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【人物春秋】 巾帼院士倾心“极端制造”

作者:邓 栗 来源:《新湘评论》 发布日期:2018年09月11日 10时42分55秒 编辑:redcloud

  

  [人物档案]

  钟掘,女,汉族,1936年9月出生,1995年5月当选为中国工程院院士。现为教育部科技委副主任,国家学位委员会机械评审组副组长,国家科技进步奖评审委员会委员,中南大学教授、博士生导师

  钟掘院士承担《国家重点基础研究发展规划》项目、国家自然科学基金重点项目、国家重大科技攻关项目等近50余项,发表论文210余篇,出版专著4部。她创立的“极端制造”新概念,写入最新通过的《国家中长期科学和技术发展规则纲要》。她获国家科技进步一、二等奖3项;国家发明二等奖1项;国家发明专利7项;并获“何梁何利基金科学与技术进步奖”、“全国先进工作者”、“全国十佳女职工”等荣誉,被授予“国家有突出贡献科技专家”称号

  在人们的想象中,机械工程领域是一个充满“阳刚之气”的世界:庞大的机器隆隆轰鸣,生产车间钢花四溅。这些似乎都离女人很远。然而女科学家钟掘却恰恰是此行业的佼佼者,她是重型机械工程这个“阳刚领域”中唯一的巾帼院士。

  1936年出生的钟掘是河北人。乍见之下,你就会被她的开朗自信和渊博学识深深吸引,深深感染。她明亮的双眸,爽朗的笑声,敏捷的思维,智慧的谈吐,总是充满了年轻人的活力,令人如沐春风。

  谈起当初对事业的选择,钟掘眼里闪烁着快乐:那是50年代初,时值国家第一个五年计划即将启动,当时在北师大女附中读高中的钟掘在聆听了周恩来总理关于第一个五年计划的报告后,深深地为国家日新月异的发展建设所激动。总理报告中关于钢铁工业是国家的基础、机械工业又是基础的基础的话语拨亮了她心中的灯。她想:那么从基础干起应该是最重要的了。

  1955年,志存高远、风华正茂的钟掘在填报高考志愿时一心一意地选择了机械专业。这一年,她考入北京钢铁学院机械系,1960年毕业后分配到岳麓山下的中南矿冶学院(中南工业大学前身),从此,她开始了在冶金机械行业里忘我追求的奋斗生涯。

  挑战权威

  “科学需要怀疑精神。我从不迷信人家已经做完的事,总要通过亲手实践去发现新的问题。而且不达目的不罢休,再难也要干出个样子来,勇于向传统理论挑战,不对权威盲从。”钟掘如是说。

  20多年前,带领学生在洛阳铜加工厂实习的钟掘偶然听说某工厂从东德引进的800铝箔轧机在生产过程中出现非承载面失效的异常设备故障,影响了生产稳定和产品质量。当时在场的专家都感到惊讶,因为这的确是一个从未引起人们重视的、违反常规的现象。

  为什么会有这种现象?如何去消除这种现象?钟掘带着这个难题回到了学校。经过反复思索与观察测试,钟掘与合作者发现在轧机传动件非承载面严重损坏的同时,传动系统中存在负荷异常增大且力流反向等现象,这完全不同于传统的传动理论和通常的运行规律。经过力学分析和多次实验验证,他们查明了原因,提出并论证了金属箔带极限轧制传动系统中存在附加封闭力流和辊间变态驱动的新见解及定量判断。这一成果丰富了轧机系统动力学,发展了轧机诊断技术,形成了轧机驱动理论的新见解。钟掘与合作者就此发表的论文对传统传动理论提出了挑战,在当时国内冶金与机械学术界引起了轰动。

  迈出了可喜的第一步,钟掘又一次次地将上述理论成功应用于多种生产机械异常动力学问题的解决:

  武汉钢铁公司20世纪80年代从日本引进的1700热连轧机在日方主持调试时重要元件损坏,日方指责是我方工人操作和维护不当引起。钟掘闻讯后即与同行应用轧机驱动理论新成果对轧机机组进行故障诊断、测试、调控与论证,最后不仅查明了事故起因确是日方设计与调试不当所致,并且提出了排除故障的方法,同时据理向日方索赔。几番唇枪舌剑般的激烈论战,日本专家终于在钟掘他们无懈可击的论证面前承认失误,甘拜下风,赔偿了全部的经济损失。

  这一理论和技术在以后的多种应用中取得成功,并获得了显著的经济效益。1985年,这项成果荣获国家科技进步一等奖。

  1985年,刚刚破格晋升为教授的钟掘被授予了“国家有突出贡献的中青年专家”的称号。在荣誉面前,她十分平淡地说:“当初只希望尽力为生产解决问题,也没想要做成什么大事。这些成绩不是我一个人做的,是各方面支持、大家共同努力的结果。我不过是比较喜欢对不懂的事情寻根究底罢了。”

  痴迷创新

  1984年,钟掘承担了国家重点工程——2800热轧线改造的技术研究和优化设计任务。

  西南铝加工厂所使用的2800热轧线是有色金属系统最大的轧机,由第一重机厂仿照苏联技术制造,到20世纪80年代,其产能与产品质量都已远远不能满足现代经济发展的需要。国家计委立项,要求对其进行从工艺到设备的彻底改造。

  当时西南铝加工厂提出经改造后的轧机要将原来8万吨产能提高到27万吨,而产品质量要赶上当时的国际水平。改造量很大,预计的投资规模也很惊人,仅辊系改造德国专家的方案就要花上千万马克。但是国家要求以最短的时间、最少的投入达到最好的效果。这实际上是对当时的装备改造技术提出了一个极端的创新要求。

  面对难啃的硬骨头,怎样才能做到既达到提高产量和高品质的要求,又能最大限度地节省资金投入呢?

  当钟掘从最根本的测试入手。在经过反复的计算、论证之后,大胆否定了国内外权威单位的改造方案,提出一个立足现有设备能力、保证长远产能与技术水平、投入最少改造费用的设计方案。

  当钟掘与同事们在西南高原的雪夜为轧线的改造工程争分夺秒忘我工作时,1985年春节到了。除夕,厂领导和工人们为不分昼夜、废寝忘食的专家们准备了年夜饭。钟掘举起酒杯,眼里泪光闪动:“我们一定不辜负厂里的希望,让我们为成功举杯。”这项工程于1991年全面投产,年产能由原来的8万吨增加到27万吨,节省资金投入1亿多元。同时为国家形成了生产高性能特薄优质铝带材的生产能力和技术水平,改变了我国长期以来几乎完全需要进口的状况。1996年,这项成果荣获国家科技进步二等奖。

  钟掘没有为自己的成绩所陶醉,她在寻找和解决新的难题。80年代中期,湘潭铁钢公司的咽喉设备大型开坯轧机的机架出现宏观裂纹。轧机是否能够继续运转和运转寿命还有多长,全厂上下忧心忡忡。这无疑是一个直接威胁整个钢厂生产的严重问题。关键时刻钟掘和课题组的同事们迎难而上。通过现场测试、理论分析,他们创造性地建立了随机形状疲劳裂纹扩展模型,准确地预报了机架裂纹的扩展速度和机架带病运行的剩余寿命。在没有备件的情况下,为湘钢生产争取了一年的正常运转时间。

  “八五”期间,我国拥有亚洲唯一的3万吨水压机需扩大锻造能力。钟掘承担了将其增压为4万吨的改造工程研究与优化设计。从测试分析、整机论证,到改造方案的优化设计,钟掘推陈出新,作出了水压机可增压为4万吨的结论与分步实施方案。为了测试参数,辨识机械疲劳寿命,钟掘带领课题组连续半个月日夜开机监测。

  苦心人,天不负。难度极大的扩改工程终于成功了。这一技术解决了冶金机械改造、优化设计和运行诊断的系列问题,取得了显著的成果。1995年,这项成果荣获国家科技进步二等奖。同年,钟掘迈进中国工程技术界最高殿堂,成为我国机械专业领域第一位女院士。

  瞄准前沿

  “我们必须植根于中国大地,着眼于国际前沿,在原理层次上提出新问题、展开新课题。外国的先进产品我们要用自己的方法研发出来,这才是我们的自主,我们的创新。”为实现铝加工领域的大幅度跨越,钟掘从1986年开始投入《铝带坯电磁场铸轧装备与技术》项目的研究。

  当时由于经费困难和实验室条件的限制,在长达10年的项目前期研究阶段,课题组一直坚持在生活环境和工作条件很差的西北铝加工厂做现场实验。西北铝加工厂位于甘肃陇西,山上无树,河里无水,到处一片荒凉。他们吃的是窝窝头、土豆、咸菜。那里太阳辐射很强,外地人戏称这里的人个个“红得发紫”。

  更难开展的是研究工作。由于这个项目是原创性的,世界上没有任何现存的资料与经验可供借鉴,技术难度特别大。钟掘带领课题组殚精竭虑,顽强攻关,汇小流、积跬步,遥远的西北铝加工厂成了他们的另一个家。在无数寒冷的深夜,在机声轰鸣的车间,钟掘与大家争着值夜班,守机器。饿了,咬几口窝窝头,喝几口凉水。困了,裹紧工作服,就在板凳上打个盹……多少艰苦又难忘的日子就这样过去了。也正是在这样的日子里,钟掘的课题组一步步接近预期的目标。

  16年后,研究终于取得了重大成功:钟掘领头发明的铝板带材电磁场铸轧新技术与装备,创造了6项铸轧核心技术并已应用于数家企业。又是一项把整个工艺过程推向极端的重大成果。2002年,该成果荣获国家技术发明二等奖。

  2003年2月28日,钟掘出席了在人民大会堂召开的颁奖大会并接过江泽民总书记亲手颁发的获奖证书。载誉归来,钟掘内心十分激动:“国家给了我很高荣誉,我要加倍努力。”她指着获奖者与江泽民、胡锦涛、朱 基等党和国家领导人的合影,风趣地说:“你们看,站在国家领导人后面这排这个外套里穿着绿毛衣的便是我。事前曾经有人劝我穿红毛衣。我就估计女同胞大多爱穿红毛衣,所以刻意不随这个俗,穿了件绿毛衣,以便朋友们辨认。”说毕,她跟着大家一道大笑起来。

  钟掘的路是一条大胆跨越的路。她说:“在科学上要有所成就,就绝不能总跟在别人后面,而要处处争取领先。”在追求“制造之最”的梦想驱动下,钟掘锲而不舍地挑战机械制造工程的极限。

  2003年,钟掘参加国家中长期规划战略研究的“基础研究”与“制造技术”两个专题的研究与部分撰稿工作。根据国家发展战略目标对机械制造技术的需求,她创造性地提出了“极端制造”的概念,即在制造尺寸方面极大、极小;在制造环境方面极强、极弱;在制造系统方面实现新效应、新工艺、新技术,运用多种科学的前沿发现和技术极限,演变为制造技术与制造能力的极限,创造出极高性能的产品。

  2006年,“极端制造”新概念正式列入最新通过的《国家中长期科学和技术发展规则纲要(2006——2020年)》。“极端制造”技术成为国家制造业发展必须突破的方向。

  事业至上

  作为女性,钟掘端庄美丽;作为学者,钟掘才华横溢。在男性色彩很浓的重型机械工程领域,或许你最初会惊诧于她的女性身份和出众的容颜,但最终却是折服于她超群的智慧与能力。

  风风雨雨几十年,作为一名成就卓著的女科学家,钟掘是怎样走过不平常的人生道路?“干工作时从不甘心落在男同志后面,所以总是没有多少精力照料家庭。”应该说钟掘每取得一项成就,都得付出比男同志更多的代价,经受更多的考验。钟掘的两个孩子都是在半岁或一岁时就送到了在北京的奶奶家,儿子直到上小学才被接回父母身边。有一年钟掘带学生赴上海实习,恰逢爱人也出差,5岁的女儿无人照管。百般无奈之下,钟掘带着孩子踏上了旅途。到上海后,钟掘又咬牙把孩子全托到当地的街道幼儿园。环境生疏与语言不通使孩子又哭又闹,整整两个月,孩子天天吵着要妈妈,天天吵着要回家。

  孩子长大离开身边后,钟掘与爱人的日常生活更简单了。她说自己从不讲究养生之道,抽不出时间锻炼也不要紧,上班下班走路便是运动。但是简单不等于单调。钟掘是一个爱好广泛、情趣丰富的人。青年时代的钟掘皓齿明眸,能歌善舞。她好动爱玩,是学校女子体操比赛平衡木的第一名、北京市大学生舞蹈团的骨干。1995年,学校举办教职工歌咏比赛,身为院士、院长的钟掘还登台担任了机电学院代表队的领唱。

  钟掘说,她最看重的是能享受一种心态,一种宽松平和的心态,一种做了一件事便欣然自慰的心态。

  也许,正是因为有了这种境界和心态,女院士钟掘的事业才如火如荼,生命之树才常绿常青。

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