人物档案

桂卫华，我国著名的有色金属工业自动化专家，现为中国工程院院士，中南大学博士生导师。自1978年进入中南大学，桂卫华忙碌的脚步就从未停过。“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？”桂卫华这样解释自己的忙碌。他说，他的梦想是将中国建设成世界科技强国。

从工人到院士，从青丝到白发，桂卫华怀抱着科研许国的初心，怀抱着为祖国担当的使命，以大国需求为己任，以民族振兴为伟业，奋战在科研创新的最前线，攻坚克难，教书育人，一如他的名字所示：摘桂冠，卫中华！

啃下一块块“硬骨头”

桂卫华，名字听起来很豪迈、大气，但他的身形却很清瘦，身体也不是太好，“体检时，很多指标都在高限值”。

清瘦的桂卫华，竟铁齿铜牙，在几十年里率领团队，啃下了一块块“硬骨头”。

桂卫华的研究领域主要是有色冶金自动化。

提起自动化，人们往往容易想到生活中的场景。自动门、自动挡车、遥控器、智能手机……很简单嘛，哪是什么“硬骨头”？有色冶金领域里的自动化，跟人们想象的可完全不是一回事，不然，桂卫华也不可能成为我国自动化领域里的院士，而此前，这一领域的院士评选沉寂了10年！

难在哪？

在中南大学自动化学院，桂卫华给记者进行了这样一场“科普”——“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。”

记者听了还是一头雾水。

桂卫华进一步做了解释，加上认真阅读他近年的相关讲座和报告文稿，特别是2017年在国家自然科学基金委双清论坛上的报告《有色金属生产流程智能的若干问题思考——人工智能助力制造业升级》，我们终于明白，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多年居世界第一，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。”他的使命感油然而生。

30多年后，他在给“00后”大学生上党课时，阐释了他的“个人担当”和“国家担当”，他说：“只有我们每个人认真做好每一件小事，才能完成中华民族伟大复兴的梦想。”

桂卫华的“小事”，要真正做好简直比登天还难。

为什么这么说？

有色金属的冶炼及加工，多在高温、高压、密闭的冶金炉窑中进行。例如，当年“西南铝”生产大型高强度铝合金构件的淬火炉，设备是“国宝级”，在国务院还有备案，操作工人都是精选的。

20世纪90年代，“西南铝”承接了大型高强度铝合金构件的生产任务。但由于其形状复杂、成型精度要求高、变形力大、热处理难，加之构件制备装备的自动化技术跟不上，产品质量一直过不了关。

桂卫华和同事们临危受命，一头扎进了位于重庆的西南铝业集团。

“国宝”级的淬火炉里，一个小原件总是坏，导致淬火温差无法把控，产品质量上不去……一大堆难题让桂卫华和他的同事们痛苦不已。现场一次次的调研、测量、实验，一次次失败，又一次次重来。

桂卫华压力极大，整晚整晚睡不着。正是这个时候，1995年12月，妹妹打电话来了：“父亲胃癌晚期，可能不行了。”当时正是攻坚克难的关键时刻，桂卫华哪里走得开？“等等，等忙过这一阵。”他对妹妹说，仍然出发去重庆。那时通信不发达，等忙完手头的事，父亲已经走了。“我没想到这么快。”多年后，桂卫华回忆起父亲的去世，还是很难过和不安，身为长子的他没能送父亲最后一程。

终于，淬火炉上的小原件稳定了，但产品质量问题却没解决，特别是其质量的稳定性。而要解决这一问题，把铝合金构件送到炉内进行淬火时，就务必将炉内温差控制在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。试想一下，一间小居室，即便空调正常运转，也很难保证每一个角落都均衡控温，更何况是足足有几十层楼那么高、全封闭的淬火炉。

也不知熬过了多少个不眠之夜，桂卫华和他的同事们终于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，身形庞大、全封闭的淬火炉硬是乖乖“听话”了。“升温的曲线、精度、温度，都比他们要求的好。”他说，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，为相关企业成为波音公司的供应商提供了支撑技术，按当时的价格算，每年的经济效益就达2980万元，这项成果获得2007年度国家科技进步二等奖。

项目前后做了14年。

像这样为了国家的重大需求，动辄耗时几年甚至十几年的科研项目，像这样的“硬骨头”，过去几十年，桂卫华“啃”得太多太多了。

作为中国锌冶炼龙头企业之一的株洲冶炼集团，每年生产所用电费较高，桂卫华和他的团队又是一头扎进这个企业，用12年的时间，研制出分时供电的调度技术，以及与其配套的电解沉积过程电流密度、电解液温度及酸锌浓度的智能控制技术和锌电解生产工艺条件优化及电解液制备过程优化控制技术等。这一系列技术，获得2004年度国家科技进步二等奖。

在江西铜业集团，作为技术总负责人的桂卫华，和他的团队成员在铜冶炼生产全流程自动化关键技术及应用领域攻坚克难，研发的铜冶炼生产综合自动化系统，不仅提高了冰铜品位，降低了重油消耗，使我国闪速炉单台产能跃居世界第一，铜冶炼综合经济技术指标达到国际先进水平。这个项目荣获2010年度国家科技进步二等奖。

这些年来，桂卫华率领他的团队跑遍了全国大大小小的有色冶金企业，对中国有色冶金企业生产一线整体自动化装置情况了如指掌。在此基础上，他和团队成员围绕冶金过程的建模、控制和优化，展开了系统深入的研究，建立了复杂冶金过程智能集成建模与优化控制的技术框架，提出了一系列以智能优化方法为核心的集成优化控制技术，并成功应用在有色冶金企业的生产过程中。

桂卫华和他的团队，为有色金属工业实现跨越式发展，特别是在自动化技术的提升和自主创新领域作出了重要贡献。

攀登学术界的“珠穆朗玛”

如果说，过去几十年桂卫华和同事们一直是在“啃硬骨头”的话，那么，现在他率领团队做的事，则是攀登学术界的“珠穆朗玛”。

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，分别占钢铁综合能耗的60%～70%、钢铁工业总排放量的90%和钢铁制造总成本的60%～70%。如何将这高能耗、高排放、高成本的庞然大物做到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。

要想实现这个目标，首先得知道高炉运行时的各种参数。但是，如何监测这每天都在运行着的大型高炉？有专业人士说，对大型高炉炼铁过程运行信息进行监测，是这个领域的“珠穆朗玛”。

“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。桂卫华的博士研究生陈致蓬告诉记者，高炉空间密闭，炉顶温度在200?℃以上。像他们进行试验验证的广西柳州钢铁集团有限公司（以下简称柳钢）那座高炉，每10分钟投放70吨铁矿石，即使特制的内窥镜不被熔化，那如瀑布般倾泻而下的铁矿石也会把它砸得体无完肤，那漫天弥漫的粉尘更会让它“两眼一抹黑”。

其实，这一课题已在学术圈沉寂了近20年，甚至有人直言不讳——“要想解决高炉的监测问题，最好的方式就是不用高炉冶炼”。据美国学者说，10多年前，“美钢联”斥资3000万美元做过类似的研发，以失败告终。种种迹象表明，这不仅是“珠穆朗玛”，甚至是一条走不通的“死胡同”！

怎么办？

“做科研，没有一个问题是低垂的果实。如果很容易就能摘到果实，早在几十年前就被人摘了。”桂卫华骨子里藏着一股不服输的劲头，他打算“死磕”到底。

有没有另外一种可能，让“内窥镜”在大型高炉内找到“栖身之所”？

科学研究，很多都是在“死胡同”面前“死磕”着往前走而柳暗花明的，那最艰难的一步往往是成功的关键。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。即使吨量级铁矿石从高处降落，也不会砸到器械，又能实现对高炉料面的实时监测。

陈致蓬最先找到这块“宝地”，他提出要找企业合作进行试验。

“怎么可能？”“异想天开！”“太危险了。”团队成员一片质疑。

“要不让他试试？”桂卫华轻声说。大家用惊讶的目光望着他。陈致蓬都不相信自己的耳朵。尽管导师素有不服输的劲，有“死磕”的劲，但这次的“死磕”，搞不好就真的会“磕死”。

按照桂卫华团队的设想，他们将利用合作企业柳钢的高炉检修期——这个时间只有短短的20多个小时，在高炉上开个口子，将他们研制的“内窥镜”放进千辛万苦找到的那块“宝地”，此后高炉正常运行，“内窥镜”监测各项参数，并传送回计算机。

理论上很完美，但企业迟迟不敢答应。

为什么？

高炉上开口子？吃了豹子胆？！高炉内满是一氧化碳，如果一不小心气体泄漏，中毒者20秒内昏迷，90秒可致终身瘫痪。

没人敢开这个口子。

桂卫华豁出去了。他对团队成员千叮咛万嘱咐，一定注意安全！桂卫华及其团队成员与柳钢20多个部门的领导及相关技术人员进行多次研讨论证，讲意义、陈利害，并拍胸脯下保证。最后，在国家重大利益面前、国家重大需求面前，所有人都豁出去了。

那是2014年4月，陈致蓬记得很清楚，前一天他一晚没睡，从高炉上下来时，满身满脸的煤灰，甚至嘴里吐的口水都带有煤灰。可一直守在现场的桂卫华，看到计算机上传来“内窥镜”拍到的影像时，也不管学生身上灰呀土的，高兴地拉着他的手，像孩子一样跳起来。“平行低光损背光高温工业内窥镜”横空出世，可由此获得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。

这之后，每年柳钢的高炉检修期，桂卫华和他的团队都来做试验，“内窥镜”也不断得到改进。

【节选自湖南人民出版社《非凡十年——党的十八大以来湖南教育改革发展的生动实践》（原文刊发于《湖南教育》）】