記者 夏傑生

　　2024年9月23日，中國金屬學會（原副理事長）專家委員會名譽委員王天義、學會副秘書長郝誌忠
、河南鋼鐵集團副總經理郭獻臻、江蘇南京華電節能環保股份公司總經理趙天鵬等一行，到訪河南鋼鐵豫興冶金節能技術有限公司（下文簡稱豫興冶金節能公司）

，豫興冶(ye)金(jin)節(jie)能(neng)公(gong)司(si)董(dong)事(shi)長(chang)李(li)鬆(song)出(chu)差(cha)，其(qi)接(jie)待(dai)工(gong)作(zuo)由(you)該(gai)公(gong)司(si)熱(re)風(feng)爐(lu)技(ji)術(shu)專(zhuan)家(jia)劉(liu)世(shi)聚(ju)主(zhu)持(chi)。雙(shuang)方(fang)就(jiu)熱(re)風(feng)爐(lu)係(xi)統(tong)節(jie)能(neng)減(jian)排(pai)重(zhong)大(da)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入(ru)的(de)交(jiao)流(liu)研(yan)討(tao)。專(zhuan)家(jia)委(wei)員(yuan)名(ming)譽(yu)委(wei)員(yuan)王(wang)天(tian)義(yi)（原副理事長）開門見山的表明：此ci行xing的de目mu的de有you兩liang個ge，一yi是shi期qi望wang在zai熱re風feng爐lu係xi統tong領ling域yu推tui廣guang成cheng熟shu可ke靠kao的de創chuang新xin節jie能neng技ji術shu成cheng果guo，實shi行xing強qiang強qiang聯lian合he，這zhe將jiang是shi節jie能neng技ji術shu實shi施shi領ling域yu大da的de突tu破po。二er是shi要yao落luo實shi2023年在京召開的熱風爐技術研討會“安鋼爐殼開裂改造經驗和降低熱風爐煤氣消耗”技術的實際投入使用情況。豫興冶金節能公司技術專家劉世聚就上述問題向到訪的三位領導作了全麵具體彙報。

　　科學解決爐殼開裂難題迫在眉睫

　　安鋼4747m³高爐熱風爐始建於2013年，投產至改造工作開啟時已基本運行10年。該高爐配置四座國外頂燃式熱風爐。其送風製度為二燒二送（交叉並聯）。其設置兩座頂燃式前置預熱爐對助燃空氣進行二次預熱，預熱後助燃空氣溫度最高420℃。單燒高爐煤氣，熱風爐設計拱頂溫度最高可達1400℃，煙道溫度最高400℃，設計最高風溫1300℃。

　　安鋼這組熱風爐運行兩年後的2015年，熱風爐燃燒室高溫區域爐殼出現縱橫焊縫開裂。並持續向焊縫兩邊10-15limifanweineimucaikuozhan，jinghanbuhewabuchulirengpinfankailie。refenglulukehanfengjihanfengzhoubianmucaiquyuzhengxianggangcaishixiaofangmianfazhan。yiyanzhongweixierefengluanquanyunxing。yinci，xiaochurefengluanquanyinhuanshiyiqiegongzuodezhongzhongzhizhong。tongshirefengluyuranshigongdingyebansuiyouchixukuata。quanweirenshifenxirenwei，refengluranshaoqimeiqipenzuibaozhensunhuaishizaochenggongdingkuatadezhuyaoyinsu。lukekailiecunzaianquanyinhuan，ranshaoqichixubaozhensunhuai。shangshuzongheyinsudaozhirefenglugongdingwendubudebukongzhizai1330℃～1340℃
，風溫控製在1180℃，送風壓力降至0.41MPa。這zhe就jiu導dao致zhi安an鋼gang出chu現xian了le產chan能neng不bu足zu，噸dun鐵tie煤mei氣qi消xiao耗hao居ju高gao不bu下xia
，成cheng本ben升sheng高gao，嚴yan重zhong影ying響xiang了le高gao爐lu熱re風feng爐lu節jie能neng風feng溫wen和he企qi業ye效xiao益yi等deng情qing況kuang的de發fa生sheng。因yin此ci解jie決jue這zhe組zu熱re風feng爐lu安an全quan隱yin患huan和he高gao消xiao耗hao兩liang大da問wen題ti迫po在zai眉mei睫jie。

　　conghongguanshangkan，muqianzaiwoguocaiyongtedaxinggaolupeizhidedingranshirefenglujigeyonghuwuyiliwaidouchuxianlelukeyanzhongkailiexianxiang，mianduituruqilaidelukedafanweikailie，shiyonghujijishuzhuanjiashushouwuce，juncaiqubuhan、貼鋼板補焊
、挖出焊縫損壞部位鋼板補焊、采取全部焊縫更換、lukejiabuxiugangfuhebangenghuanlukedengdengjishucuoshi
，danjunshouxiaoshenwei
，yirandaozhilukechixufashengkailielouqideweixianbiduan。bixuxunsucaiqubiaobenjianzhicuoshi，congjiegou、選材、安裝、防腐等環節迅速采取標本兼治的綜合措施，才能有效解決這些頑疾難題。

　　為了維護生產，減少損失，一些用戶 采取降低風壓使爐殼受力負荷降低到安全工作範圍
；降低拱頂溫度可降低燃燒期的氮氧化物、硫化物、氯化物等腐蝕介質的生成量。隻有這兩個問題都得到解決，熱風爐安全生產才能納入正常軌道。

　　借鑒西方理論結合東方實踐旗開得勝

　　早在上世紀70年代，豫興冶金節能總工程師符政學教授就特別關注熱風爐爐殼應力腐蝕開裂原因和研究采取相應的技術措施。尤其是1980年歐洲《鋼鐵工程師》雜誌第一期第43-48頁刊登的熱風爐應力腐蝕開裂文章，引起了符政學教授的高度關注。因為該文章詳細分析了歐洲129座(zuo)大(da)型(xing)高(gao)爐(lu)熱(re)風(feng)爐(lu)爐(lu)殼(ke)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)形(xing)成(cheng)的(de)機(ji)理(li)
，其(qi)中(zhong)指(zhi)出(chu)的(de)應(ying)力(li)和(he)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)腐(fu)蝕(shi)是(shi)導(dao)致(zhi)爐(lu)殼(ke)開(kai)裂(lie)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。文(wen)章(zhang)對(dui)應(ying)力(li)的(de)產(chan)生(sheng)和(he)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)的(de)產(chan)生(sheng)做(zuo)了(le)詳(xiang)細(xi)的(de)研(yan)究(jiu)分(fen)析(xi)說(shuo)明(ming)
，並(bing)提(ti)出(chu)一(yi)係(xi)列(lie)措(cuo)施(shi)避(bi)免(mian)爐(lu)殼(ke)的(de)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)。這(zhe)一(yi)係(xi)列(lie)理(li)論(lun)及(ji)預(yu)防(fang)措(cuo)施(shi)令(ling)符(fu)政(zheng)學(xue)驚(jing)喜(xi)地(di)親(qin)自(zi)一字一句地將原文章進行了翻譯，翻譯手譯本共計21頁（歐洲《鋼鐵工程師》雜誌和符政學翻譯該文章手譯本完好保存在豫興冶金節能公司檔案中），這是我國最早也是迄今為止持續44年以上 拚盡全力研究熱風爐爐殼應力腐蝕開裂的唯一文字記錄和報道。由於上世紀我國熱風爐風溫還處在1050℃-1150℃送風區間（鮮有1200℃），而風溫低壓力低爐殼開裂尚不常見，但符政學教授的研究一刻也沒有停止，直到時隔30年後的2010年，山西建邦鋼鐵集團通才工貿有限公司籌建1860m³高爐配套的高壓高風溫頂燃式熱風爐時，該公司自上而下對節能高風溫要求異常高漲
，結合此前在該公司2座450m³高爐配套豫興冶金節能公司擁有的豫興懸鏈線頂燃式熱風爐取得了結構穩定高風溫的良好業績和成果，該公司總裁和技術專家決策層決定1860m³高爐配套豫興懸鏈線頂燃式熱風爐，設計風溫1320℃（見2013年網上有關此文章報道），送風時間60分鍾，風壓0.454Mpa
，配置4座熱風爐
，兩座預熱爐，空氣預熱溫度大於450℃
，在設計這套頂燃式熱風爐時，符政學提出，要拋棄現有引進國外且主流頂燃式熱風爐的多個誤區
，采取下列創新舉措就能出奇製勝。

　　一是拋棄頂燃式熱風爐無一例外采用的具有焊接瑕疵、焊接氣孔、熱脆、冷脆特性的普通Q345C碳鋼，優化設計為具有韌性強、具有良好焊接性能的Q345R壓(ya)力(li)容(rong)器(qi)優(you)質(zhi)鋼(gang)做(zuo)熱(re)風(feng)爐(lu)爐(lu)殼(ke)，抵(di)禦(yu)焊(han)縫(feng)質(zhi)量(liang)瑕(xia)疵(ci)導(dao)致(zhi)的(de)應(ying)力(li)及(ji)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)的(de)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)。這(zhe)也(ye)是(shi)借(jie)鑒(jian)歐(ou)洲(zhou)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)經(jing)驗(yan)和(he)自(zi)主(zhu)研(yan)究(jiu)完(wan)善(shan)防爐殼(ke)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)成(cheng)果(guo)在(zai)我(wo)國(guo)首(shou)次(ci)高(gao)規(gui)格(ge)高(gao)質(zhi)量(liang)設(she)計(ji)應(ying)用(yong)。時(shi)任(ren)山(shan)西(xi)建(jian)邦(bang)鋼(gang)鐵(tie)集(ji)團(tuan)公(gong)司(si)總(zong)工(gong)程(cheng)師(shi)的(de)武(wu)會(hui)卿(qing)非(fei)常(chang)認(ren)同(tong)符(fu)政(zheng)學(xue)教(jiao)授(shou)提(ti)出(chu)的(de)設(she)計(ji)理(li)念(nian)，爐(lu)殼(ke)材(cai)質(zhi)理(li)所(suo)當(dang)然(ran)選(xuan)擇(ze)了(le)Q345R壓力容器優質鋼
；

　　二是熱風爐不采用結構複雜，且受力不合理

、應力集中的保齡球式小帽子頂燃式熱風爐，選用結構簡單，受力合理
，國外普遍使用長達60年高風溫驗證的懸鏈線拱頂結構和爐殼結構

，這一設計理念是避免爐殼應力腐蝕開裂的一個重要環節
；

　　三是廢除了頂燃式熱風爐爐殼規範計算公式的直徑乘以經驗模數公式，改為壓力容器公式結合經驗、爆炸負荷
、壓力、腐蝕係數
、焊縫係數
、夾角係數的綜合編程計算公式
，經反複實踐驗科學計算設計爐殼
；

　　四是在高風溫工況條件下
，一定會產生大量的氮氧化物、氯化物、硫化物等與助燃空氣中的水分、煤氣中的水分高溫蒸發形成蒸汽，在爐內外溫差工況環境下、形成冷凝水懸掛在爐殼內壁之上
，與上述腐蝕介質形成酸根腐蝕爐殼。富有研究  經驗的符總帶領豫興技術團隊采取了更加有別於采取的防腐措施（包括不鏽鋼襯板、防晶間塗料）徹底解決對爐殼焊縫更有效特殊防腐蝕技術。

　　上述技術措施在於2012年7月12日點火投產的山西建邦集團通才公司1860m³高爐熱風爐應用
，當年10、11月份實現兩個月平均風溫1314.7度(du)國(guo)內(nei)高(gao)風(feng)溫(wen)紀(ji)錄(lu)至(zhi)今(jin)沒(mei)被(bei)超(chao)越(yue)。這(zhe)是(shi)符(fu)政(zheng)學(xue)教(jiao)授(shou)曆(li)盡(jin)幾(ji)十(shi)年(nian)心(xin)血(xue)率(lv)領(ling)設(she)計(ji)研(yan)發(fa)團(tuan)隊(dui)依(yi)據(ju)借(jie)鑒(jian)西(xi)方(fang)理(li)論(lun)，結(jie)合(he)符(fu)政(zheng)學(xue)教(jiao)授(shou)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)與(yu)實(shi)踐(jian)，旗(qi)開(kai)得(de)勝(sheng)取(qu)得(de)的(de)首(shou)個(ge)重(zhong)大(da)創(chuang)新(xin)成(cheng)果(guo)。至(zhi)今(jin)12年過去了
，該高爐熱風爐爐殼都未出現絲毫龜裂網裂現象，熱風爐也穩定長壽。

　　而且，這是迄今為止我國第一例防應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)成(cheng)功(gong)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)項(xiang)目(mu)。為(wei)後(hou)期(qi)我(wo)國(guo)的(de)防(fang)熱(re)風(feng)爐(lu)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)和(he)開(kai)展(zhan)對(dui)目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)因(yin)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)而(er)開(kai)裂(lie)熱(re)風(feng)爐(lu)的(de)優(you)化(hua)改(gai)造(zao)工(gong)作(zuo)，提(ti)供(gong)了(le)科(ke)學(xue)的(de)有(you)據(ju)可(ke)循(xun)的(de)設(she)計(ji)改(gai)造(zao)依(yi)據(ju)。

　　創新之花延伸至特大型高爐熱風爐綻放

　　我國安鋼4747m³特大型高爐頂燃式熱風爐爐殼嚴重開裂後數年持續采用焊補
、補焊
、挖補等措施無法遏製爐殼繼續快列開裂，使豫興冶金節能公司人在建邦鋼鐵通才公司取得的創新成果有了千載難逢用武之地。與安鋼人經過兩年多六輪的技術交流，論證，考察使用豫興懸鏈線頂燃式熱風爐用戶的實際應用情況，最終於2022年確定其4747m³高爐頂燃式熱風爐爐殼開裂及降本增效的節能改造工作，委托豫興冶金節能公司優化設計改造。這一重大的光榮的重擔以符政學教授為首的豫興冶金節能公司挑了起來，該特大型高爐熱風爐改造的基本要求有下列五條：

　　一是將結構複雜應力集中保齡球式的結構優化為受力合理結構簡單的懸鏈線頂燃式結構；二是與安鋼鋼研所共同研發了性能優越於Q345R板材的AG490LK新精品鋼專用爐殼材料製品製作爐殼，材質的焊接性能和抗腐蝕性能大大提高
；三是在內部焊縫及熱影響區域采用了特殊防腐工藝技術
，徹底將高風溫腐蝕介質與爐殼焊縫及熱影響區域實施了隔絕；四是焊接過程中采取了多項消除應力措施；五是拋棄了經驗計算公式
，采用了綜合科學且實踐驗證的綜合計算公式確定爐殼幾何尺寸。上述技術措施優化改造方案得到了供需雙方全員通過。

　　2023年5月9日，河南鋼鐵豫興冶金節能技術公司與河南鋼鐵集團安鋼公司正式簽訂安鋼4747m³高爐頂燃式熱風爐爐殼開裂及降耗優化改造工程合同
，四座熱風爐在線改造總工期400天


，自2023年9月18日1號熱風爐正式打響改造第一槍起，曆經近100天緊張高效施工，於2023年12月25號烘爐結束
，1號熱風爐正式交付使用。2024年 3 月 23日啟動2號熱風爐優化改造，於6月25日烘爐結束投產，截至目前，改造後的風溫實現了1200℃-1230℃風溫的設計要求，單爐煤氣消耗每天降低5萬立方米，熱風爐全部改造完畢後，四座熱風爐每天可以降低煤氣消耗20萬立方米以上
，預熱及係統優化改造措施實施後，可實現噸鐵煤氣消耗降低80m³。安鋼4747m³高爐每天出鐵10500噸，按一年350天正常生產

，煤氣消耗可以節約2.94億立方米，按照每立方米煤氣0.10元市場價格核算，每年可以節省2940萬元。

　　在對安鋼4747m³特(te)大(da)型(xing)高(gao)爐(lu)原(yuan)頂(ding)燃(ran)式(shi)熱(re)風(feng)爐(lu)在(zai)生(sheng)產(chan)實(shi)踐(jian)中(zhong)總(zong)結(jie)查(zha)找(zhao)出(chu)來(lai)的(de)一(yi)係(xi)列(lie)技(ji)術(shu)缺(que)陷(xian)實(shi)施(shi)了(le)優(you)化(hua)改(gai)進(jin)之(zhi)後(hou)，專(zhuan)家(jia)們(men)認(ren)為(wei)
，該(gai)熱(re)風(feng)爐(lu)及(ji)爐(lu)殼(ke)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)將(jiang)會(hui)大(da)於(yu)25-30年。

　　劉世聚還介紹：安鋼4747m³高爐頂燃式熱風爐爐殼開裂和煤氣節能改造,是國際國內在3200m³以上高爐頂燃式熱風爐領域首次切割爐殼爐型結構優化改造和爐殼開裂優化改造第一案例。這一成功的改造成果，為我國4000-5500m³特te大da型xing高gao爐lu爐lu殼ke應ying力li腐fu蝕shi開kai裂lie及ji節jie能neng改gai造zao積ji累lei了le更geng豐feng富fu的de理li論lun和he實shi踐jian經jing驗yan
，為wei遏e製zhi這zhe些xie重zhong大da項xiang目mu的de爐lu殼ke開kai裂lie和he節jie能neng改gai造zao，為wei頂ding燃ran式shi熱re風feng爐lu穩wen定ding長chang壽shou節jie能neng高gao風feng溫wen做zuo出chu了le重zhong大da貢gong獻xian。

　　學會專家委員會名譽委員王天義（原副理事長）、郝副秘書長，河鋼集團郭總及與會領導都對此重大成果和工程予以肯定和支持，並堅信豫興冶ye金jin節jie能neng公gong司si科ke技ji創chuang新xin道dao路lu會hui越yue走zou越yue寬kuan廣guang，期qi望wang與yu該gai領ling域yu熱re風feng爐lu係xi統tong先xian進jin技ji術shu企qi業ye強qiang強qiang聯lian合he，集ji成cheng係xi統tong節jie能neng環huan保bao技ji術shu，引yin領ling行xing業ye技ji術shu走zou在zai世shi界jie前qian列lie繼ji續xu努nu力li，並bing早zao日ri實shi現xian豫興冶金節能公司規劃的新的技術發展宏偉藍圖---熱風爐二氧化碳零排放技術的中試成功並投放市場。