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改革开放，炼铁交流得以蓬勃发展

中冶赛迪　项钟庸

改革开放，送走了萧瑟寒风，迎来了“东风从此，便薰梅染柳”万象更新。在改革的大潮中，全国人民开动脑筋改变现状，对那些不符合实践的办法予以淘汰、清理；改变了自我封闭的状态，广泛开展了学术交流，活跃了学术思想，激发了创造力。钢铁工业引进了大批新技术，了解了当今世界炼铁技术的发展方向，推动了炼铁交流和技术的进步。《炼铁交流》也随着这股强劲的东风茁壮成长。在炼铁技术进步中发挥了很好的作用。

现在许多年轻朋友希望能有机遇，有表现自己能力的机会。我曾经告诉他们：大家首先需要随时准备好，有了机遇有能力牢牢掌握；其次，机遇无处不在，有需要改变、改进的事物、工作都是机遇。

我1957年大学毕业到鞍山黑色冶金设计院，那时我们到鞍钢炼铁厂，当炉前工跟班劳动锻炼半年，那正是亲身体验各个岗位工人劳作的大好机会。激发了我1966年攀钢高炉设计中将矿槽下用称量车改为皮带供料改善劳动条件的动力及一系列创新。经历了“大办钢铁”，三线攀钢建设。对我很大启发的是60年代工人出身的第一机械工业部副部长沈鸿的一句话：“设计就是想办法。”我无论遇到什么工作都要动脑筋，并在各种方法中进行优化，提出更好的解决方案。

技术交流促进技术进步

我的成长与重视总结和技术交流是分不开的。记得1956年冶金部为了规整小高炉的炉型，《钢铁》杂志发动了小型高炉炼铁炉型的讨论。我与王至刚一起收集了一批小型高炉的炉型，进行数理分析得到一套炉型公式；再结合他们的实际生产情况及“经过火的洗礼”后的操作炉型，分析其中优秀者寻求其规律，再反复计算，历时三年推导出一套推荐公式。撰写了《小型高炉炉型的探讨》在《钢铁》1959年第2期发表，并成为炉型讨论的结论性文章。诸葛亮《诫子书》中说：“夫学静也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。”结果我们的文章在在1959年、1960年我国第一次编写自己的教科书及许多书籍所引用。自此以后，我一直注意收集高炉操作炉型资料，并应用到1994年我国第一座自主设计的宝钢3号高炉中获得高效、长寿的良好效果。

推广先进的技术思想

当我遇到重大问题，不能按照国人的“差不多”、“大概”，用点新名词来搪脱。往往教科书满足不了，就找杂志上相关的文章来解决，国内、国外、过期杂志，甚至几十年前的原著。相对来说，国外杂志往往能找到有启发性的内容。这可能是有些问题国外比国内发现得早些，更重要的是国外的技术思想比国内活跃，经常有讨论性的文章。例如，软熔带、中心加焦、Rist线图等等。又比如我在60年代末对济南铁厂的自身余热预热助燃空气热风炉引起了我的兴趣。因为热风炉用这种方式操作能够提高风温，节约热量消耗。而国外为提高热风炉的热效率和热风温度采用的交错并联等操作制度，用这些方法都不能用通用的方法进行解算。正好，那时全世界从事高炉热风炉的专家正在热议一种不稳定传热的基本理论是伟大的数学家傅立叶创立的，由德国热工专家、数学家豪森推导出来的解算公式。由于解算非常困难、复杂，他曾经动员了全家花费了几个月才把一组热风炉计算出来。因此长久以来，差不多一个世纪都没有人使用。就是要把它理解清楚，也要了解傅立叶函数，这是当今计算机专业考研前的必修课。而我们钢铁专业的学生学习的高等数学就比较浅显。对此难题更没有办法了。由于那时计算技术的发展，计算机解算能力的扩展，由于这种方法是从传热理论的基本规律出发，所以它摆脱了经验公式的局限性，能广泛运用于解算各种操作方式的热风炉，例如计算交错并联工作制度下的热风炉蓄热、放热过程中的变化。而豪森的理论是在1917年开始在德文杂志上发表的。于是我就去寻找他的原文。重庆是找不到的，于是到北京图书馆去找，由于这么久远的德文杂志在北京图书馆也很难找到，找来找去，找到北京图书馆另外存放在安贞里几座像庙宇的老杂志仓库，好不容易才找到1921年、1929年以德文发表的文章。阅读、理解这么高深的文章更是难事。那也只有踏踏实实学习数学，学习德文，用数学书、参考书、字典，还有一些研究文章，慢慢地啃。大约花了二年多时间，学习了傅立叶函数，终于有些入门。再琢磨着如何去解，结合有的文章上的图表，又花了约三年的时间，一个实例大约光是计算就花了半年，那些日子我天天哗哗地摇手摇计算机，可能有人都认为我‘疯’了，是个‘怪物’。大家逍遥自在，或者热火朝天、或激烈争斗。我却静静地躲在一旁拼命工作，干些大家认为没有意义的事情。荀子说：“不积跬步，无以至千里，不积小流，无以成江海。”功夫不负有心人，硬是把济南铁厂热风炉自身余热预热助燃空气的工作制度，炉内不同高度耐火砖格子砖的温度分布及其变化计算出来。等到文章在《钢铁》在发表那已经是1976年了。差不多也在这个时期英国约克郡大学计算机应用专业的惠林顿教授，编写了解算豪森的计算方法，把繁重的计算用计算机解决了。成为国际通用的计算方法。为了推广这个方法，萌生了写一本热风炉的书的想法。为了丰富这本书的内容，把世界上关于热风炉方面的研究和实际操作经验作一个全面的总结，编写时参考了近二百篇论文，其中翻译了近百篇。写成了《蓄热式热风炉》一书，于1987年由冶金出版社出版。时至今日，豪森的计算方法可能仅仅在大的钢铁设计院中应用，很多单位还没有能力。

科技健康发展

在上世纪70年代炼钢向奥钢联引进了氧气顶吹转炉，向德、日等国引进連铸、冷热連轧，甚至烧结机等等。他们的对外交往比炼铁要早得多，向世界先进技术学习要比炼铁早得多。而高炉炼铁为适应当时钢铁短缺的状况，一直以高强化、高利用系数被国人誇耀的，自我感觉良好故步自封。导致我国高炉的燃料比大落后于世界。古人云：“竭泽而渔，岂不获得？而明年无鱼。焚薮而畂，岂不获得？而明年无兽。”

炼铁技术进步的方向，有人认为是高产，这已经为高炉大型化所实现。我们认为，应该根据高炉炼铁的本质特征和依存条件决定：高炉炼铁过程的本质是高温火法冶金的还原反应，以及铁水与脉石熔化分离。高炉炼铁中焦炭起着骨架作用，保持料柱的透气性；又是还原剂和热源。可以说，没有焦炭就没有高炉。高炉的产品为炼铁提供了生产优质钢的铁源和热量。改革开放前夜，我国年产钢量约2300万吨。改革开放，重视科技工作，改变了万马齐喑的局面。以建设宝钢为契机，引进国外技术和装备，中国钢铁工业突飞猛进的发展，开始了高炉大型化，利用国外富矿资源，使高炉生产效率和指标大幅度提高。现如今已经达到年产钢10亿吨，占世界年产钢问题的60%以上；而高炉燃料比高于世界先进水平约10%~20%。从钢铁工业的基础－资源来说，国内资源已经不能支撑，铁矿石进口量占总需要量的75%，焦煤年进口量7000万吨左右，因此节约焦煤应该是当今炼铁技术进步的方向。

我国钢铁工业的产能中重复建设严重，产品以中、低档为主。虽然每年出口5000万吨到1亿吨；可是进口高档钢材约3000万吨。由于产品的档次低，往往没有定价权，许多钢铁厂牌亏本的边缘；出口赚取的外汇不足以弥补进口的花费。可是，高炉炼铁“粗放型”生产习惯的影响：“以风为纲”、片面追求产量、高利用系数、高冶炼强度作为先进的标志。无视大幅度依赖国外资源，忽视节约资源和降低能耗。使得引进的高炉技术并没有充分发挥作用。

改革中的高炉炼铁　精益求精

在改革开放中，文化和文明双丰收；以及物质文明和精神文明都得到了发展。精神文明是物质文明的发展的先导和正确发展的基础；先进文化和先进的文明的特征应具备科学性、公益性和包纳性。如果过度重视物质，沉迷于物质的量，恐怕不一定对发展精神文明有利。因为，物质文明对于精神文明是把双刃剑。虽然我已经鲐背之年，无欲无求，可是国家肯定了我过去的业绩，我不得不将我的经验、余热奉献给炼铁事业。

当前我国钢产量飞速增长，产量已经达到10亿吨，而且更加依赖国际资源的形势下，而炼铁生产的指导思想仍然只注重产量。我们的指导思想应该更全面才能适应新时代的要求。在2004年编制国家标准GB 50427-2008《高炉炼铁工艺设计规范》讨论到高炉炼铁的生产技术方针时，专家们肯定了1964年冶金部提出的 “八字”方针对全面认识炼铁的积极意义，并且认为还应进一步强化。还应该更突出强调高效利用资源和能源，以及环境保护。作为建议对“八字”方针作适当调整，把“八字”方针中的“高产”，改为更为全面的“高效”，并增添了“环保”。因此《规范》提出了“以精料为基础，.全面贯彻高效、优质、低耗、长寿、环保的炼铁技术方针”，简称“十字”。使之更符合我国的节能、减排、重视环保的基本国策。

既然不使用“冶炼强度”那末如何在具体贯彻到操作中去，并寻求最佳的科学强化高炉的程度呢？要具体化，是非一日之功，精益求精地完善，煞费苦心；只有使用在实践中有基础，能从生产中有规律变化的参数，来寻求合理的表征方式、指标，首先，想到利用国际成功经验：国际上通用的透气性指数入手，于是收集了一大批高炉实际生产数据来进行回归分析，可是由于透气必指数的数值随高炉的容积大小变化，反复试验没有找到变化规律，因此无法使用；继而用炉腹煤气量和吨铁炉腹煤气量。它可以表征在风口前燃料燃烧所产生的高温炽热、高压，带有强烈还原性和鼓风动能的高能煤气。它是冶炼生铁所需化学能和热能载体，是炉内能量流的源头，是推动炉内所有传热、传质过程的源泉。为了更好地利用资源和能源，降低燃料比，必须抓住高效利用炉腹煤气这个纲。由于当今各国高炉的座数越来越少，可以对每座高炉的最大炉腹煤气量进行标定。可是我国高炉数以千计，怎样才能普遍运用呢？这又费了一番劲，把炉腹煤气量除以炉缸面积得到了炉腹煤气在炉缸断面上的流速，在当前原燃料条件下，它不会有多大的差异，并命名为炉腹煤气量指数χ_BG。为了证明这个参数的规律具有普遍性，不得不收集更多的实际生产数据来印证。这要感谢很多生产厂的支持，并证明在实践中能发挥作用。

炉腹煤气量有两个方面：炉腹煤气量指数χ_BG能反映炉内煤气的流速；吨铁炉腹煤气量v_BG能反映炉内还原过程还原剂和热能、化学能的需要量。在充分利用能量方面：最根本的是降低燃料比，充分利用高炉煤气的热能和化学能，必须提高煤气利用率η_co，降低吨铁炉腹煤气量v_BG；提高炉内煤气效率，从而提高炉缸面积利用系数η_A。两者存在着矛盾和统一的辩证关系。把这些指标用数理方法联系起来组成了评价高炉生产效率的方法。也是强化高炉冶炼的重要手段。并且建立起了它们的变化与高炉热平衡、物质平衡的关系，从而建立起评价高炉生产效率的新方法的强化理念的科学性。

为了贯彻“十字”方针，运用评价高炉生产效率的新方法，改变苏联落后的设计体系，建立中国新的高炉炼铁设计体系，在编写组的基础上组织了生产、科研、院校的50多位专家、教授撰写了《高炉设计－炼铁工艺设计理论与实践》，并在国家标准GB50427－2015《高炉炼铁工程设计规范》中，将新的高炉炼铁设计体系规范化。该研究成果《高炉低效低耗特大型高炉关键技术及应用》在2016年获得国家科技奖二等奖。

非常感谢目前绝大多数大型高炉已经按照“十字”方针来指导生产，在操作上也使用了评价高炉生产的新方法，高炉找到最优的操作制度，即获得燃料消耗最低的条件下，顺行最好，产量最高的炉况，并获得了良好效果。

由于使用燃料比、焦比低，炉内料柱的透气性、热量不充沛，热储备低；必须精心操作，防止炉况波动。为使操作者能有全面的操作思想，又从理论上解释这个评价新方法的科学性及其与高炉炉况的关系。关于这方面不是我的强项，只有顽强地学习，并与王筱留、张建良、徐万仁等教授、专家合作编写了《高炉高效低耗炼铁理论与实践》一书，关于编写此书的艰苦和动力，已略表在此书的后记中。编写此书的目的是愿与同仁们一起为降低炼铁燃料及能源消耗，改善环境添砖加瓦。

正值改革开放45周年，《炼铁交流》创刊15周年之际，望共同推进高炉低碳炼铁而努力！