编者按
科技创新是湖北的最大优势、“金字招牌”,打造全国科技创新高地是湖北肩负的时代重任。近年来,全省广大科技工作者锐意进取,勇攀高峰,涌现出了大量优秀的典型人物与团队。今年,东湖副刊推出“走近湖北科学家”系列报告文学,聚焦荆楚大地的科技之子、创新楷模,敬请关注。
33年,41本笔记,摞起来有1米高。
翻开每一本、每一页,都写满了公式与数据,像一串串跳动的音符。
封面磨损,边角卷起,镌刻着她与钢铁“较劲”的岁月。
她叫丁文红,武汉科技大学二级教授,首届国家卓越工程师、全国三八红旗手。
57岁的她,声音柔美,一副江南女子的温婉形象;然而,她数十年矢志与钢为伍,参与并见证了中国钢铁工业从跟跑到领跑的历程,这是中国科技工作者自立自强的缩影。
痴迷“力学之美”的女孩
乙巳蛇年三月的武汉科技大学校园,繁花似锦,透着静谧之美。钢铁大楼“丁文红教授工作室”里,键盘敲击声嗒嗒作响;距离学校10多公里外,武钢轧钢车间的轰鸣声日夜不息。
丁文红抚过泛黄的笔记本,1980年暑期的往事,再次浮现在她的脑海。
难学的力学,烦人的物理、化学,作为女孩的她却为之痴迷。“力学之美,让我感受到了学习的心流状态。”
科学的种子播撒在少女心田。
她从午餐费中挤出一角、两角……蝉鸣撕开热浪,汗湿的蓝布衫后背洇出盐霜,青山新华书店的玻璃柜台上,当硬币叮当坠入铁盒,12岁少女踮脚买下了自己心仪的科学书籍。
这年暑假,电视剧《血疑》传遍大街小巷,小文红却在为一道道习题忘记了酷暑的存在——“我喜欢这样的消遣方式,很享受解题的过程。”45年后,她回味着。
1985年,丁文红如愿考上中南大学冶金机械专业,4年后,又考上武汉钢铁学院(武汉科技大学前身)攻读硕士。
那个年代,钢铁是现代化建设的支柱,基建、工业、军事无不需要钢铁作为原料,钢铁人担负着民族复兴的重任。
1992年,丁文红进入武汉钢铁设计研究院,她笔下那些优美的力学公式,从此与钢铁洪流、民族复兴洪流共振。
“外国人能做到,中国人就做不出来?”
炼钢炉、轧钢车间……1600℃的钢水,与之相伴的往往都是一群“男将”。
不经意间,武钢的工人师傅们发现,一个身形纤巧的女子经常穿着工装,到车间拿着尺子描画图纸、测量数据。钢铁车间里,硕大的机械轰鸣运转,她像一只小蜜蜂,穿梭在冷峻的钢铁丛林中。
这一幕灵动、和谐,仿佛岁月燃情。
1993年,丁文红设计的夹辊被应用到了国外引进的一米七轧机系统上。这是她科研道路上从0到1的突破。“那种成就感,真的很美妙!”
此前,中国的冷轧薄板还全部依赖进口,轿车、家用电器的外覆盖件,无一不是“洋货”;中国的大型冷连轧技术几乎全靠进口,30多条冷轧线均是从日本、德国引进。1983年,冷连轧机被列入国家“重大技术装备国产化”文件。然而,10多年过去,无一成功。学术界普遍认为,冷连轧系统庞大复杂,跨专业难题太多,自主集成几乎不可能。
“外国人能做到,中国人就做不出来?”丁文红站了出来,初为人妻、为人母的她,主动请缨,与鞍钢、中国一重的技术人员联合攻关。
难题如山:跨专业的技术驾驭能力、缺乏可借鉴的技术资料、生产操作中的实际问题、安全连锁需求……每一项都足以让人望而却步。钢铁生产供不应求,鞍钢数十亿的投资、千万职工的生产生活,压力如山。
丁文红一年200多天泡在东北。白天,她在生产线上研究设备,在制造厂讨论设计方案;晚上,她挑灯夜战,梳理工艺过程,确定设备连锁条件,学习液压、电气、检测仪表等专业知识。
忍受着与孩子的别离之苦,她日复一日地研读、坚持、钻研;手磨出了老茧,黑眼圈深重。
4年后,国内首套依靠自主技术集成的大型冷轧宽带钢生产线建成。机组投产后,板型、厚度、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一半。
中国大型冷轧机组依赖进口的历史,就此终结。
捕捉钢铁的“隐形幽灵”
残余应力,是材料在加工或使用过程中残留在内部的力。它看不见、摸不着,却能致命。
钢铁残余应力是钢铁的隐痛,犹如“隐形幽灵”。飞机、轮船、压力容器的开裂事故,精密零件的精度不足,螺旋桨等关键部件的疲劳损伤,都是残余应力在“作怪”。
由钢残余应力导致的畸变问题,上世纪长期成为中国机械行业跨越发展的“拦路虎”。由此,外商以每吨25,000元至35,000元的高价向中国出口高强钢产品。
丁文红决心打破这一局面,执剑新的战场,捕捉钢铁的“隐形幽灵”。
残余应力研究是个“硬骨头”。半个多世纪以来,各国研究人员围绕该问题展开了深入研究,但在组织与残余应力交互作用领域尚未取得实质性突破。
她深入钢厂及下游用户,测试、分析、计算加工过程中残余应力的演变规律。淬火、回火过程的残余应力控制只能凭借经验,产品的形状、尺寸精度、疲劳性能等都难以得到有效控制。一次又一次失败,跌倒又爬起。
“研究应力,科研难度大,五年十年也不见得有成果,而且残余应力是隐形技术,很难取得成就。”有同事劝告她。“你有企业背景,做新材料开发更容易出成果。”有朋友建议她。
痴心不改的丁文红,脑海中浮现出各种残余应力呈现的“干面观音”,以及万种怪象。
“一定要突破!科研要解决实际问题,需要有人探索、铺路。我们或许做不出成果,但至少可以让后人少走弯路。”
17年,6000多个日日夜夜,丁文红把日子浸泡在实验室里,不追剧,也不旅行,她喜欢画图,喜欢参加技术会议,喜欢盯着机床加工,一干就是数小时。
在这一片科研“无人区”,丁文红从一个人孤军奋战,到带领团队执着前行。
由她和同事、12名在读博士研究生、18名硕士研究生组成的团队,以艰辛的实干点燃心中的报国梦想。
“苹果”落地了
残余应力,如梦似幻,如电光石火,难以捕捉。
丁文红从粉末状的钢粉材料入手,从晶体结构的微观世界里寻找力学规律,从柔软的钢板曲舞中寻求突破残余应力的生成机制。她提出了控制平整滞留区应变量,利用“矫直+平整”的方式改善高强钢残余应力分布的原创概念,并研制出全球首个矫直平整系列成套技术及装备。
解析法、应力强度因子计算……10个月里,她在电脑上将积累4年的残余应力数据进行上百次的思路假设、数据分析、验证,但结果不尽人意。
2020年前夕,她带着团队,守在实验室,将钢板回火升温处理,精心地观察、记录……团队分析内在原因时,发现一个“意外”:残余应力调控中,随着温度的变化,出现了波峰、波谷。
“为何跟业界、学界的共识不一样呢?”丁文红决定带着团队攻关,不放过这个“意外”。
接下来,他们6个月里进行了四轮实验,数据分析均验证了“意外”的存在。
丁文红团队终于揭开了残余应力与组织转变的“舞蹈规则”。钢的晶格在高温中扭曲、定格,而回火则像一场缓慢的释怀仪式,让应力在时间中消融。
350多年前,树上的苹果掉到牛顿面前,他悟出了万有引力定律。同样,700℃的钢花飞溅,1400℃的激光闪烁……“苹果”有一天砸到了丁文红头上。
那些“隐形幽灵”,在她与团队的努力下,终于无所遁形。
2020年10月12日,朝霞映照粼粼汤逊湖。在湖畔的家里,心力交瘁的丁文红铺上瑜伽垫,决定让自己放松,但突然有了点灵感,就赶紧回到电脑前,如此反复……窗外,晚霞与湖光一色。此刻,她惊喜地发现用“有限元”这一最笨也是最传统的算法,首次在自研的计算程序上得出了三维应力表征结果。
丁文红凝视着屏幕上跳动的三维应力云图——那是钢板内部无数“隐形幽灵”的具象化呈现。
“这是上天给我的最好生日礼物!”这天,她52岁生日,恰恰迎来了自己科研生涯的转折点,她开心得像个孩子。
这项成果,助力中国钢企“脱胎换骨”,从此掌握了“驯服幽灵”的密码。残余应力与组织转变的演变机制的发现,带来三年全国各大钢厂新增利润16亿元的喜悦。那些曾经依赖进口的高强钢产品,如今以世界最薄、最强韧的姿态,挺进欧美市场。
2024年1月19日,丁文红在北京出席了首届国家卓越工程师表彰大会,她平静地感受着庄严的氛围:“相比获得的荣誉,帮助企业解决难题最让我高兴。”
材料,材料!突破,突破!
异质金属复合材料制备技术,是丁文红团队的另一项前沿研究——这项技术,通俗地说,就是要尝试不同的排列组合,让不同的铁疙瘩能揉成一体。
“2025年,我们团队最大的期待,就是突破新能源发展中材料的难题。”丁文红说。
这又是一个没有人蹚过的“无人区”!
2025年2月下旬,丁文红带领团队奔赴武汉江夏、鄂州、宝武股份武钢公司,给一种新型复合材料刨光、焊接、热轧——
智能刨光,一行行一遍遍,似写诗行;激光焊接,一针针一缕缕,像汉绣刺画;热轧钢面,一圈圈一轮轮,如双手擀面。
团队熬了无数个日夜,孕育出这三块魔性材料,将在1200℃的熔炉里熬煎数小时,然后冷轧,熔铸成一块新的复合钢材。
猩红的铁块出炉,照亮了空旷的武钢中试车间。
“温度,注意温度!”“首道轧,1200℃;二道轧,830℃……”中试的复合钢材料,从升温炉移到冷轧车间,轧、夹、冷却,记录人员、测温人员跟着紧张跑动……
丁文红盯紧每一个环节,丝毫不敢松懈。
一个小时里,三块60毫米厚的“豆腐块”,被擀成了12毫米厚的长椭圆形“面饼”。
这是去年7月以来团队在这个车间组织的第二次中试。
这是又一项利国利民的重大科技攻关,她和众多院士团队保持合作——
“储氢罐体的材料,要加紧完成!”中国科学院武汉分院的院士来电催促道。
“储氢罐内巡检机器人,外衣要有耐受力,安全性要强,你研制的材料要跟上!”华中科技大学一院士团队叮嘱说。
轧在一起的钢板一旦中试完成,即可量产,从实验室奔赴储氢新兴产业,为科技强国增添硬核实力。
飞溅的钢花、滔滔的长江作证——丁文红,一个在不断勇攀高峰的“钢铁女侠”。
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