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长江日报:丁文红:一次次为国研制出“争气钢”

作者:杨佳峰 程毓编辑:程毓发布时间:2025-03-08浏览次数:

丁文红教授(中)在慢拉伸试验机前指导学生科研实验。

长江日报记者高勇 摄

□ 长江日报记者杨佳峰 通讯员程毓

“三八”前夕,全国妇联发布2024年度全国三八红旗手名单,国家卓越工程师、来自武汉科技大学材料学部的丁文红教授荣列其中。钢铁行业男人居多,在钢花飞溅的生产线,这位柔弱的女性以其不畏困难的执着精神,被同事们称为“钢铁女侠”。

丁文红33年与钢铁为伴,协同攻关,先后建成国内首套大型宽带钢冷连轧机,研制国内首套极薄板双机架平整机组,实现了核心技术的自主突破。回到高校后,她又从产业创新转战科技创新,继续向低应力超高强钢的研发不断迈进。

■ 轧出A4纸厚度的钢板

上高中时,因为物理成绩较好,丁文红高考志愿选择了和力学有关的专业,后来她又一口气读完冶金机械专业的本科和硕士,1992年毕业后进入中冶南方工程技术有限公司的前身——武汉钢铁设计研究院,担任工程师,一干就是24年。

20世纪末,我国的大型冷连轧技术主要依靠进口。当时,学术界普遍认为,冷连轧系统庞大而复杂,涉及的跨专业难题太多,中国难以实现自主技术集成。早在1983年,冷连轧机就出现在国家“重大技术装备国产化”的文件里。但是,十多年过去了,国产化无一成功。

“外国人能做到,中国人就做不出来?”这个秀气的南方姑娘很不服气。丁文红主动请缨,与鞍钢、一重的技术人员展开联合攻关。

白天,她在生产线上研究设计方案;晚上,她挑灯夜战,梳理工艺过程。一年200多天待在东北,丁文红不得不长年将孩子委托给父母照顾。

4年日复一日的努力终于换来回报,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建成了。生产线投产后,板型、厚度、表面质量、成材率、能耗等指标均达到或超过国际先进水平,成本比国外进口降低了一半,结束了我国大型冷轧机组依靠进口的历史。该项目获2005年冶金行业科技进步特等奖、2007年国家科技进步奖一等奖。

随着钢铁行业产能过剩、效益下滑,国家提出“加快高端钢铁材料和关键技术的研发”。

“国之所需,我之所向。”丁文红再次迎难而上。2007年,她联手宝钢技术人员,研制出双伺服变增益轧制力控制技术,提升动态控制精度,并研制出国内首套厚度下限为0.12毫米的极薄板双机架平整机组,实现了高端冷轧产品的自主研发。

当堪比A4纸薄的钢板拿到手上时,丁文红的眼睛湿润了。“我国是钢铁生产大国,关键核心技术必须自己掌握。”丁文红说。

■ 挑战残余应力,熨平冷轧钢板

21世纪初,高强钢在加工过程中,由于产生残余应力容易出现畸变,导致我国工程机械行业所需的高强钢产品主要依赖进口,外商以25000~35000元/吨的高价向我国出口牟取暴利。

残余应力,是金属在加工或使用过程残留在材料内部的力。残余应力是影响基础材料组织稳定性和尺寸稳定性的关键因素,也决定了产品的质量、精度和关键领域的竞争力,是各国着力开发的隐形技术。

“应力的破坏性很大,可以让飞机坠毁、船体倾覆。它看不见、摸不着,但能致命。”丁文红介绍,2010年,国家进口1600万吨高强度钢,其中200万吨是用来做吊车起重臂的,“国外的钢材应力低不变形,而我们的材料容易变形。”

面对差距,丁文红独辟蹊径。她从力学与材料学的交叉领域展开系统研究,建立组织转变与材料局部塑性行为间的关联,首次发现了组织转变过程残余应力的形成机制和松弛机制,拓展了残余应力研究的新途径。

残余应力研究是个难啃的“硬骨头”。目前国内外多数技术都停留于应力表征和仿真计算,无法取得残余应力调控的关键突破。

一次又一次反复试验,在杂乱无章的数据堆里找规律。丁文红撕开了一道突破口,率先突破了淬火残余应力控制的卡脖子难题,并开发出系列残余应力的调控技术。该技术已应用于宝武、河钢、涟钢等企业,近三年新增利润15.998亿元,并将与首钢、湘钢展开深入合作,实现向欧美等钢铁强国的反向出口。

另一方面,丁文红还巧妙解决了高强度钢“难平整”的问题。“不是用蛮力,而是用巧劲。”丁文红采用改变钢材表面金属流动性来改变应力,调整上下板材面的金属流动性,改变应力分布,让高强度钢得以被“驯服”。

“我们不是最早研究的,但我们是最早解决问题的。”丁文红自豪地表示,他们制备出两大系列20余个品种的低应力超高强钢产品,创造了四个世界之最:规格最薄、级别最高、强韧性最好、成型性最高。

■ 为一个大目标,总经理回到了实验室

2016年10月,时任中冶南方工程技术有限公司轧机分公司总经理的丁文红,放弃了担任10年的总经理职位,回到母校武汉科技大学担任全职教授,这一年她49岁。

早在2008年,丁文红主动报考了北京科技大学金属材料加工专业的博士,求学于材料专家谢建新院士门下。她希望自己的机械专业背景加上金属材料加工专业的学习,可以更好驾驭相关研究。

“回到高校,并不是按照自己的兴趣来,而是抱着一种目的而来。”丁文红希望回到实验室后进行科技创新,带领团队选择从基础做起,从机理上进行探索。建立力学与材料学交叉融合的残余应力研究新途径,向低应力超高强钢的“四个世界之最”进一步迈进。

在武汉科技大学钢铁冶金及资源利用重点实验室,中走线切割机火花四溅,一场应力测试正在进行。

“用冷却液消除火花,以免钼丝融化。”博士生鲁小轩说。他在丁文红教授的指导下研究淬火过程中残余应力的形成机理,尝试边生产边调控的方式,通过冷却时间和冷却段的长度来控制残余应力。

“材料芯部的表面相变程度决定了后续应力的大小。”博士生颜城博正在测试回火残余应力的调控。一旁的丁文红教授表示,要消除残余应力,就要从回火工艺出发,对回火时间和温度进行调控,不同钢种调控温度不同……

翻看丁文红的履历表,发现她有多次义无反顾的选择。每一次选择都是走出“舒适区”,迎接新挑战。“越困难的事,她越有干劲。”同事们这样评价她。而在女儿眼中,“面对困难,妈妈从不服输”。

侠之大者,为国为民。回到武科大,丁文红的办公室和实验室经常灯火通明,从产业创新转战科技创新,“钢铁女侠”又有新目标。

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