新中国钢铁技术进步巡礼

——采矿技术装备

当代中国黑色金属矿山的科学技术工作，主要是针对中国资源特点，研究提高矿山的生产效率，扩大矿山的生产能力，革新采、选技术装备和工艺，经济合理地利用铁矿石等资源。

中国铁矿以露天开采为主，主要装备是穿孔机、挖掘机和运输车辆三大件。通过引进技术和多年的开发、研究，矿山开采装备已经改善。逐步走向大型化、高效化。五十年代，用冲击钻打眼，用0.54—4立方米电铲装车，用5—20吨汽车或电机车运输，用排土犁排土。到八十年代，中国已研制成功190—270毫米、310—380毫米的大型牙轮钻机，以及与之配套的10—12立方米电铲、108—154吨电动轮汽车、47吨振动式压路机、1000千克米液压碎石机等15种大型矿山设备。并研制出“间断—连续”开采工艺的装备，初步形成了装备年产1000万吨级露天矿的设备体系。这些装备用于生产，将大大提高开采效率和开采规模。

在采矿方法方面，从七十年代末起，试验和应用了陡帮开采、横采横扩等新的开采方式，改变了沿用的10°～15°工作帮坡角的缓帮开采方式，提高了矿石产量。还成功地应用了边坡稳定、边坡监测和加固技术、岩石分级方法、大型溜井开拓系统的·合理结构，以及事故预防等技术，并把电子计算机应用于矿山开采。在地下开采方面，五十年代采用普通金属模板、整体式混凝土井壁及掘砌单行作业方式；六十年代使用中型掘井配套设备，并采用深眼光面爆破、喷锚支扩与混凝土浇灌衬砌的复合井壁等先进技术，还组织了多吊盘平行作业；七十年代，进而使用蟹爪式装载机和立爪式装载机、梭式矿车，以及深眼直线掏槽等技术，掘进效率从五十年代独头岩巷月进23.7米，提高到六十年代的40—60米，七十年代的60—100米。无底柱分段崩落采矿方法的应用，进一步提高了采矿强度，降低了贫化损失，改善了通风条件，已经成为地下开采铁矿的主要方法。

在爆破技术和爆破器材方面，进步显著。通过对矿岩爆破基础理论、爆破测试技术的研究，根据岩石可爆破性提出了新的岩石爆破性分级方案，建立了几种爆破数学模型，在爆破优化、控制爆破、微差爆破、地震效应和工程安全等技术上都取得较大进展，显著地改善了爆破质量。围绕提高爆破效果，还先后研制成功多孔粒状铵油炸药、防火粉状铵松腊炸药、浆状炸药、防水乳化炸药，以及毫秒雷管、抗杂散电雷管、无起爆药毫秒电雷管、非电导爆管、高精度毫秒电雷管等，对提高爆破效果、保证安全起了重要作用。七十年代末、八十年代初，发明的乳化炸药和无起爆药毫秒电雷管，不仅在全国冶金矿山得到推广应用，还将技术转让给了瑞典诺贝尔公司。

——炼铁技术装备

在炼铁方面，首先是重点突破了精料入炉、强化冶炼和喷吹煤粉三大技术，同时针对中国资源特点，用普通高炉冶炼含钒钛的铁矿和含稀土的铁矿取得成功。在高炉大型化和自动控制方面，也有了进展。

在高炉精料方面，除提高铁精矿品位外，重点是采用高碱度烧结矿并改进烧结工艺技术。中国富铁矿极少，较普遍地采用铁精矿烧结块，作为炼铁的主要原料。早在一九五一年，鞍钢的技术人员经过试验，用消石灰作粘结剂和熔剂，生产出低碱度烧结矿。一九五四年改用生石灰作熔剂，提高了烧结矿强度。一九五五年，北京钢铁学院与本钢合作，在烧结矿中适当添加氧化镁，进行了提高烧结矿自熔性的工业试验，成功后在全国推广了自熔性烧结矿炼铁，改善了冶炼性能。鞍钢从一九五四年开始，进行了提高碱度的试验。一九五五年七月，生产出碱度0.97的自熔性烧结矿。一九五八年又将碱度提高到1.18—1.3。这使高炉炼铁的石灰石用量减少，焦比大幅度下降，高炉利用系数显著提高。一九六三年，本钢第一炼铁厂曾经生产出1.52—1.61的高碱度烧结矿，经过多次试验，七十年代又探索出碱度1.5—2的烧结矿，与天然块矿、酸性球团或硅石搭配炼铁的新技术，高碱度试验，具有决定性意义的是包钢一九七六年试烧成功，从此才推广开来。八十年代，全国半数以上的重点炼铁企业生产高碱度烧结矿，大大改善了高炉冶炼指标。

为提高烧结矿的产量、质量，降低燃料消耗，还逐步解决了厚料层烧结、冷烧结矿等重大技术问题。在料层厚度方面，五十年代末采取“薄铺快转”工艺，料层厚度只有200—220毫米。一九七七年，鞍钢探索了料层厚度对烧结矿产量、质量和燃耗的影响。结果发现当料层由249毫米提高到451毫米时，料层每增加10毫米，烧结矿的强度提高1%。一九七八年，首钢总结出一套“低炭厚铺”的操作制度，将料层逐步提高到280—300毫米。一九八四年，首钢第二烧结厂和武钢第三烧结厂料层厚度已达到430毫米。这项技术已在全国推广。

五十年代建设的烧结厂，按前苏联设计，都采用生产热烧结矿的工艺。但其他工业先进国家的实践证明，使用冷烧结矿比使用热烧结矿能强化高炉冶炼，降低焦比，延长炉顶寿命。一九六五年，马钢第二烧结厂引进联邦德国的热振动筛和日本的环冷机，推动了冷矿技术的进展。六十年代中期以后，新建大中型烧结厂绝大多数采用了冷矿工艺。除鞍钢、本钢外，其他老厂也已逐步改为冷矿工艺。

中国的烧结机，在五十年代最大只有75平方米，六十年代末，在攀钢安装了国内设计制造的130平方米的烧结机。到一九九三年，全国130平方米的烧结机共19台。八十年代，通过消化引进技术，提高了各新建烧结机的技术水平。由国内设计、制造的48O平方米烧结机，用于上海宝钢二期工程，其技术水平与一期工程的设备相当。大型烧结机具有建设投资省、生产成本低、便于实现自动化操作等优点，有利于高炉的精料技术。

为了保证高炉吃精料，还采取了炉料混匀、筛净粉末、粒度分级等技术。同提高精矿品位、改善烧结矿质量一起，形成了一套较完整的精料技术。

在强化高炉冶炼方面，主要采取了提高风温、综合鼓风、上下部调剂等项技术。容积1000立方米级以上的高炉的风温已经从五十年代初的600—700℃提高到八十年代的1000℃左右，少数高炉达到1000℃以上。在五十年代学习前苏联对高炉进行“上部调剂”经验的基础上，认识到上部调剂必须与下部调剂统一考虑，从实践中总结发展成为具有中国特色的上下部调剂原理，强化了冶炼。

为了降低焦比和强化冶炼，中国的高炉在喷吹技术方面具有特色。从六十年代末试验向高炉喷吹重油开始，进而发展到喷吹煤粉，并大面积推广。首钢的喷煤技术，已作为专利技术向国外转让。喷吹烟煤的技术，比喷吹无烟煤复杂，八十年代初在马钢和苏州钢铁厂的中、小高炉上试验成功，以后得到逐步推广。

攀枝花钒钛磁铁矿进入高炉冶炼并获得成功，是中国炼铁科技人员攻克的一项世界上还未能解决的技术难题。一九五八到一九六一年，中国科学院上海冶金研究所、化工冶金研究所、冶金部钢铁研究院、石景山钢铁公司等单位，先后在0.5立方米、1立方米、11立方米、28立方米微型高炉或小型高炉上对钒钛铁矿进行过探索性炼铁试验。一九六五年一月至八月，冶金工业部组织了14个科研、生产单位的108名专家，包括有经验的高炉炉长、工长等，组成科研工作队，进一步开展冶炼钒钛磁铁矿的攻关试验。在承德钢铁厂100立方米高炉进行模拟试验，解决了钒钛铁精矿的烧结和脱硫问题以及炉渣含二氧化钛35%时的炉况顺行、渣铁畅流问题，摸索出用普通高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的操作制度。一九六六年一至六月，在西昌四一○厂试验厂28立方米小高炉上，继续用攀枝花矿石冶炼试验，检验承德的试验结果，完善冶炼方针和措施。一九六七年四月，又在石景山钢铁公司576立方米高炉上进行试验，进一步摸索大高炉的操作规律，使钒钛磁铁矿的高炉冶炼技术更臻完善，为建厂提供了设计依据。这一技术的突破，为充分开发攀西地区的铁矿资源创造了条件，获国家发明一等奖。

包头稀土、铌共生铁矿冶炼技术的突破，是中国炼铁技术上攻克多金属共生矿的又一重大成果。一九五四年开始研究包头矿的冶炼问题，当年三月，在石景山钢铁厂71立方米高炉上进行试验，发现含氟炉渣对粘土砖炉衬侵蚀严重。十二月，上海冶金陶瓷研究所通过试验，重点研究氟在高炉内的行为和挥发机理。此后，又经石景山、鞍钢的几次试验，都未能解决包头矿的选冶技术问题。包钢一号高炉建成投产以后，碰到一系列技术难题，造成炉内严重结瘤，风口、渣口破损频繁，难以正常生产。从七十年代中期开始，冶金部组织了攻关组，首先通过采取高碱度烧结，解决了其强度差的问题。以后，又通过一系列的冶炼试验，摸清了碱金属危害是炉内严重结瘤的主要原因，并且通过使用含氧化镁的高碱度烧结矿，适当降低炉渣碱度和炉温，以及适当洗炉，严密监视和控制碱积累等措施，八十年代初才解决了包头矿的冶炼技术，扭转了高炉生产长期被动的局面。

从七十年代起，高炉技术装备水平逐步提高，一批1000—2000立方米及大于2000立方米的大高炉先后建成投产。首钢经过大修改造后的1320立方米的新二号高炉，首先使用了无料钟炉顶等新技术，并在国内首次用可编程序控制器作为高炉上料系统的控制设备。首钢三号高炉经过大修、改造，也采用了无料钟炉顶、炉喉测温、炉内煤气取样、炉前除尘等技术，高炉上料、喷煤、热风系统全部用PC—584电子计算机控制，成为中国钢铁工业第一座采用电子计算机进行多系统控制的现代化高炉。上海宝山钢铁总厂引进的4063立方米高炉，技术先进，经过消化吸收，较大幅度地提高了国内新建和改建高炉的技术装备水平。国内设计、制造的宝钢二号高炉，其技术装备水平又略高于一号高炉。