通讯员唐诗
在电渣冶金领域，长期以来存在着诸多难题困扰着从业者：高温且不透明的电渣冶金装置，使得内部关键的电极末端熔滴行为犹如神秘的 “黑匣子”，难以被直接观测，而酷热的环境也让精确测量数据变得异常艰难。然而，我校一支由张钰然、吴文洁、李宇超和田鹏程组成的本科生团队，却以无畏的勇气和创新的智慧，设计出一款具有开创性的低熔点透明模拟装置，成功打破了这一困境，为电渣冶金工艺带来了全新的曙光。
挑战催生创新灵感
电渣重熔技术作为制备高端特殊钢和合金的核心手段，在国民经济建设的诸多关键领域，如重大装备制造、国家工程建设以及国防航天事业中，都发挥着举足轻重的作用。其产品以高洁净度、均匀的成分和致密的组织结构而备受青睐，为国家的现代化进程奠定了坚实的材料基础。
然而，传统电渣冶金反应容器的固有特性 —— 高温环境与不透明的外壁，如同横亘在科研人员面前的两座大山，严重阻碍了对电极熔化末端熔滴行为的直接观察，进而极大地影响了工艺的优化与提升。
面对这一严峻挑战，我校的本科生团队敏锐地捕捉到了创新的机遇。他们决心通过创新设计，打造一款能够可视化观察高温过程的低熔点透明模拟装置。为此，团队成员深入钻研电渣冶金的基本原理：在水冷结晶器中，电流通过熔渣产生电阻热，进而熔化精炼金属或合金，最终凝固形成钢锭或铸件。基于这一原理，团队大胆采用创新思路，以低熔点的伍德合金（熔点仅为 70℃）替代高熔点的自耗电极，用透明的石英烧杯替换传统的铜质水冷结晶器，并用导电的 KCl 溶液模拟高温熔渣，成功构建起一个透明的电渣重熔体系。这一做法恰似飞机制造领域中的等比缩小模型实验，通过精巧的模型设计，将原本难以观测的关键过程清晰地呈现出来。
这一模拟体系的优势不仅仅在于能够重现实际电渣重熔过程中的诸多物理现象，如熔滴的形成与滴落过程、充填比以及渣池深度等参数的变化影响，更重要的是，借助透明的石英烧杯，这些复杂的过程能够被直观地展示和记录，为后续的工艺改进提供了极其宝贵的数据支持和直观的观察结果，为电渣冶金工艺的创新发展开辟了一条全新的路径。
携手攻克重重难关
回溯至 2023 年 11 月，团队正式组建，开启了这场充满挑战与希望的科研之旅。在最初的阶段，团队成员在指导老师曹玉龙的悉心指导下，全身心地投入到装置设计背景知识的学习中。通过老师提供的丰富文献资料，他们如饥似渴地汲取着知识的养分，持续学习直至 2024 年 2 月。
在此期间，作为团队负责人的张钰然积极发挥组织协调作用，组织召开了一次关键会议。在会议上，团队成员对项目进行了深入的讨论和理解，并明确了各自的分工：张钰然与吴文洁专注于电渣冶金及复合双金属的应用研究部分，而田鹏程与李宇超则负责装置及其创新点的介绍工作。寒假期间，团队成员丝毫没有懈怠，他们充分利用假期时间，完成了项目初版文书的撰写工作。返校后，他们与曹玉龙老师进行了全面而深入的讨论与修改，由张钰然负责对内容进行整合，并着手申报书的写作工作。随着比赛文件的正式下发，团队又根据文件要求，再次对文书进行了精心的调整和完善，最终形成了提交的参赛材料。
进入决赛阶段，新的挑战接踵而至。张钰然承担了 PPT 的制作与演讲稿的撰写任务。然而，由于团队在 PPT 制作和路演方面经验匮乏，她初次制作的 PPT 存在着诸多问题，如内容布局混乱、重点不突出、视觉效果不佳等。关键时刻，曹玉龙老师伸出了援手，给予了她耐心细致的指导。在老师的帮助下，张钰然逐渐掌握了制作美观、简洁且内容清晰明了的 PPT 的技巧和方法。同时，为了确保张钰然的演讲能够在正式比赛中严格符合规定的七分钟时限，曹玉龙老师带领项目团队在比赛前夕对 PPT 进行了多次反复的修改和优化，并通过不断的练习和试讲，精确地控制演讲时间，努力将其缩短至符合要求的范围内。在此过程中，田鹏程、陈彦霖、徐帆等同校其他团队成员也纷纷伸出援手，给予了张钰然大量宝贵的建议和支持。他们从不同的角度为张钰然提供思路和反馈，帮助她不断完善演讲内容和表现形式。正是在团队成员和老师的共同努力下，张钰然得以在正式比赛中呈现出精彩的展示效果，为团队赢得了荣誉。
此外，在实验材料的准备过程中，团队也遭遇了不小的波折。由于实验所需的材料需要向其他学院借用，这使得实验的顺利进行面临着一定的不确定性和风险。但是，团队成员并没有被困难吓倒，他们积极主动地与资环学院进行沟通和协调。经过多次诚恳的交流和协商，最终成功争取到了实验材料的支持，确保了实验能够按计划顺利开展。在整个项目推进过程中，团队成员之间紧密的协作和无私的互相支持成为了克服重重困难的关键力量。他们分工明确，各司其职，在各自负责的领域内发挥着专业优势，同时又能够在队友遇到困难时毫不犹豫地伸出援手，共同进步。正是这种团结一心、众志成城的精神，使得团队最终共同实现了出色的比赛成果，在全国大学生冶金科技竞赛的舞台上绽放出耀眼的光芒。
引领未来发展新方向
历经数月的艰苦努力和不懈探索，项目团队终于成功研发出了低熔点透明体系模拟电渣冶金装置。这一创新性成果不仅为电渣重熔相关知识的课堂教学提供了生动、直观的教学工具，极大地丰富了教学内容和形式，而且有力地推动了电渣重熔技术的相关研究向更深层次、更精准的方向发展。
在全国大学生冶金科技竞赛的激烈竞争中，“低熔点透明体系模拟电渣冶金” 项目凭借其独特的创新性研究思路、严谨科学的实验设计以及扎实可靠的科研成果，成功脱颖而出，荣获一等奖这一殊荣。
该创新项目在技术创新和实际应用方面均取得了令人瞩目的显著成果。在传统的电渣重熔导电回路方案制备双金属复合铸锭时，常常会面临辊芯过度熔化断裂的棘手问题，导致无法有效制备高质量的复合铸锭。而本项目通过低熔点透明溶液体系，深入解析了辊芯断裂的根本原因，并在此基础上对电路设计进行了大胆改进，创新性地运用导电结晶器，成功优化了渣池高温区的位置和辊芯表面的温度分布。经过大量的试验验证，这一改进方案的有效性得到了充分证实，为解决传统电渣重熔技术中的难题提供了切实可行的解决方案，为电渣重熔技术的进一步发展和广泛应用提供了崭新的思路和方法。
指导老师曹玉龙对团队的表现给予了高度评价和赞扬。他表示，在本次竞赛中，团队成员展现出了卓越的团队精神和科研素养。他们提前谋划、精心布局，分工明确、责任到人，踏实钻研、勇于创新，精益求精、追求卓越。师生之间进行了多次充分而深入的讨论交流，通过不断地优化和完善，使得作品的内容能够以最佳的方式呈现出来。最终，团队凭借着顽强的毅力和出色的实力获得了全国一等奖的优异成绩。这一过程不仅增进了学生们的专业知识和实践能力，更重要的是，在这个过程中锻炼了他们的意志品质和团队协作精神，激励着大家在未来的学习和工作中，继续努力拼搏，勇攀高峰，向着更好的自己、更美好的明天奋勇前行。他坚信，只要有充分的准备和不懈的努力，机会永远都会垂青于那些有准备的人。
