冶金专家:成兰伯

作者:中国科学技术专家传略              发布时间:2015-02-28


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      成兰伯,炼铁技术专家。提出强化冶炼和探讨气流合理分布理论,倡导“以下部调剂为基础,上下部调剂相结合”的冶炼方针,强调精料是强化的基础,顺行是强化的前提,高压是强化的重要手段。他首先开始给高炉喷吹重油,主持在鞍山钢铁厂设计制造安装煤粉车间和三罐重叠式喷吹系统,给高炉喷吹燃料。成功地在高炉实施富氧大喷吹和喷吹烟煤技术。

成兰伯,1925417日出生于湖南省湘乡县娄底镇犁头嘴(今涟源县江龙乡)。他的曾祖父成毅是清末举人,教育成氏后人“不许带兵打仗,从政做官,只求淡泊明志,学业有成,以便将来攻科技、办实业、兴教育,成为国家之栋梁。”在这种思想熏陶下,成兰伯的父亲成笃生幼秉家学,通晓“四书”、“五经”,练得一笔好书法,写得一手好文章,以其在外谋职的薪俸养活妻小,清贫度日。但好景不长,成兰伯9岁时父亲去世,他只得投靠远亲,寄人篱下,在坎坷中发奋读书。

1944年仲夏,成兰伯考入湖南大学矿冶系。1946年夏,他写的调查报告“世界第一大锑矿场—锡矿山的过去、现在和将来”在《中央日报》副刊上连载三天,在湖大校园引起强烈反响。19475月,“反饥饿、反内战”运动波及湖大校园,同学们冲破封锁,强渡湘江,在长沙街头游行示威,成兰伯参加了敢死队,走在队伍的前列。

1948年初,成兰伯大学毕业,被分配到重庆大渡口钢铁厂。该厂有两座高炉,一座是抗战期间从六河沟拆迁而来的100吨炉,另一座是由靳树梁设计的20吨炉。小高炉炉体上打着铁箍,上料出铁铸块皆用人工,每天只出十来吨铸造铁,转正后又调他去炼钢所翻砂车间搞铸造。因不满国民党的反共政策,在百万雄师过大江的前夜,毅然离开重庆回到长沙。

成兰伯回到长沙后,他串联湖大同学和进步青年组织“读书社”,参加了党的秘密外围组织“新民主主义青年联盟”,随即被吸收为中共候补党员,并加入解放军南下工作团,做迎接解放支援前线工作。85日湖南和平解放。成兰伯邀约3位湖大同学联名给省军管会主席写信,表达拳拳报国之心。数日后告知东北人民政府即将组织招聘团南下,请求职心切的大学生静候佳音。9月中旬,成兰伯得到录取通知,于116日偕同200名应聘大学生登车北上。

1130日,成兰伯到鞍钢炼铁厂报到。到鞍钢后肺结核复发,高烧不退,住院年余方愈。他先任厂长秘书、后生产计划科副科长、人事教育科长、劳动工资科长。蔡博厂长为了让他在第一线得到锻炼,安排他接任9号高炉炉长。

9号高炉是我国第一座引进高压操作技术的炉子,已连续17个月没完成生产任务。成兰伯针对炉子崩悬料频繁、气流分布紊乱、炉缸堆积严重等症结,以“小料批”操作起家,经过努力终于把9号高炉变成了全国红旗炉。

1960年,成兰伯擢升副厂长兼总工程师。

为了弄清冶炼强度与焦比的关系,成兰伯依靠技术人员,在3号高炉和9号高炉进行了1年多系统的强化冶炼试验,从理论与实践的结合上找答案。试验表明:随着冶炼强度提高,煤气在炉内停留时间缩短,煤气能与热能利用以及矿石还原程度变差,导致焦比缓慢升高。在顺行条件下的这种强化,虽焦比有所升高,因其产量增加和总成本降低而为人们所接受;但当冶炼强度过高或过低时,由于顺行被破坏,焦比便显著升高。成兰伯组织大家对试验进行总结研究,对几万个数据进行计算整理,最后给人们提供了一个清晰的、一定原燃料条件下的合适冶炼强度范围,并强调:精料是强化的基础,顺行是强化的前提,高压是强化的重要手段。

在试验中发现,正确运用上下部调剂手段,以得到合理的气流分布,是强化冶炼的关键。成兰伯同刘真、王喜庆、王至刚等人,发表了《试论高炉气流的合理分布》文章。指出:在保证炉况稳定顺行的前提下,逐步减弱中心和边缘气流,使经典的“双峰式”二氧化碳曲线趋向平坦,这样,煤气能与热能得到充分利用,炉缸活跃,沿圆周与半径方向无堆积现象,是高炉气流合理分布的主要标志,而气流合理分布的关键,取决于正确运用上下部调剂手段。当时,全国高炉流行“以上部调剂为主导,下部调剂为基础”的提法,成兰伯等人认为“基础”与“主导”难分孰重孰轻, 孰主孰次,提法不妥。明确提出“以下部调剂为基础,上下部调剂相结合”这个一直沿用至今的正确方针。

推动了我国炼铁生产水平的提高

20世纪60年代初,人们开始向高炉喷吹燃料,当时,国外只有美国和苏联的工厂搞喷煤,且喷吹量很小。当时,大庆油田开采的大量原油苦于没地方贮存,在成兰伯领导下,于19638月在鞍钢3号高炉率先实施重油喷吹新工艺。试验进行了80多天,取得了焦比降低、质量提高、成本下降的好效果。但成兰伯很快意识到,石油是宝贵的能源,高炉喷重油非长久之计,遂转过头来搞喷煤。他带领一批新毕业的大学生设计、制造、安装,很快让新式高压喷煤装置在8号高炉旁巍然耸立。不幸,1964530日下午,正进行烟煤喷吹试验的煤粉罐突然爆炸,造成2人死亡、18人受伤的惨重后果,还导致具有重要意义的喷吹烟煤新工艺整整中断了25年。

烟煤被禁就喷无烟煤。为自建煤粉车间和三罐重叠式喷煤系统,成兰伯亲自跑冶金工业部立项,争取到160万元经费,又开始了喷无烟煤实验。经费不足咋办?主要部位坚持高标准,一般工艺则因陋就简,硬是用160万元投资建成了拥有自主知识产权的固定资产值为500万元的制粉车间。由于工艺合理采用了我国首创的布袋除尘器和先进的旋风分离器,设计参数均通过半工业试验确定,准确可靠,在其后30多年里陆续引来各地同行移植这项技术。

煤粉车间和三罐重叠式高压喷吹系统的全面投产,使鞍钢炼铁工作者如虎添翼。成兰伯一面请热工专家推广交叉并联送风等先进操作法;一面组织技术人员分兵把口,让喷煤粉、喷重油、煤油混喷、喷焦炉煤气等新工艺在高炉群中百花争艳;又引导各高炉炉长、工长尽快掌握喷吹燃料后的冶炼规律,用高超的操作技巧夺取高系数低焦比的业绩。1966年,炼铁厂全厂平均高炉利用系数达到1.869,焦比482千克/吨,风温1080℃。9号高炉更是一马当先,年平均利用系数达2.097,焦比399千克/吨,风温1204℃。这世界一流的经济技术指标,标志着鞍钢炼铁工作者以自己的辛劳与智慧,推动了我国炼铁生产技术水平的提高。

提出并实现了高炉工艺的重大创新

19756月,成兰伯改任钢铁研究所副所长兼总工程师。翌年春,他就派人赴山东考察,自己则三次进京请求、说服主管部门领导同意,将“用东鞍山精矿粉制造球团矿进行高炉冶炼试验”正式立项。

19779月,他一面派人赴湖南株洲,将运去的5000吨东鞍山精矿粉用株洲钢铁厂的链篦机——回转窑研制球团矿;一面把炼铁室人马拉到冷水江安营扎寨,在100立方米高炉上进行球团矿冶炼试验。结果,用细赤铁精矿粉研制的球团矿比烧结矿性能好,高炉冶炼指标明显改善,只是随球团矿配比增加,改善幅度渐小。

1978318日,成兰伯出席了全国科学大会。开会回来,他要求从湖南归来的试验人员赶紧总结、归纳,提升为理论,并尽快撰写出高水平的学术论文。随后,他又派人去首钢,参加我国首次“高炉解剖调查研究”,与众多厂家、院所、高校合作,圆满地完成了鞍钢承担的“炉体解剖调查”、“风口回旋区保存”和“高炉气体动力学研究”等3个子课题,受到业界同行赞许。与此同时,由他担任主编的《高炉气体动力学译文集》、《高炉内现象及其解析》、《高炉炼铁工艺及计算》等几本工具型书籍陆续出版,由他主笔的《高炉风口回旋区工作状况的初步研究》、《高炉软熔带的形成及其对煤气流分布的影响》等论文相继在《钢铁》上发表。

19831月,成兰伯奉调公司任炼铁副总工程师。上任伊始,他就积极协调、推进由鞍钢、中科院化冶所、冷水江铁焦总厂共同研发的ACL旋流式顶燃热风炉投入半工业试验。19859月,有22个国家参加的第一届国际炼铁学术会议在武汉召开,生病未痊愈的成兰伯开完会就直奔冷水江,落实ACL工业试验有关事宜。随后,4个多月的工业试验令他十分满意:只使用高炉煤气,拱顶温度最高可达1375℃,平均为1267℃,出口风温最高为1320℃,平均为1220℃,炉子结构合理,燃烧器工作稳定,热效率高,温度分布均匀,经济效益上乘,标志着我国热风炉技术已重新跨入世界先进行列。

成兰伯几十年如一日,至诚敬业,情有独钟。在他的心目中,事业永远第一,只要对发展炼铁生产有利的事,他都想干,他都支持。

成兰伯时时关注把握住炼铁技术发展的脉搏,鞍钢高炉如何实现大型化、现代化,让更多新工艺、新技术、新装备通过借鉴、消化、移植为我所用。19841月,他利用7号高炉即将大修改造的机会,力主把“无钟炉顶布料技术”纳入大修工程早期工作内容。这种开拓性工作备受冶金工业部支持并得以立项和拨款,在鞍钢建成了我国第一座1/5比例的无钟布料试验装置。通过模拟试验,掌握了复杂的多环布料技术,使国内第一座引进串罐式无钟炉顶的11号高炉,刚一开炉就实现了多环布料并顺利达标,于199312月获得冶金工业部科技进步二等奖。此外,他还大抓“炉顶径向测温”、“铁水温度测量”、“煤气自动分析”等技术应用,为“高炉过程监控”、“铁水含硅预报”以及“专家系统”等的研发做准备。这些前瞻性的工作,为鞍钢承担更大的国家攻关项目奠定了基础。

当年,清华大学想找个厂家搞“自适应和专家系统相结合的高炉铁水硅含量预报计算机系统”,成兰伯知道后当即把课题揽过来,经鞍钢专家与清华学者密切合作,很快研究成功,并于199012月和19907月分别获国家科技进步二等奖、国家教委一等奖。

19864月召开的全国炼铁会议上,提出了高富氧、高喷煤比、高炉顶压力、高风温、高炉体寿命和低硅冶炼的“五高一低”科研攻关方向。成兰伯决心在鞍钢实现“五高一低”,以富氧大喷吹为上策。

这时,鞍钢已拥有41万立方米/时和23.5万立方米/时制氧机,为富氧大喷吹创造了条件。由炼铁厂、钢研所等十几个单位50多人组成的技术开发队宣告成立,成兰伯任常务副队长,当时,他已重病缠身,经常三步一喘五步一歇地登上炉台。经两个阶段225天的工业试验,取得了理想效果:鼓风氧含量达28.95%,喷煤量为170.02千克/吨,炉况基本稳定顺行。鼓风含氧每增加1%,喷煤量增加13.45千克/吨,产量增加2.957%,焦比降低0.512%,煤焦置换比达0.793,煤气热值升高3.44%,生铁质量改善,吨铁成本降低1.657元。

本课题被列为冶金工业部“七五”期间重大技术开发项目,试验成功后,19891219日的国家科学技术奖励大会上,荣获国家科技进步一等奖。

喷吹烟煤新工艺获得巨大成功

富氧大喷吹煤粉试验成功,广大科技人员深受鼓舞。但成兰伯清醒地意识到,我国不仅焦煤稀缺,无烟煤储量也极少,烟煤储量却很大。因此,只有喷吹烟煤才能使我国钢铁工业步入“以氧增产、以煤代焦、合理利用煤炭资源”的良性循环。

198710月,全国高炉喷煤会议召开。究竟喷无烟煤或是喷烟煤成为议论的焦点。人们很快达成共识:从资源、技术、效益、前景考虑,必须喷烟煤。但是,25年前的爆炸声音犹在耳,同行们说:“你鞍钢不搞谁敢搞”?“鞍钢若不搞,咱们就得向国外买专利,……”

出席会议的代表回来就向成兰伯汇报。成兰伯不禁心潮起伏,感慨万千,但他依然义无反顾地痛下决心:“不管顶着多大压力,必须从摔倒的地方爬起来”!于是,他马上找人去搞调查研究,掌握第一手资料,他自己则邀集有关专家、管理干部、操作工人开了一系列座谈会,然后综合各方意见拟出一个试验方案,报公司同意。

随后,被国家计委列入“七五”期间重大技术开发项目,拨给试验经费350万元。

19898月,成兰伯邀请全国数十位著名专家、教授开了3天“喷吹烟煤论证会”,广泛征求意见,对各工艺环节作通盘考虑,力求万无一失。

成兰伯顶着巨大的压力,拖着病体,上下奔忙。他经常召集设计人员、试验组人员、煤粉车间负责人等“开诸葛亮会”,以降低系统氧浓度和控制火源为重点,对制粉、输粉、喷吹系统进行了全面技术改造,内容达50多项,耗资1700余万元,最终形成了一套完整而科学的喷吹烟煤新工艺,形成 “集中制粉、远距离输送、多高炉喷吹”的鞍钢特色。从1990年元旦至19912月,在5座高炉上进行了30%50%70%100%的烟煤喷吹试验。试验期间,炉况稳定顺行,经济技术指标改善。5座高炉连续3个月100%喷吹烟煤表明:生铁增产3.6%,焦比降低25千克/吨,煤焦置换比提高0.10.2,吨铁成本降低4.12元。优异的试验成果使“鞍钢高炉喷吹烟煤工业试验”于199312荣获冶金工业部科技进步一等奖。

200692日,在东山宾馆举行了“纪念成兰伯先生逝世十周年座谈会”。会上,成兰伯的老战友、老同事、老部下60余人,怀着深厚的感情和由衷的敬意,缅怀他的功绩、他的贡献,颂扬他的人品,他的作风,他的学术造诣和他的敬业精神。他将在我国现代炼铁史上留下闪光的一页。

                                                            (曾祥明)

 

1925417  出生于湖南省湘乡县娄底镇犁头嘴(今涟源县江龙乡)。

19448月~19487  在湖南大学工学院矿冶系读书。

19488月~19494月 在国民政府资源委员会与兵工署合办的钢铁厂迁建委员会(即重庆大渡口钢铁厂)任试用技术员、技术员。

19495月~19498  加入“新民主主义青年联盟”,成为中共候补党员。

19499月~194911  随东北招聘团北上辽宁,任秘书组组长。

194912月~19508月 任鞍山钢铁公司炼铁厂技术员。

19509月~196810月 任 鞍山钢铁公司炼铁厂厂长秘书、生产计划科副科长、人事教育科科长、劳动工资科科长、代理炉前总技师、9号高炉工长、炉长、一排高炉段长、生产助理、副厂长兼总工程师、代理厂长。

196810月~197111月 下放劳动。

19724月~19756  任鞍山钢铁公司炼铁厂生产组组长。

19757月~19832  任鞍山钢铁公司钢铁研究所副所长兼总工程师。

19833月~199610 任鞍山钢铁公司炼铁副总工程师。

199012               离休

1996 1028         病逝于鞍山

 

主 要 论 著 

1 成兰伯,等. 炼铁工艺计算手册. 北京:冶金工业出版社,1973.

2 成兰伯,赵永达,许彦斌,等. 大高炉炼铁生产. 北京:冶金工业出版社,1974.  

3 杨国盼、成兰伯. 高炉冶炼氧化球团的半工业试验. 钢铁, 19791.1523.

4 成兰伯. 高炉提高干风温度的探讨. 中国炼铁三十年. 北京:冶金工业出版社, 1981 117-123.

 5成兰伯等.  试论高炉气流的合理分布. 中国炼铁三十年.北京:冶金工业出版社, 1981 188-202.

6 成兰伯. 论高炉冶炼强度的选择,中国炼铁三十年.北京:冶金工业出版社, 1981 163-175.

7 成兰伯,高光春,庄镇恶等. 中国炼铁三十年. 鞍钢三号高炉喷吹重油的试验研究,北京:冶金工业出版社, 1981 176-187.

8 成兰伯,曾祥明. 高炉风口回旋区工作状况的初步研究. 钢铁,19821154-64.

9 成兰伯。 高炉气体动力学译文集. (内部资料)鞍山钢铁公司钢铁研究所,1980

10 成兰伯,刘秉铎. 高炉内现象及其解析.北京:冶金工业出版社,1985

11汤清华,安云沛,成兰伯,杨永宜,王筱留. 高炉软熔带的形成及其对煤气流分布的影响. 钢铁,19876):4-10.

12 成兰伯,张家乐. ACL顶燃式热风炉工业试验. 钢铁,1988105-10.

13成兰伯,高光春,马树涵. 鞍钢二号高炉富氧喷吹冶炼试验. 钢铁,1988111-10.

14 高光春,成兰伯等. 鞍钢高炉喷吹烟煤工业试验. 钢铁,1992713-19.

15 成兰伯主编. 高炉炼铁工艺及计算. 北京:冶金工业出版社,1991. 

 

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