科研篇 | 中南大学桂卫华:攻坚克难不“松口” 力攀学术界的“珠穆朗玛”
来源:红网 点击次数:次 发布时间:2019年09月10日 作者:周丹 周承志
编者按:三尺讲台,诉不尽殷殷之情;四季晴雨,道不完拳拳之心……在这个金色的九月,我们迎来了第35个教师节。国将兴,必贵师而重傅。优先发展教育事业,加快教育现代化,办好人民满意教育,这是一个时代的使命和担当。为充分展现全省教育战线广大教师爱国奋斗、立德树人的精神风貌,大力弘扬尊师重教的良好社会风尚,红网时刻新闻策划专题报道《老师,您好!》,与您一同感受山高水长的“先生之风”。
中南大学教授、中国工程院院士桂卫华介绍团队研究成果。
桂卫华曾经获得的国家科技进步二等奖证书。
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红网时刻记者 周丹 通讯员 周承志 长沙报道
自1978年进入中南大学,桂卫华忙碌的脚步就从未停过,40多年寒来暑往,他从求学者变成执教者,从青葱年少走向人生新的风景。
他说,他一辈子只做了两件事,一是科研,一是育人。
9月3日,在第35个教师节来临之际,教育部公布了2019年“全国教书育人楷模”名单,中国工程院院士、中南大学教授桂卫华从全国众多候选人中脱颖而出,获评全国教书育人楷模。
“我们要加快建设制造强国,加快发展先进制造业,而一些发达国家又处处卡我们的脖子,我怎么停得下来?”69岁的桂卫华,这样解释自己的忙碌。从工人到院士,从青丝到白发,他怀抱着科研许国的初心,以民族振兴为己任,奋战在科研最前线。
桂卫华等在实验室打开了“大型高炉运行过程信息数字化监控系统”。
介绍柳州钢铁集团2号数字高炉的“工业内窥镜”原理和实际运行情况。
敢于向“不可能”发起挑战
桂卫华的研究领域主要是有色冶金自动化。
自动化?大家往往容易想到生活中的场景,自动门、自动扶梯、智能遥控……但是,有色冶金领域里的自动化,跟普通生活接触的“自动化”完全不是一回事。
桂卫华解释道:“简单地说,就是在工业生产中,如何使设备实现自动化,减少人为操作带来的质量不稳定、效率不高等问题,让生产过程最大限度地节约能源、降低能耗,最终实现绿色、高效生产。”
在实验室,桂卫华点开了“大型高炉运行过程信息数字化监控系统”,向红网记者展示并解释了“柳州钢铁集团2号数字高炉”的“工业内窥镜”原理和实际运行情况。
高炉炼铁是钢铁流程的关键工序,在钢铁制造过程中能耗最大、排放最多、生产成本最高,如何在这高能耗、高排放、高成本的庞然大物中节能减排和降本增效,是桂卫华及其团队近年来一直苦苦思索的问题。
要想攻克这个目标,首先得要监测并掌握高炉运行时的各种参数。“先搞清楚它的内部运行情况。”桂卫华对团队成员说,并设想着为高炉做一个“内窥镜”,对大型高炉关键参数进行高效、实时、可靠的监测。
高炉“内窥镜”,这可比做手术时的人体内窥镜难多了。高炉空间密闭,炉顶温度在200℃以上。即使特制的内窥镜不被熔化,还有吨量级铁矿石从高处降落可能砸到器械,还有那漫天弥漫的粉尘更会让它“两眼一抹黑”。
桂卫华和他的团队通过分析高炉炉顶粉尘分布机理,建立炉顶粉尘颗粒的运动轨迹模型,借助数值仿真技术终于寻找到一方“宝地”——在高炉炉壁上确实存在低粉尘区域,这便是近距离取像设备的最佳安装区。
“高炉顶端距离地面40多米,而且没有电梯,大家都劝他在下面等,桂老师执意踩着螺旋梯爬上去亲眼看看,”博士生潘冬回忆起四年前与老师前往柳钢进行高炉打孔实验时的场景,依旧印象十分深刻,“现场超过四十多度,环境十分恶劣,桂老师全然不顾,手里拿着煤气浓度检测仪坚定地踩着螺旋梯往上爬。桂老师求真务实的科研态度,他用实际行动为我们上了最好的一课。”
通过“工业内窥镜”桂卫华研究团队获得了较为清晰的高炉料面形状,大型高炉炼铁过程运行信息的高性能监测从理想照进了现实。“内窥镜”经过不断改进,至今已是第七代。
桂卫华率领团队啃下了一块又一块的“硬骨头”。
啃下一块块的“硬骨头”
桂卫华和他的团队所做的,是关系到我国能否实现制造强国的大事。
有色金属工业是制造业的基础产业之一,我国是有色金属工业大国。改革开放以来,经过几十年的努力,其产量和消费量连续16年居世界第一,但能耗、污染也相当惊人!与发达工业国家相比,我国在能耗利用、环境污染和矿物回收率等方面都存在较大的差距。造成这种问题的主要原因之一就是我国有色冶金自动化的水平低。
作为自动化专业的学者,桂卫华深感责任重大。“一定要用我国自身科技力量来提升有色冶金自动化技术水平。”这是他的使命感。
上世纪90年代,西南铝业集团承接了大型高强度铝合金构件的生产任务,但由于自动化技术跟不上,产品质量一直过不了关。桂卫华和同事们临危受命,一头扎进了企业。
要想生产出质量稳定的产品,就必须要将淬火炉炉内温差控制在3℃以内,否则,铝合金材料要不“烧死”,要不“结合”不好。然而,淬火炉是个庞然大物,地上30米,地下也有30米,还是全封闭,让它乖乖“听话”的难度可想而知。
14年间,一次次调研、测量、实验,一次次失败,又一次次重来,也不知熬过了多少不眠之夜,桂卫华和他的同事们成功研制出万吨模锻水压机和大型立式淬火炉智能控制方法。“升温的曲线、精度、温度,都比他们要求的好。” 桂卫华说,这项技术使我国大型航空航天构件制备自动化技术水平跻身世界先进行列,成果获得2007年度国家科技进步二等奖。
就这样,他带领团队啃下了一个又一个“硬骨头”:他带领团队研发了系列化的智能优化控制系统,成功应用于铜、铝、铅、锌等主要有色金属生产过程,解决了中国有色金属工业生产能耗高、资源消耗大和环境污染严重等瓶颈问题;
他建立了有色冶金过程优化控制的关键技术,可应用于大型锌冶炼电解过程的优化控制,降低吨锌电耗5%;
他还研发了铜冶炼全流程自动化关键技术,使中国铜冶炼的技术水平跃入世界先进行列……
桂卫华带领团队攻下一个又一个难关,各种奖励也纷至而来,他说:“搞科研工作的人,做成一件事,比获得嘉奖更开心。”