王萬林：傳承與創(chuàng)新比翼 品質(zhì)與環(huán)保齊飛

龐貝+楊進(jìn)平

王萬林教授，現(xiàn)任中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院副院長，鋼鐵研究所所長。2000年本科畢業(yè)于中南大學(xué)冶金工程專業(yè)，2003年獲得美國猶他大學(xué)冶金工程系科學(xué)碩士學(xué)位，2007年獲得美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)材料科學(xué)與工程系博士學(xué)位。師從國際著名冶金材料專家，美國礦物、冶金、材料協(xié)會（AIME）主席， 美國工程院院士Cramb教授。2007—2009年，曾就職于國際知名企業(yè)利潔時，任北美研發(fā)中心高級研究科學(xué)家。已獲國家優(yōu)秀青年基金、新世紀(jì)優(yōu)秀海外人才、湖南省杰青、魏壽昆冶金青年獎、TMS墻報競賽冠軍、中國金屬協(xié)會先進(jìn)青年工作者等獎項。主要研究領(lǐng)域：高溫過程、凝固、高溫熔渣、連鑄、煉鋼、電化學(xué)腐蝕等。

2015年4月18日下午，第三屆“魏壽昆科技教育獎”在北京科技大學(xué)頒獎。王萬林教授以其在冶金領(lǐng)域的卓越成績獲得本屆“魏壽昆青年冶金獎”。

冶金歷來是環(huán)境污染大戶之一。當(dāng)下，環(huán)境問題日益突出，人們環(huán)保意識日漸增強(qiáng)，如何處理好發(fā)展與環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，無疑成為冶金工業(yè)亟待解決與探討的問題。

2009年9月，王萬林教授回國，擔(dān)負(fù)起中南大學(xué)鋼鐵冶金研究所所長的重任。

王萬林所在的鋼鐵冶金研究所訂立了這樣的研究目標(biāo)：通過冶金過程的優(yōu)化和新技術(shù)開發(fā)，最大限度地滿足相關(guān)產(chǎn)業(yè)對高品質(zhì)冶金材料的要求；最大限度地減少冶金生產(chǎn)的資源和能源消耗，減少對環(huán)境的污染。

在這一目標(biāo)指引下，他帶領(lǐng)科研團(tuán)隊繼承了中南大學(xué)冶金專業(yè)深厚的學(xué)科底蘊(yùn)，不斷深入探索奮進(jìn)，使鋼鐵冶金學(xué)科開始在煉鋼與連鑄領(lǐng)域取得穩(wěn)固的進(jìn)步。

銳意創(chuàng)新，屢克科研難題

連鑄是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的最主要技術(shù)之一。王萬林銳意創(chuàng)新，屢克連鑄難題。

先進(jìn)連鑄結(jié)晶器彎月面熱力學(xué)的研究：

彎月面是鋼液初始凝固的地方，它決定了最終鑄坯質(zhì)量。由于結(jié)晶器彎月面處的高溫、振動、瞬間等特性，使得對其有效研究變得非常困難。因此對于彎月面處熱力學(xué)行為的正確理解成為制約先進(jìn)高效連鑄新技術(shù)發(fā)展的瓶頸。

王萬林在系統(tǒng)研究彎月面?zhèn)鳠岬幕A(chǔ)上，建立起紅外發(fā)射技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了對結(jié)晶器彎月面處熱流瞬時動態(tài)變化的實(shí)時觀測。使得在線研究彎月面處動態(tài)熔化、結(jié)晶、相變、凝固以及傳熱等高溫?zé)崃W(xué)行為成為可能，從而實(shí)現(xiàn)了對彎月面的有效熱模擬。

相關(guān)研究成果已在權(quán)威雜志發(fā)表文章12篇，并受到會議主席美國伊利諾大學(xué)香檳分校著名教授B.G.Thomas的高度評價：“您所建立的熱模擬技術(shù)是認(rèn)識和測量重要參數(shù)的非常有效的工具手段，可用來有效研究（彎月面處）基礎(chǔ)性質(zhì)以及對工藝進(jìn)行更好地預(yù)測，請您與我一起就您的研究工作保持長期的聯(lián)系與合作。”

目前，Thomas教授已同王萬林展開合作，共同培養(yǎng)一名博士生，合作撰寫一篇文章。

連鑄過程中結(jié)晶器輻射熱傳熱的研究：

傳熱是鋼鐵初始凝固中最重要的因素之一，其中輻射熱在結(jié)晶器內(nèi)的彎月面處占據(jù)約為20%～50%。由于復(fù)雜的界面條件、瞬間凝固/熔化等特性的約束，使得對結(jié)晶器彎月面處輻射熱的計算和研究變得非常復(fù)雜。

王萬林系統(tǒng)地研究了輻射熱在玻璃態(tài)、結(jié)晶態(tài)保護(hù)渣以及在渣膜與結(jié)晶器界面的不同傳輸方式，建立了結(jié)晶器輻射熱傳熱的計算模型；且探索了保護(hù)渣的動態(tài)熔化—結(jié)晶—玻璃相析出等對輻射傳熱的影響。

相關(guān)成果受到美國明尼蘇達(dá)大學(xué)榮譽(yù)教授R.J. Goldstein的高度評價：“在不同傳輸介質(zhì)中，王萬林研究了這些媒體的吸附系數(shù)、折射因子及反射系數(shù)等輻射傳熱性質(zhì)，其建立的多維折射—反射模型具有一定的影響性和獨(dú)創(chuàng)性。”

研究成果還得到眾多學(xué)者的引用；此外，王萬林設(shè)計的“過渡金屬氧化物：氧化鐵及氧化錳對連鑄輻射傳熱的影響”的墻報獲得了135屆TMS國際墻報競賽冠軍。

連鑄中鋼液初始凝固與連鑄振痕產(chǎn)生機(jī)理的研究：

連鑄過程中，鋼液既是凝固坯殼的生長點(diǎn)（將形成最終的鑄坯），也是各種表面缺陷的孕育地。因此，開展對結(jié)晶器內(nèi)鋼液初始凝固行為的基礎(chǔ)研究，對優(yōu)化鋼液凝固過程和提高鑄坯的質(zhì)量有著積極的的意義。

王萬林通過對中/低碳鋼初始凝固熱力學(xué)行為的研究，加上大量的技術(shù)創(chuàng)新，成功地實(shí)現(xiàn)了對結(jié)晶器鋼液初始凝固的有效熱模擬，并進(jìn)一步闡明了鑄坯凝固組織結(jié)構(gòu)—銅模溫度場—彎月面?zhèn)鳠帷B鑄工藝參數(shù)的相互復(fù)雜關(guān)系。

以上成果受到MMTB兩位評審人的高度評價：“這是一個非常有價值的實(shí)驗工作，其對復(fù)雜的彎月面?zhèn)鳠帷T坯振痕—銅模溫場的相互關(guān)系提供了寶貴的正確理解，這毫無疑問對連鑄初始凝固的基礎(chǔ)研究作出了重大貢獻(xiàn)。”

這一成果同樣受到其他國內(nèi)外同行的高度評價，并被應(yīng)用于寶鋼GA外板鋼、無磁鋼、冷作模具鋼、耐蝕鋼等多種先進(jìn)鋼材鑄坯質(zhì)量優(yōu)化的科研攻關(guān)中。

冶金熔渣熱動力學(xué)的研究等：

冶金熔渣在現(xiàn)代鋼鐵冶金中正朝著環(huán)保型、高效型及循環(huán)使用型方向發(fā)展。王萬林在此領(lǐng)域積極展開國際合作研究：聯(lián)合日本鋼鐵協(xié)會副主席、東京大學(xué)Tsukihashi教授以及韓國總統(tǒng)獎獲得者延世大學(xué)Min教授對高爐渣的動態(tài)化學(xué)性、轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷過程中多相渣系脫磷機(jī)理、連鑄保護(hù)渣的結(jié)晶動力學(xué)和高溫?zé)崃W(xué)行為進(jìn)行系統(tǒng)研究。近5年來已獲得4項國家國際合作項目的資助，并在國際冶金權(quán)威刊物上發(fā)表合作論文13篇。

王萬林通過創(chuàng)新熱電偶技術(shù)，系統(tǒng)觀察研究了保護(hù)渣在不同條件下的結(jié)晶、相變、溶解和凝固等行為。在此基礎(chǔ)上建立起結(jié)晶動力學(xué)模型，預(yù)測不同條件下保護(hù)渣的結(jié)晶行為，使得研究和預(yù)測保護(hù)渣在不同條件下的動態(tài)結(jié)晶過程成為可能。

這些技術(shù)加深了鋼鐵界對保護(hù)渣的相變、動力學(xué)過程的理解，提高了對連鑄保護(hù)渣體系的設(shè)計和控制能力。相關(guān)研究成果已發(fā)表在MMTB等國際權(quán)威期刊上。

王萬林撰寫的保護(hù)渣結(jié)晶動力學(xué)理論也被眾多學(xué)者廣泛引用。鑒于他在冶金熔渣方面的成果，2014TMS年會鋼鐵能源分會、第九屆國際熔渣、溶劑與熔鹽會議（Molten 12）大會組委會邀請他擔(dān)任溶劑與澆鑄兩個分會的主席，并在分會上作主題發(fā)言。

碳鋼輸油管的腐蝕是工業(yè)界中常見的問題。由于環(huán)境體系的復(fù)雜，使得對輸油管的防腐問題進(jìn)行有效研究面臨很大的困難。王萬林曾對低碳鋼輸油管腐蝕機(jī)理展開研究。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，金屬的防腐效率與表面活性劑（surfactant）在其表面的覆蓋的比率成正比。

他通過將表面活性劑功能團(tuán)，支鏈及環(huán)境離子強(qiáng)度與腐蝕程度相結(jié)合，建立起了一個非常實(shí)用的防腐效率預(yù)測模型，成果發(fā)表在MMTB等刊物上。他通過對非離子表面活性劑在金屬—液態(tài)表面之間的吸附現(xiàn)象的觀測，以及形成單層過程的熱動力學(xué)自由能的研究，從而建立了預(yù)測非離子表面活性劑CMC點(diǎn)的模型。該技術(shù)成果已發(fā)表在Corrosion Science等雜志上。

目前研究所致力于研究鋼鐵冶金生產(chǎn)過程中的新技術(shù)新工藝開發(fā)，在鋼包精煉技術(shù)、夾雜物控制、中間包冶金、結(jié)晶器冶金、鋼液在連鑄過程中的流動行為優(yōu)化、結(jié)晶器保護(hù)渣傳熱行為、二冷工藝優(yōu)化、鑄坯質(zhì)量控制等方面，在國內(nèi)外處于領(lǐng)先地位。

傳承底蘊(yùn)，培育創(chuàng)新團(tuán)隊

中南大學(xué)是一所冶金學(xué)科優(yōu)勢明顯、教學(xué)科研實(shí)力雄厚的全國重點(diǎn)大學(xué)。中南大學(xué)鋼鐵冶金學(xué)科始于1956年，經(jīng)過50多年風(fēng)雨兼程，逐漸步入快速發(fā)展軌道。

2009年，王萬林被中南大學(xué)作為頂尖人才引進(jìn)回國，組建鋼鐵研究所。

回國以來，王萬林承擔(dān)了包括中日韓政府間合作、科技部、國家新世紀(jì)優(yōu)秀人才基金、國家自然科學(xué)基金、湖南省重點(diǎn)科研等13個項目以及6項鋼鐵企業(yè)重點(diǎn)項目，已在國際權(quán)威期刊和會議上發(fā)表論文82篇，包括本領(lǐng)域頂級期刊論文20余篇，并在國際會議或知名大學(xué)作特邀報告25次，獲得國家優(yōu)秀青年基金、湖南省杰出青年基金、新世紀(jì)優(yōu)秀海外人才及TMS優(yōu)秀論文等獎項。

在他的帶領(lǐng)下，在他創(chuàng)新精神的感召下，研究所成長起一支適應(yīng)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)改革需要的專兼職相結(jié)合的研究隊伍，其中教授2名，講師3名 ，包含1名國家千人計劃學(xué)者，1名國家優(yōu)秀青年基金及教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才獲得者。

迄今為止，研究所培養(yǎng)了一大批高層次的專業(yè)人才，其中博士8名，碩士24人，本科人才更是不可勝數(shù)。

研究所培養(yǎng)的人才畢業(yè)后均有良好的就學(xué)與就業(yè)前景。其中，王萬林教授培養(yǎng)的3名碩士研究生分別獲得美國科羅拉多礦冶學(xué)院、加拿大macmaster、澳大利亞monash全額獎學(xué)金攻讀博士學(xué)位；兩人任職寶鋼，兩人任職中國第一重工業(yè)公司，一人任職馬鋼，一人任職長沙礦冶研究院，一人任職湖北省知識產(chǎn)權(quán)局。

在王萬林的帶領(lǐng)下，經(jīng)過近5年的發(fā)展，目前鋼鐵冶金研究所已與國內(nèi)外包括美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、日本東京大學(xué)等高等院校，以及美國鋼鐵公司、安塞爾米塔爾、寶鋼等著名鋼鐵公司建立緊密的合作關(guān)系。

研究所近幾年來承擔(dān)了多項國家及省部級項目，已申請國家發(fā)明專利17項，并在國際權(quán)威、重要期刊或國際重要會議上發(fā)表論文80余篇。在國內(nèi)和國際冶金界擁有一定的學(xué)術(shù)影響和學(xué)術(shù)聲譽(yù)，已成為國內(nèi)鋼鐵冶金領(lǐng)域的新生力量。