中国钢铁工业协会、中冶集团评价为国际领先。

交叉研究解决实际问题

事实上,从生产线走进实验室,丁文红并不是“逞一时之勇”。在和鞍钢首次合作时,她就有进入高校深造的打算。

冷轧是钢材生产中最后一道工序,也最为关键,冷轧做得好不好,直接决定钢材能否盈利。2000年前,冷连轧机机组依赖全套进口,运行和调试依赖外国工程师,他们不在现场,设备无法启用。

为了扭转大型冶金装备受制于人的局面,1999年,鞍钢提出采用国内自主集成方式建设冷连轧机机组。项目承载了鞍钢数以几十亿计的投资和千万一线职工的生产生活,技术压力和心理压力都很大,面对这块“难啃的骨头”,年仅32岁的丁文红抓住机遇,挑起了重担。

“冷连轧机设备系统庞大复杂,涉及液压系统、电气控制、检测仪表等,除本专业的知识外,技术人员还要了解相关专业的关键知识以及与自己专业相关的知识,才能把各个设备衔接起来。”丁文红回忆,在冶金、机械、材料、计算机等多学科背景的支撑下,生产线终于落成了,但控制模型还是和德国厂商合作,几年后才全部实现了自主集成。

丁文红的父母是武汉科技大学研究中共党史的教授,从小就在校园长大,对学校过于熟悉的她,研究生毕业后一心想去社会闯荡,见见外面的世界。这次经历却让她转变了思路:要进一步在行业中走远,就必须学习其他学科的知识,没有比大学校园更好的学习科研环境。

重返高校后,丁文红以应用需求为导向,紧紧围绕企业生产中所面临的关键难题开展研究。在生产一线发现问题后,组织团队深入探讨,挖掘出现象背后的科学问题,再围绕这些基础问题展开系统研究,形成初步成果后再与现场技术人员充分结合,探讨应用实施方案。

寒来暑往,团队在生产线和实验室的调度中反复,度过一个又一个科研周期。

丁文红说,企业的经历让她了解生产一线的需求,高校能提供从事基础研究的科研环境,她很自然地把科研和生产线结合在一起,无论是基础科研还是应用科研,都是为了解决实际问题,“‘国家卓越工程师’荣誉是对创新技术解决实际问题的科研群体的鼓励,我有幸成为其中的一员,将会继续践行科研服务于应用中的难点和痛点,在应用中找到自己的科研价值。”

【责任编辑:杨威】

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