冶金专家:杨树堂

作者:中国科学技术专家传略              发布时间:2014-04-08


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    杨树棠,钢铁冶炼专家,是我国发展顶吹氧气转炉炼钢的倡导者之一。在我国首创用钨矿代替钨铁炼制枪筒钢成功。主持设计建成我国第一座贝氏(酸性侧吹)炼钢转炉。研究成功“资渝炼钢法”、 “低温氧化去磷法”等多种钢铁冶炼新工艺。为我国钢铁工业的发展和科技进步做出了重要贡献。

 

杨树棠,19071010日出生于河北省宣化县一个乡村医生家庭,从小受过良好教育。1924年,杨树棠读完高小后,他考上了宣化城的直隶省第十六中学。在中学期间,他对自然科学尤感兴趣,各门功课成绩优良。1929年,他考入天津国立北洋大学采矿冶金工程系学习。在大学的六年里,他先后参加了两次考察活动:一次是从济南到枣庄的地质考察,另一次是去湖南水口山铅锌矿考察。第二次考察途中,在汉口参观了当时中国唯一的一座炼铁厂——六河沟炼铁厂。两次考察使他亲眼见到当时中国钢铁工业的悲惨现状,激发了他“工业救国”的决心。

1934年,杨树棠大学毕业,到中英合办的开滦煤矿实习了近20个月。后又经校方推荐,到淮南煤矿任煤师。1936年初,送往德国官费留学,翌年1月,先后到德国克虏伯财团的莱因豪森钢铁厂、保尔伯克钢铁厂、埃森电炉南厂和北厂实习技术管理、冶炼操作和炉体维护等。在德国的学习使他掌握了许多重要的技术知识。同时,也让他看到了中国钢铁工业与发达国家的差距。

19394月,他回国后到兵工署第二十四工厂炼钢部任工程师、主任,并受聘为重庆大学兼职教授。其间,主持解决钢铁生产中的技术问题。其中较为著名的是以钨矿代替钨铁炼制枪筒钢和硬面(冷铸)轧辊的铸造,均为国内首创。前者1940年获国民政府经济部“国家钢铁奖金”,后者获得专利。同时,他编写了20多万字的英文版大学教材《钢铁冶金学》。1942年初,杨树棠被调至资渝钢铁厂任炼钢厂主任兼工程师,主持了资渝钢铁厂厂址建设的总图布局设计,并先后研究成功了“生铁低温氧化去磷法”、“局部冷硬轧辊铸造法”和“军镐串铸法”等新工艺,其中,“生铁低温氧化击磷法”获1944年国民政府经济部专利和国民政府经济部1943年“发明创造奖状”。

19458月抗日战争胜利后。杨树棠被重庆国民政府资源委员会调至北京,担任华北钢铁公司筹委会委员工作,并兼任唐山钢厂厂长。19474月,他被资源委员会调至鞍山钢铁股份有限公司任协理兼铸造所所长。19482月,鞍山解放,杨树棠在当时任鞍山钢铁公司制造部总工程师,参加了鞍钢恢复生产的工作,由于贡献突出,被鞍山市委评为一等功臣。1950年他到鞍钢生产处任处长,负责生产和技术管理。19508月,他被选为中华全国自然科学代表会议代表。此间,先后撰写了近百篇论文,翻译了一些国外的技术资料。19588月,他被调到鞍钢中央试验室(即后来的钢铁研究所)任主任,重新开始了钢铁研究工作。此间,他主持了高炉铁水预处理和“连续炼钢”试验。1960年起,杨树棠担任鞍钢副经理兼总工程师,此间他写出了多篇论文,并与王国章合译了约30多万字的德文版《底吹碱性转炉炼钢方法》一书。1964年,他根据国外进行双床平炉炼钢试验的资料,提出了在鞍钢进行双床平炉炼钢试验的建议,受到冶金工业部和鞍钢党委的高度重视,并很快进行了试验,取得显著成果。1976年他担任了鞍钢顾问组顾问。1977年,鞍钢党委责成他主持制订了“1978年至1985年鞍钢科技发展规划”。同年,他兼任鞍钢副总工程师(副经理级)。197911月,杨树棠加入中国共产党。曾任中国金属学会一、二、三届理事会理事,中国金属学会炼钢学术委员会一、二、六届名誉委员,辽宁省金属学会一、二、三届副理事长,鞍山市科协副主席、名誉主席,辽宁省科协主席团委员,1978年作为特邀代表出席全国科学大会等,第二、三、五届全国人民代表大会代表,全国政协第二届委员,辽宁省人民代表大会第五届常务委员会委员。1985年离休。1990年,获得国务院颁发的首批政府特殊津贴。

首创用钨矿替代钨铁炼制枪筒钢

1939年,杨树棠所在的兵工署二十四工厂炼制多种军用钢,如枪件钢、枪筒钢、炮筒钢和一些武器的机件钢,还有一些少量的特殊钢,炼制枪筒钢需用大量的钨铁。中国虽然以产钨著称,但由于当时政治腐败,经济技术落后,大量的钨矿都被列强掠走,自己不但不能生产钨铁,还得长期依赖外国进口。当时出口1吨钨矿才能换回1公斤钨铁。另外,在日本侵略军向中国发动全面进攻和实行经济封锁之后,钨铁和其他重要的物资进口被迫中断。在钨铁奇缺的情况下,他大胆创新,先是采用铬铁代替钨铁炼制枪筒钢获得成功并投入生产。为了从根本上解决钨铁问题,杨树棠进行了用国产钨矿代替钨铁炼制枪筒钢的研究工作。

在研究试验用钨矿代替钨铁炼制枪筒钢的过程中,遇到许多难题,他反复实验,不懈的探索,查阅资料,改进工艺,在多次失败后解决了炼制过程中的一系列技术难题,终于在3吨电弧炉炼制出了质量完全符合国际标准的枪筒钢。经二十一兵工厂用烈性子弹进行旱靶射击,达到了枪筒寿命超过6000次的标准要求。之后,他又先后研制出当时国内第一炉(瑞典博福尔斯75毫米山炮用)炮筒钢、汽车弹簧钢和不锈钢,填补了国内的空白,从此结束了我国长期依赖进口铁合金和不能炼不锈钢的历史,为抗日战争的胜利和我国钢铁工业的发展作出了积极的贡献。杨树棠因此获得了国民政府经济部颁发的1940年“国家钢铁奖金”。

首创用铸造法制造硬面(冷铸)轧辊

20世纪30年代末至40年代初,我国轧钢行业的主要设备必须依赖进口。为了摆脱对国外的依赖,维持正常生产,杨树棠毅然开始了自制轧辊的研究工作。1939年,他在二十四工厂时曾与工人们直接协作铸造轧制钢条用的轧辊多只,使用效果很好。当时使用的熔炼设备是3吨电弧炉。配料方面对于硬面生铁的冷硬作用及强度韧性均须顾及,于是采用全部白木炭生铁,使原料中所含碳素几乎消除石墨状态,即珠光体铸铁,以期增加其强韧性能。对轧辊的冷硬部份,则力求使其成为硬面铸铁。这项工艺调节铁水温度十分重要,炉内铁水温度保持在1500℃上持续2小时之久,浇铸温度在1230℃~1260℃为宜。铁模的设计、有关轧辊的冷硬深度及铁水的冷却速度,各国对此的设计互有差异。杨树棠经过多次试验,得知厚度与辊径之比在1823之间均可合用,轧辊表面硬度平均可达硬度值(肖氏)6080。此间,他花费大量精力查资料、算数据、搞试验,用极其简陋的设备制造出了我国第一根硬面(冷铸)轧辊,在国内大后方还可用于轧制钢板、钢条及型钢等,与助手吴启铮首创了“局部冷硬轧辊铸造法”。他研制出的轧辊使用效果优良,并获得专利权,很快投入了大批量生产,从而结束了我国轧辊全面依赖进口的局面。杨树棠撰写了《局部冷硬轧辊之铸造》论文,杨树棠借鉴美国铸造这种轧辊的技术和经验,首次求出冷铁圈厚度与轧辊直径关系的公式,即:设轧辊直径为D,冷铁圈厚度为T,则T↑=O.29D

研究开创了多种钢铁冶炼新工艺

1943年,杨树棠在资渝钢铁厂任炼钢厂主任兼工程师。当时,资渝钢铁厂的设备十分陈旧,除了32吨的转炉、3座每小时化铁7吨的化铁炉和小轧机是新造的外,其余设备都是半土半洋的陈年老货,生产能力很低。尤其是在修建当中,由于缺少耐火材料,特别是碱性材料,不得不利用四川生产的天然泡沙石做炉村,这就使3座小转炉都变为酸性操作,影响了钢的质量。酸性转炉是不能脱磷的,而四川产的生铁磷含量较高。为攻克这一难题,从1943年起,他进行了一系列去磷法的研究和试验。最初,研究成功了“生铁低温氧化去磷法”,得到了国民政府经济部批准的5年专利权和颁发的1944年“发明创造奖状”。之后,又经过一段时间的研究,他采用石灰、氧化铁皮和莹石做成固体脱磷剂和特别的挡渣出钢装置,出钢时钢水流出三分之一时,用螺旋推进器对准钢流将脱磷剂喷入罐内,待钢水流出三分之二时,将脱磷剂全部加完。脱磷剂和钢水混合后,在罐内发生激烈沸腾,形成自然搅拌,等到铸锭时,钢水的脱磷率已达到75%以上,效果非常理想。从此,四川产磷含量高的生铁得到了充分的利用。就在他进行此项试验的同时,美国惠灵匹兹堡钢铁公司的工程师姚冠姆也在6吨转炉里搞试验,但被杨树棠及其同事抛在了后面。因此,他将自己的成果定名为“贝氏炉炉外快速去磷法”,又被誉为“资渝炼钢法”,并著有中、英两种文字的论文。

在重庆资渝炼钢厂期间,他大胆革新,设计成功了化铁炉的铁水直接流入转炉进行炼钢的新工艺,既节省了吊车、铁水罐等设备,简化了厂房结构,减轻了劳动强度,又提高了铁水温度,缩短了冶炼时间,提高了钢的质量,使当时十分落后的冶炼工艺大大向前提高了一步。

1944年,资渝钢铁厂接受了一批军用镐的生产任务,军镐两端刃口硬度值需达到Rc2838,并达到击入中等硬度的石块而硬口不坏或不变形。就当时厂内的锻造设备而言,是很难承担的,但为了抗战,他欣然接受了,并亲自主持这一工作。他采用以铸代锻的方法,生产军镐。开始时,一箱一次只铸两个,效率很低,随后他发明了一种串铸法,并专门设计制造了机械制模机,一串可铸四五十个。串铸法在当时条件下是一个创造,既节省了工时,又节省了钢料、场地和工具的消耗。通过采用串铸法,提前完成了军工生产任务。以后,杨树棠于1946年在唐山钢厂和1950年在鞍钢,都采用过这种串铸法。前者,生产了大批铁路火车车轮和矿井下煤车车轮;后者,完成了抗美援朝前线急需的军镐生产任务。

 

鞍钢重建和恢复生产中的科技功臣

杨树棠的大部分冶金生涯是在鞍钢度过的。1948年,当党和国家下达修复鞍钢尽快恢复生产的指令后,杨树棠与各专业的技术人员和各路大军一起投入了紧张的修复工作。他充分利用自己所掌握的技术,废寝忘食地开展工作。在冬季修复2号高炉时,一部分人担心冬季施工影响质量,主张修复工作滞后进行。杨树棠极力反对,主张冬季不停工加快修复,并提出了具体的保障措施,使2号高炉很快从废墟中站立起来。

在修复过程中,各厂对电机的需求非常迫切,而修复旧电机用的硅钢片更是奇缺。当时大平炉尚未开工,杨树棠便首创利用机修总厂的固定式小平炉,使用上下罐出钢倒罐注锭的新工艺。采用上罐用水口和塞棒以便除渣,下罐是可倾翻的钢水罐,炼制出了当时奇缺的硅钢。以后,又相继炼出了制造矿山破碎设备用的高锰钢和其他一些钢种,解决了修复工作中的许多急难问题,为当时修复和制造生产急需的电机做出了突出的贡献。因此在19498月鞍钢恢复生产立功授奖运动中,杨树棠被鞍山市委授予一等功臣。

在鞍钢恢复生产初期,生产中的问题很多。当时,为供应中板厂轧制钢板而浇铸的扁平钢锭经常出现裂纹,严重影响了板材的质量。当时技术界有两种意见,一种是以日本工程师为代表,认为是操作问题;一种是以杨树棠为代表,认为主要是配料的问题。两种意见相持不下,最后领导支持了杨树棠的意见。他深入现场搞试验,用提高熔池残锰的办法,很快消除了钢锭裂纹现象。为了帮助工人提高炼钢技术,他还编了一个简单易记的顺口溜:“看断面、猜碳量”,使岗位工人很快掌握了炼钢过程中各个阶段的碳含量,板材的产量和质量大幅度提高,并为大平炉开工培训了大量的工人。 

我国钢铁新工艺、新技术开发的倡导者、实践者

1950年,杨树棠到鞍钢生产处任鞍钢总工程师、处长职务,负责生产和技术管理工作。从这时开始,他在工作之余阅读了许多国外钢铁书籍和科技资料,并对过去的生产实践进行了系统的总结,先后撰写了《新二联炼钢法》、《氧气转炉炼钢》、《十字镐离心串铸法》、《鞍钢重机厂冷铸轮之铸造等》论文,并翻译了一些国外钢铁资料,如《烧结矿对于炼铁的影响》、《新材质轧辊》等。

20世纪50年代,钢铁学术界出现关于继续发展平炉炼钢还是发展转炉炼钢的争议.他站在钢铁工业长远发展的角度,力主发展转炉氧气炼钢。1956年,他在参加第二届全国政协第二次全体会议期间,同叶渚沛等7名从事炼钢研究工作的专家一起,提出了在我国应发展顶吹氧气转炉炼钢的建议。杨树棠被大家推举为代表,在大会上作了中心发言,受到了周总理和有关领导的重视。会议期间,重工业部副部长赖际发根据国务院和大会的指示,专门针对“转炉氧气炼钢”问题,组织了讨论会进行研究。当时,有许多从事钢铁研究的知名人士参加,大多数人赞成这一建议。

1958年后,世界上一些发达国家正着手于“连续炼钢”的研究,特别是英国正在进行“铁水预处理”的试验。为了尽快地把我国的钢铁事业搞上去,赶超世界先进水平,杨树棠学习借鉴了发达国家的先进经验,组织力量进行瀑布式铁水预处理方面的试验。当时鞍钢氧气供应不足,他就用压缩空气进行试验,取得了显著成果。经测定,用经过预处理的铁水在平炉里炼钢可以缩短炼钢时间15%,节约石灰石30%,使工艺在原有的基础上大大提高了一步,为进一步研究“连续炼钢”奠定了基础。在试验工厂又采用多段式法炼成最低含碳量达0.02%的超低碳钢。就当时而言,这项试验成果的水平已远远地超过了一些发达国家。遗憾的是,由于当时我国国民经济出现了严重困难,这项已经取得一定成果的试验也被迫停止。

1963年,杨树棠接受了提高重轨一级品率的任务。当时鞍钢生产重轨的一级品率只有40%50%,长期努力却收效甚微。面对这个大难题,他先派人下去搞调查研究,情况摸清后,杨树棠决定在第一初轧厂召开会议,召集各相关单位领导和技术人员,把生产资料进行细致说明分析,明确提出了解决办法和技术要求,终于使鞍钢的重轨质量达到了当时的国际标准。

1964年,杨树棠根据加拿大钢铁公司采用双床平炉炼钢的试验资料,结合鞍钢当时的生产情况,提出了在鞍钢进行双床平炉炼钢试验的建议,并撰写了《双床平炉——国外研究及其在鞍钢发展的意见》一文,在鞍钢上下引起很大震动。19655月,他的建议得到了冶金工业部和鞍钢党委的支持,很快予以批准,并在10吨固定式小平炉上进行了试验取得成果后,又改在第三炼钢厂380吨固定式平炉上进行工业试验,一床熔炼时间最快可达90分钟。已经大大超过加拿大、苏联、法国和捷克等国家,被列为鞍钢的“四朵大红花”之一,冶金工业部给予了很高的评价,并在全国钢铁企业中进行了表彰和推广。可惜的是,他倡导的这项试验开始不久,就因“文化大革命”的干扰而停止了。粉碎“四人帮”后的1977年,鞍钢又有人提出继续进行双床平炉炼钢试验的建议。对此,杨树棠却表示坚决反对,当时的日本已经全部淘汰了平炉,世界上绝大多数技术发达国家的钢厂改造或新建,也都大量采用大型氧气转炉,在这样的情况下,再搞双床平炉就是“复制古董”,重复落后,浪费投资。杨树棠此举反映了他作为一名钢铁冶炼专家的严肃的科学态度和对我国钢铁工业发展高度负责的崇高品格。

1976年,杨树棠担任鞍钢顾问组的顾问,此间,他受鞍钢党委的委托主持制订了“1978年至1985年鞍钢科技发展规划”。他不顾年高体弱,经常参加各种学术会议。1985年,杨树棠离休,但晚年的他仍关心着钢铁工业的发展。1986年,他参加鞍钢第二炼钢厂小方坯连铸竣工投产典礼时,发现了连铸机生产中的问题。三天之后,他又去小方坯连铸的现场进行考察。就鞍钢的技术改造问题给公司领导写信,对连铸车间存在的5个问题,逐条提出解决的意见。同时又对鞍钢远景总体规划提出了战略性的建议。当时的《鞍山日报》和《鞍钢日报》都以头版头条的显著位置,刊登了信的全文。

杨树棠精通英语、德语、俄语,从中华人民共和国成立开始,他就订阅大量钢铁方面的外文杂志。离休以后,他更是每天用大量时间阅读外文杂志,关注国外钢铁发展的最新动向,思考我国钢铁工业发展的现状,提出自己的意见,供决策层参考。


 

1907l010日出生于河北省宣化县。

19281934  就读于天津国立北洋大学采矿冶金工程系,获学士学位。

19341936  任开滦煤矿、淮南煤矿煤师。

19371939  赴德国留学,在克虏伯钢铁公司实习炼钢技术。

19391941  任重庆第二十四兵工厂工程师、主任,并兼任重庆大学矿冶系教授。

19421945  任重庆资渝钢铁厂炼钢厂主任兼工程师。

19461947  任华北钢铁公司筹委会委员兼唐山钢厂厂长。

19471948  任鞍山钢铁有限公司协理兼铸造所所长。

19481950  任鞍山钢铁公司制造部总工程师。

19501958  任鞍山钢铁公司生产处处长、鞍钢总工程师。

19581960  任鞍山钢铁公司中央试验室主任。

19601968  任鞍山钢铁公司副经理兼总工程师。

19761985  任鞍山钢铁公司顾问。

1985年离休。

2002109 逝世于鞍山市。

主 要 论 著

 

1杨树棠.THE METALLURGY 0F IRON AND STEEL.在重庆大学任教授时编著,1940.

2杨树棠.硬面(冷铸)轧辊之铸造矿冶.中国矿冶工程学会出版,1941.

3杨树棠,丘玉池.生铁低温氧化去磷法.资源委员会会刊,1942

4杨树棠.四川省钢铁资源概况.钢声,1942

5杨树棠.酸性侧吹转炉挡渣出钢时快速去磷法矿冶.中国矿冶工程学会,1943.

6杨树棠.the Manufacturing practice of fully chilled roll of  tieyu iron a↑nd steelwo↑rks N.R.c.(发表处不详)1943

7杨树棠.at Slagfree tapping a rapid method of dephospho↑rization fo↑r bessemer steel(发表处不详)1945

8杨树棠.新二()联炼钢法.鞍钢,1949(创刊号)

9杨树棠.鞍钢重机厂冷铸车箱之铸造.鞍钢,1950

10杨树棠.铸钢十字镐串铸法.鞍钢,1950

1l杨树棠.关于影响钢坯成品率及表面质量的几个问题.鞍钢,1950

12杨树棠.new Duplex steel making progess(发表处不详)1951

13杨树棠,吴启铮.局部冷硬轧辊之铸造.鞍钢,1951

14杨树棠.企业技术人员怎样向科学进军.人民日报,1957.3.11

15杨树棠.氧气转炉炼钢综述.钢铁,1958

16杨树棠.LD Steel making(发表于苏联刊物名称不详)1959.

17杨树棠.科学研究和生产拧成一股绳.人民日报,1959.4.30

18杨树棠.鞍钢平炉十年.中华科普,1960

19杨树棠.鞍钢十年采生产技术的成就.中华科普,1960

20杨树棠.阿捷克斯(Ajax)平炉及其炼钢方法.国外钢铁,1962

21杨树棠,王国章.底吹碱性转炉炼钢.中国工业出版社出版,1964

22杨树棠.双床平炉氧气炼钢——国外研究情况及其在鞍钢发展的意见.鞍山市金属学会和鞍山钢铁公司出版,1965

23杨树棠.煤气喷吹(COIN)工艺与直接还原相结合的炼钢模式.国外钢铁,1985

24杨树棠.鞍钢年产1000万吨钢的设想.鞍钢技术,1985

25杨树棠.氧气转炉吃废钢技术.鞍钢技术,1986

26杨树棠.氧气转炉吃废钢技术之二.鞍钢技术,1987

27杨树棠.鞍钢扩建和改造之我见.辽宁钢铁工业发展战略研讨会论文选编,1987

28杨树棠.辽宁冶金工业向外向型转化的可行性.辽宁冶金,1988

29杨树棠.LD炼钢步入不惑之年.钢铁,1994(3):7781.

30杨树棠.氧气转炉炼钢的开发与发展.冶金经济与管理,2000.

 

 

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