М.А. Павлов – один из основоположников отечественной металлургической науки. Его основные труды посвящены теории доменного процесса, а также процессам в пудлинговых и мартеновских печах, в бессемеровских конвертерах и функцио-нированию различных топочных и нагревательных устройств. С самого начала самостоятельной работы на чугунолитейных заводах он детально изучал процессы плавки и прокатки чугуна. В результате ему удалось реконструировать пудлинговую печь и прокатный стан Кирсинского завода, что существенно повысило их производительность и качество металла. Заняв должность заведующего доменным производством Климковского завода, где была прекрасно по тому времени оборудованная химическая лаборатория, Павлов начал изучать состав газов, получаемых в газогенераторах пудлинговых печей при различных режимах их работы, и установил оптимальный размер агрегата. Результаты своих исследований он опубликовал в № 4 «Горного журнала» за 1891 г. Это была первая в России оригинальная работа, посвященная генераторному процессу. В том же году на заводе была задута домна, сооруженная по проекту Павлова. Чертежи этой первой из созданных им доменных печей вошли в его знаменитый «Атлас чертежей по доменному производству», изданный в 1902 г. и долгое время бывший главной настольной книгой металлургов.
В 1894 г. Павлов опубликовал в № 9 «Горного журнала» работу «Исследование плавильного процесса доменных печей» – первое изданное на русском языке теоретическое исследование теплового баланса доменных печей, работающих на древесном угле. По признанию самого Павлова, «Опубликование этого труда оказало впоследствии влияние на мою карьеру ученого».
Перейдя в 1896 г. на Сулинский завод, Павлов, прежде чем начать реконструкцию устаревших доменных печей, совершил четырехмесячную поездку в США, где подробно ознакомился с устройством и работой более тридцати доменных печей, выплавлявших чугун на антраците (до этого он в основном имел дело с чугуноплавильными печами, работавшими на древесном угле). В результате он пришел к выводу о преимуществе плавки на антраците и по возвращении приступил к проектированию и строительству на заводе антрацитовой домны новой конструкции. Кроме того, впервые в отечественной практике он применил на заводе методы скоростной реконструкции и ремонта печей, что позволяло сократить остановку печей всего до нескольких дней.
