王萬林：傳承與創(chuàng)新比翼 品質與環(huán)保齊飛

龐貝+楊進平

王萬林教授，現(xiàn)任中南大學冶金與環(huán)境學院副院長，鋼鐵研究所所長。2000年本科畢業(yè)于中南大學冶金工程專業(yè)，2003年獲得美國猶他大學冶金工程系科學碩士學位，2007年獲得美國卡內基梅隆大學材料科學與工程系博士學位。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)中心高級研究科學家。已獲國家優(yōu)秀青年基金、新世紀優(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)會先進青年工作者等獎項。主要研究領域：高溫過程、凝固、高溫熔渣、連鑄、煉鋼、電化學腐蝕等。

2015年4月18日下午，第三屆“魏壽昆科技教育獎”在北京科技大學頒獎。王萬林教授以其在冶金領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。當下，環(huán)境問題日益突出，人們環(huán)保意識日漸增強，如何處理好發(fā)展與環(huán)境的協(xié)調關系，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，擔負起中南大學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：通過冶金過程的優(yōu)化和新技術開發(fā)，最大限度地滿足相關產業(yè)對高品質冶金材料的要求；最大限度地減少冶金生產的資源和能源消耗，減少對環(huán)境的污染。

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

銳意創(chuàng)新，屢克科研難題

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

先進連鑄結晶器彎月面熱力學的研究：

彎月面是鋼液初始凝固的地方，它決定了最終鑄坯質量。由于結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行為的正確理解成為制約先進高效連鑄新技術發(fā)展的瓶頸。

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

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

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，其中輻射熱在結晶器內的彎月面處占據約為20%～50%。由于復雜的界面條件、瞬間凝固/熔化等特性的約束，使得對結晶器彎月面處輻射熱的計算和研究變得非常復雜。

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

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

研究成果還得到眾多學者的引用；此外，王萬林設計的“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生機理的研究：

連鑄過程中，鋼液既是凝固坯殼的生長點（將形成最終的鑄坯），也是各種表面缺陷的孕育地。因此，開展對結晶器內鋼液初始凝固行為的基礎研究，對優(yōu)化鋼液凝固過程和提高鑄坯的質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行為的研究，加上大量的技術創(chuàng)新，成功地實現(xiàn)了對結晶器鋼液初始凝固的有效熱模擬，并進一步闡明了鑄坯凝固組織結構—銅模溫度場—彎月面?zhèn)鳠帷B鑄工藝參數的相互復雜關系。

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驗工作，其對復雜的彎月面?zhèn)鳠帷T坯振痕—銅模溫場的相互關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研究作出了重大貢獻?！?/p>

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

冶金熔渣熱動力學的研究等：

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Tsukihashi教授以及韓國總統(tǒng)獎獲得者延世大學Min教授對高爐渣的動態(tài)化學性、轉爐鐵水脫磷過程中多相渣系脫磷機理、連鑄保護渣的結晶動力學和高溫熱力學行為進行系統(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，系統(tǒng)觀察研究了保護渣在不同條件下的結晶、相變、溶解和凝固等行為。在此基礎上建立起結晶動力學模型，預測不同條件下保護渣的結晶行為，使得研究和預測保護渣在不同條件下的動態(tài)結晶過程成為可能。

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

王萬林撰寫的保護渣結晶動力學理論也被眾多學者廣泛引用。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)境體系的復雜，使得對輸油管的防腐問題進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理展開研究。試驗結果發(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，支鏈及環(huán)境離子強度與腐蝕程度相結合，建立起了一個非常實用的防腐效率預測模型，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自由能的研究，從而建立了預測非離子表面活性劑CMC點的模型。該技術成果已發(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過程中的新技術新工藝開發(fā)，在鋼包精煉技術、夾雜物控制、中間包冶金、結晶器冶金、鋼液在連鑄過程中的流動行為優(yōu)化、結晶器保護渣傳熱行為、二冷工藝優(yōu)化、鑄坯質量控制等方面，在國內外處于領先地位。

傳承底蘊，培育創(chuàng)新團隊

中南大學是一所冶金學科優(yōu)勢明顯、教學科研實力雄厚的全國重點大學。中南大學鋼鐵冶金學科始于1956年，經過50多年風雨兼程，逐漸步入快速發(fā)展軌道。

2009年，王萬林被中南大學作為頂尖人才引進回國，組建鋼鐵研究所。

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

在他的帶領下，在他創(chuàng)新精神的感召下，研究所成長起一支適應專業(yè)培養(yǎng)目標和教學改革需要的專兼職相結合的研究隊伍，其中教授2名，講師3名 ，包含1名國家千人計劃學者，1名國家優(yōu)秀青年基金及教育部新世紀優(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。

研究所培養(yǎng)的人才畢業(yè)后均有良好的就學與就業(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院、加拿大macmaster、澳大利亞monash全額獎學金攻讀博士學位；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權局。

在王萬林的帶領下，經過近5年的發(fā)展，目前鋼鐵冶金研究所已與國內外包括美國卡內基梅隆大學、日本東京大學等高等院校，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系。

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