美钢联砸3000万美元没做成的高炉“内窥镜”,他带着学生在20小时检修窗口里装了进去
2014年4月的一天,广西柳州钢铁集团的一座高炉正在按计划检修。炉壁被切开一个口子,一个满身炉灰的年轻人从高炉上下来,紧盯着计算机屏幕——当炉内影像第一次清晰传回时,站在一旁的桂卫华拉住他,像孩子一样跳了起来。这个被他们叫作高炉“内窥镜”的装置,必须在二十多个小时的检修窗口里安装到位;炉顶温度超过200℃,炉内满是一氧化碳,稍有不慎就是事故。而类似的研发,美国美钢联公司曾斥资3000万美元,最终以失败告终。
一、从谷城公社到1978级研究生
1950年8月7日,桂卫华出生在湖北武汉。1968年12月,18岁的他下乡到湖北省谷城县新店公社,两年后又进入湖北省丹江铝厂,从工人干起。1972年4月,他被推荐进入中南矿冶学院(中南大学前身)工业企业电气化及自动化专业,成为一名工农兵学员;1975年10月本科毕业,他回到丹江铝厂当技术员。
1978年,恢复研究生招生的消息传来,在工厂干了三年的桂卫华重新考入中南矿冶学院,成为1978级硕士研究生。如今中南大学民主楼前立着一块翻开书本状的石碑,上面刻着“求实”二字,那是1978级全体研究生在入学三十年后送给母校的礼物,桂卫华正是其中一员。1981年硕士毕业,他留校任教;1986年4月,他被公派赴德国杜伊斯堡大学自动控制专业做访问学者,两年后如期回国。
二、十四年磨一炉:啃下“国宝”级淬火炉
有色金属冶炼多在高温、高压、密闭的炉窑中进行,关键参数测不到、控不准,长期卡住我国冶金工业的脖子。上世纪90年代,重庆西南铝业集团承接大型高强度铝合金构件生产任务,厂里的大型立式淬火炉是在国务院备过案的“国宝”级装备,操作工人都是精选的。可因为一个小元件总出故障,淬火温差把控不住,产品质量迟迟过不了关。
桂卫华带着团队扎进西南铝,现场调研、测量、实验,失败了重来,再失败再重来。这一扎,就是十四年。他们最终研制出万吨模锻水压机和大型立式淬火炉智能控制方法,使我国大型航空航天构件制备自动化技术跻身世界先进行列,为企业成为波音公司供应商提供了支撑技术,每年为企业创效2980万元。该成果获2007年度国家科学技术进步奖二等奖。
这样的“长线”项目,他经历了不止一次。在山西做乳化炸药全自动连续生产线时,团队住在远离县城的山村工棚里,天天靠酱油泡刀削面和馍馍度日,后来很长时间看到刀削面就反胃。凭着这股劲,他围绕锌电解、炼焦配煤、铜冶炼等过程接连突破:2004年“智能集成优化控制技术及其在锌电解和炼焦配煤过程中的应用”、2010年“铜冶炼生产全流程自动化关键技术及应用”先后获国家科技进步二等奖。三项国家大奖,全都落在有色金属生产现场。
三、给高炉装一只“眼睛”
高炉炼铁占钢铁生产综合能耗的六成以上,可高炉密闭运行,里面的情况只能靠间接推算。桂卫华想给高炉做一个类似医学检查的“内窥镜”。他的博士生陈致蓬建立炉顶粉尘颗粒的运动轨迹模型,靠数值仿真找到了近距离取像设备的最佳安装区。方案理论上完美,企业却迟迟不敢签字——炉内一氧化碳一旦泄漏,后果不堪设想。桂卫华带着团队与柳钢二十多个部门的负责人和技术人员反复研讨论证,讲意义、陈利害,最终拍板担责。
2014年4月,“平行低光损背光高温工业内窥镜”成功投用,大型高炉炼铁过程运行信息的高性能监测从设想变成现实。此后多年持续迭代,到2019年已是第七代。2021年11月,他和团队完成的“锌冶炼过程智能控制与协同优化关键技术及应用”获2020年度国家技术发明奖二等奖;在科技部公布的获奖项目目录中,桂卫华名列完成人首位。
四、一辈子两件事:科研与育人
“我一辈子只做了两件事,一是科研,一是育人。”桂卫华常把这句话挂在嘴边。他招学生最看重人品,对“德”的要求远高于技术。第一个博士生谢永芳家境贫寒,硕士一毕业便只身南下广州工作,桂卫华觉得好苗子放弃学术可惜,反复动员他回来考博;谢永芳入学后,他自掏腰包拿出两万元资助学费和生活,还用科研津贴一直帮到其博士毕业。1995年,学生阳春华刚评上副教授、开始独立承接项目,他天天跑去问进展、帮着做实验,甚至自己趴在柜子底下接电线。
四十余年教龄,他的学生里走出了中国工程院院士丁荣军,中国一汽总经理奚国华,中车株洲电力机车研究所总工程师冯江华,以及西南铝业、中铝中州铝业等企业的技术负责人。2007年他获评全国优秀教师,2019年获评全国教书育人楷模。作为学术带头人,他带领的科研团队2013年成为国家自然科学基金创新研究群体,2016年以整体优秀结题并获得基金委滚动支持。
“做科研,没有一个问题是低垂的苹果。”
“为国家搞成一件事,比得嘉奖还高兴。”
—— 桂卫华,中国青年报《为祖国而担当——记全国教书育人楷模、中南大学教授桂卫华》(2019年9月11日,央视网转载)桂卫华(1950年8月7日— )
籍贯:湖北武汉
学历:1975年中南矿冶学院本科毕业;1981年获中南矿冶学院工业自动化专业硕士学位;1986—1988年德国杜伊斯堡大学自动控制专业访问学者
身份:自动控制专家,中南大学教授、博士生导师,有色冶金自动化教育部工程研究中心主任
主要成就:创建以智能集成为核心的复杂有色冶金过程建模、控制与优化理论与方法,成果应用于铜、铝、铅、锌等有色金属行业大型企业;发表学术论文400余篇,出版专著5部
荣誉:国家科技进步二等奖3项(2004、2007、2010年度)、国家技术发明二等奖1项(2020年度);2009年何梁何利基金科学与技术进步奖、2012年湖南光召科技奖、2007年全国优秀教师、2019年全国教书育人楷模
当选院士:2013年,中国工程院信息与电子工程学部
结语
2014年高炉上那只“眼睛”传回的第一帧影像,如今已迭代到第七代;民主楼前那块“求实”石碑,也迎来了一届又一届年轻学生。从谷城公社的知青到丹江铝厂的工人,从德国进修的访问学者到中国工程院院士,桂卫华认准的道理始终朴素:国家需要的地方,就把问题一个个死磕到底。