沖天爐鼓風(fēng)機鉤沉

張 明

(威?？婆d鑄造機械有限公司,山東威海 264205)

沖天爐鼓風(fēng)機鉤沉

張 明

(威?？婆d鑄造機械有限公司,山東威海 264205)

詳細回顧了自民國以來中國沖天爐用鼓風(fēng)機、特別是1949年以后離心式鼓風(fēng)機發(fā)展的歷史。關(guān)鍵詞：沖天爐；鼓風(fēng)機；離心式鼓風(fēng)機；羅茨鼓風(fēng)機；歷史

鼓風(fēng)機是沖天爐最重要的配套設(shè)置之一。在民國的有關(guān)冶金學(xué)著作中，高爐與沖天爐均被稱為化鐵爐，鑄造廠被稱為翻砂廠。根據(jù)冶煉、鑄造的用途，化鐵爐一般會分別予以介紹，鑄造廠用化鐵爐（cupola）所用鼓風(fēng)機一般也會被單獨介紹。1926年出版的《鐵冶金學(xué)》[1]中，沖天爐所用風(fēng)機的風(fēng)壓一般按1 000 mm水柱（10 kPa）估算，似乎可以說明當時尚無太大的沖天爐。該專著同時指出，沖天爐一般用離心風(fēng)機和羅茨風(fēng)機。

1945年出版的《普通冶金學(xué)》[2]指出，翻砂廠所用沖天爐多用羅茨鼓風(fēng)機（Roots rotary blower），壓力約為2.0 psi (1 psi=6.894 757 kPa）。該書同時將壓力超過0.5 psi(3.447 kPa)的風(fēng)機稱為鼓風(fēng)機，壓力低于0.5 psi的風(fēng)機稱之為通風(fēng)機；離心式風(fēng)機（cenrfugal fan or fan blower）又稱扇風(fēng)機。

如果參照當前沖天爐的有關(guān)技術(shù)，由民國期間冶金學(xué)專著中有關(guān)沖天爐風(fēng)機的風(fēng)壓值，似乎可以推測民國期間中國最大沖天爐的熔化率，1926年中國最大沖天爐的熔化率應(yīng)該不大于3 t/h（甚至1 t/ h），1945年應(yīng)該不大于5 t/h（甚至3 t/h）。

結(jié)合有關(guān)文獻資料可以推斷，民國期間沖天爐所用的羅茨鼓風(fēng)機、離心鼓風(fēng)機主要來源于國外進口，一部分鑄造廠甚至需要自制鼓風(fēng)機，特別是自制離心鼓風(fēng)機。

檢閱現(xiàn)有的有關(guān)風(fēng)機的專著，在談及新中國風(fēng)機發(fā)展史時，往往只有寥寥數(shù)語、一筆帶過，尚未發(fā)現(xiàn)對中國風(fēng)機工業(yè)發(fā)展的系統(tǒng)、準確描述。例如，《通風(fēng)機設(shè)計與選型》稱，中國的風(fēng)機生產(chǎn)制造開始于1958年[3]。吳達人先生主編的《泵與風(fēng)機》[4]稱：“建國前，國內(nèi)泵和風(fēng)機的制造業(yè)只有很薄弱的基礎(chǔ)，分散在一些大城市中，大部分泵與風(fēng)機依賴進口。建國后泵和風(fēng)機制造工業(yè)發(fā)展得較快，頭一個五年計劃期間，就有一些專業(yè)廠開始大量生產(chǎn)泵與風(fēng)機，60年代初已形成全國性的制造行業(yè)網(wǎng)?！?/p>

1954年的《鑄工》雜志曾刊出過一則簡訊：“沈陽扇風(fēng)機廠試制高壓鼓風(fēng)機成功[5]”，該簡訊中稱：“沈陽扇風(fēng)機廠……于53年12月份開始試制滿足于三排風(fēng)口沖天爐需要的高壓鼓風(fēng)機，第一種5.5號高壓鼓風(fēng)機(適用于1～3 t/h三排風(fēng)口沖天爐)在今年一月底試制完成，經(jīng)過試驗，風(fēng)量、風(fēng)壓比原設(shè)計高10%左右（原設(shè)計風(fēng)壓450 mm水柱，風(fēng)量3000 m3/min），效率比原設(shè)計高7%（原設(shè)計65%，實際72%），其他軸承升溫和振動都合乎質(zhì)量標準。”

該簡訊證明，中國開始生產(chǎn)制造離心式風(fēng)機的時間至晚在1953年，可以印證吳達人先生的觀點。該簡訊中所稱試驗成功的高壓鼓風(fēng)機，其風(fēng)壓僅約500 mm水柱（約5 kPa）。

新中國成立初期沖天爐所用鼓風(fēng)機的詳細狀況，因歷史久遠已難詳考，以下一些零碎的資料對了解當時的歷史或有參考價值。

1950年柳大維先生在“前中央研究院工學(xué)研究所近訊[6]”一文中，介紹到該所冶金部門的工作進展時稱：“現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計制成400 mm小型熔鐵爐及離心吹風(fēng)機各一座，來配合上面的各項試驗。這座小型的熔鐵爐，在我國還不多見，有八個風(fēng)口，分上下兩排，可以個別的調(diào)節(jié)風(fēng)量。每個風(fēng)口有一個窺孔，能觀察爐內(nèi)熔化時的情況，目前正在裝置中，完畢后即可進行工作。”

該文透露了當時中國工業(yè)不夠發(fā)達、鼓風(fēng)機市場供應(yīng)不足的窘迫。

2008年12月7日的《濰坊晚報》“史海鉤沉”欄目,刊登了葛寶琦先生的文章“濰坊鐵鍋百年回眸[7]”。文中有段文字描述了新中國成立初期、濰坊幾個鐵鍋鑄造廠化鐵爐鼓風(fēng)機的情形：“二十年代中期,晉魯鐵廠和德盛泰鐵廠也用上了鐵制鼓風(fēng)機,采用一個名叫“搭架子”的傳動裝置作為鼓風(fēng)機的動力?！按罴茏印庇蓚泯X輪、皮帶輪、支撐框架等部件組成,是用毛驢拉著像推磨一樣轉(zhuǎn)動的。這套鼓風(fēng)機動力裝置被各鐵廠普遍采用,并一直沿用到建國前后。建國后不久,華豐機器廠恢復(fù)了柴油機生產(chǎn),所有鐵廠的鼓風(fēng)機都用上柴油機了?！?/p>

1953年6月，石家莊市正東街的三十幾個家庭婦女，投資4元9角8分，開辦了一個小型鑄造廠[8]。1958年河北美術(shù)出版社根據(jù)該事跡改編、出版了連環(huán)畫《三八婦女翻砂廠》[9]，其中有一幅圖表現(xiàn)了當年的化鐵爐和鼓風(fēng)機（見圖1）。可以看出，其中的鼓風(fēng)機因缺乏電力需要人力驅(qū)動。

圖1 化鐵爐和鼓風(fēng)機（1955）

1954年《鑄工》編輯部，針對當時讀者使用前蘇聯(lián)三排風(fēng)口沖天爐中涉及的鼓風(fēng)機問題，專門刊發(fā)了“關(guān)于沖天爐風(fēng)壓和風(fēng)量方面的問題[10]”一文。文中針對當時爐膛內(nèi)徑800 mm左右的小型沖天爐，推薦的送風(fēng)強度為140 m3/（m2·min），同時介紹了前蘇聯(lián)的沖天爐風(fēng)壓經(jīng)驗式：風(fēng)壓(mm水柱)=爐膛內(nèi)徑(mm)×(0.5～0.7)；文中并且給出爐膛內(nèi)徑800 mm的三排風(fēng)口沖天爐的風(fēng)量、風(fēng)壓推薦值：風(fēng)量70 m3/min、風(fēng)壓480 mm水柱。按現(xiàn)在的觀點看，該文所推薦的風(fēng)壓值明顯偏低。推薦的風(fēng)壓值應(yīng)該與當時的沖天爐有效高度低有關(guān)。

在1958年到1960年之間的技術(shù)文獻中，可以經(jīng)常發(fā)現(xiàn)高爐需要通過風(fēng)機串聯(lián)提高送風(fēng)壓力[11]、煉鋼廠需要通過風(fēng)機并聯(lián)提高送風(fēng)量[12]的記錄，同時可以發(fā)現(xiàn)“腳踏離心式鼓風(fēng)機”、“離心式水泵改裝鼓風(fēng)機成功”、“用土辦法加工二百立方公尺的大型鼓風(fēng)機”、“三用單人腳踏鼓風(fēng)機”之類自制風(fēng)機的資料和報道。這些歷史資料，反映了該期間中國風(fēng)機工業(yè)不夠發(fā)達、市場供應(yīng)窘迫的狀況。

新中國成立初期，沖天爐所用焦炭并非如曾經(jīng)想象的那樣品質(zhì)很差。1952年李香洲先生在“采用合金鑄鐵提高機器質(zhì)量”一文中，介紹了東北所產(chǎn)兩種鑄造焦炭的各項性能參數(shù)，其中固定碳的含量均達到85%以上[13]。但在當時的文獻中，很少發(fā)現(xiàn)沖天爐鐵液溫度達到1 450 ℃以上的記錄，其中的原因或者與人們習(xí)慣于使用離心鼓風(fēng)機，而當時離心風(fēng)機的壓力較低有關(guān)。

1966年4月到6月間，一機部二局機床鑄造工作組，在中國華東、東北、華北、華中地區(qū)調(diào)查了56個沖天爐,其中包括10 t/h及其以上的沖天爐8臺，3～5 t/h的沖天爐48臺；調(diào)查涉及的上海、無錫的11臺沖天爐中，絕大部分使用羅茨鼓風(fēng)機[14]。

1973年初，湖北柴油機廠稱[15]：他們研制了一種沖天爐離心鼓風(fēng)機（見圖2），風(fēng)機的葉輪直徑φ460 mm離心式風(fēng)機，適合2～2.5 t/h沖天爐使用。電機功率只有7千瓦，使用13年只大修過一次，節(jié)電、噪聲低。并稱：“該機目前已在我省許多單位使用，地縣工廠仿造的尤多，外省亦仿制不少，并有改進的不同型號。我省已建議有關(guān)部門定型生產(chǎn)?！?/p>

該風(fēng)機的風(fēng)量2 500 m3/h（41.7 m3/min）、風(fēng)壓680 mm水柱，其壓力并不算高。但是，該風(fēng)機有利于降低噪聲的鑄鐵殼體，對此后的沖天爐鼓風(fēng)機產(chǎn)生了重要影響。

1977年初，湖北機械研究所在《湖北機械》第一期上發(fā)布了一則消息，宣布湖北省研制出了一種可以替代羅茨鼓風(fēng)機的3 t/h沖天爐用離心鼓風(fēng)機（見圖3），風(fēng)量50 m3/min、風(fēng)壓1 300 mm水柱，并稱[16].：“在省機械局領(lǐng)導(dǎo)下,由武漢市機械局、華中工學(xué)院、應(yīng)山機械廠、長江通用機械廠等單位組成三結(jié)合聯(lián)合設(shè)計組，進行了三噸沖天爐鼓風(fēng)機的設(shè)計、試制、性能試驗以及生產(chǎn)驗證工作。76年5月完成樣機性能試驗后，先后有三臺樣機在武漢汽車齒輪廠、湖北電機廠、廣濟水泵廠的沖天爐上安裝使用，進行生產(chǎn)驗證?！痪牌吡晔掠珊笔C械工業(yè)局主持在武漢召開了三噸沖天爐鼓風(fēng)機鑒定會。……到會代表一致認為:D50-11三噸沖天爐鼓風(fēng)機的設(shè)計是成功的,樣機性能達到了設(shè)計要求,可以由省內(nèi)組織批量生產(chǎn),建議大力推廣。”

圖2 2噸沖天爐用離心鼓風(fēng)機簡圖(1973)

圖3 3噸沖天爐用離心鼓風(fēng)機(1977)

湖北應(yīng)山機械制造廠、武漢長江通用機械廠、華中工學(xué)院透平壓縮機教研組等單位此后相繼發(fā)表了一系列文章[17-18]，介紹了這種適合于3 t/h沖天爐使用的離心鼓風(fēng)機。

1985年初，華中工學(xué)院科研處介紹了0.5～7 t/ h沖天爐系列鼓風(fēng)機研制所取得的成績及其過程[19]：“我院壓縮機、鑄工兩教研室設(shè)計的沖天爐離心鼓風(fēng)機，近十年來,該系列產(chǎn)品已生產(chǎn)五千多臺，暢銷全國二十八個省、市自治區(qū),仍不能滿足用戶的需要。”“首先研制成功的3噸/時沖天爐離心風(fēng)機，于1976年由湖北省機械工業(yè)局組織了鑒定，鑒定結(jié)果該風(fēng)機比原化鐵爐風(fēng)機節(jié)電二分之一至三分之二，重量減輕二分之一，噪音降低三分之二?！薄?978年該科研成果榮獲全國科學(xué)大會獎。在已取得成果的基礎(chǔ)上，兩教研室又經(jīng)過幾年努力，于1980年完成了整個系列八種型號風(fēng)機的研制工作，分別與0.5～7t/h沖天爐配套使用?！?/p>

1987年,由浙江大學(xué)與寧波風(fēng)機廠共同負責(zé)研制的8-09與9-12兩個系列的高壓離心風(fēng)機,于1987年1月份在杭州通過部級鑒定；該項目是機械部1985年下達的科研任務(wù)，經(jīng)過兩年的設(shè)計研制，由寧波風(fēng)機廠完成9-12的樣機(適合5～7 t/h沖天爐),由煙臺風(fēng)機廠完成8-09樣機(適合1～3 t/h沖天爐)；樣機分別安裝于杭州鑄造廠、杭州重機廠等四個鑄造廠試用；這是我國首次研制成功單級超小比轉(zhuǎn)速直聯(lián)式高壓離心風(fēng)機，其效率高、高區(qū)寬、噪音低[20]。

1996年前后，中國開始出現(xiàn)了噪聲小、振動小、效率高的三葉羅茨鼓風(fēng)機[21]，今已用于沖天爐、特別是天然氣沖天爐的試驗研究。

按文獻記錄,上海工業(yè)建筑設(shè)計院的章奎生先生是中國較早關(guān)注風(fēng)機噪聲的人之一，他早在1975年初便研究了羅茨鼓風(fēng)機的噪聲控制[22]。

1975年8月26日，北京市技術(shù)交流站和北京市科學(xué)技術(shù)局，召集北京地區(qū)、中央和地方有關(guān)鑄造廠的代表，在北京化工設(shè)備廠召開了治理沖天爐鼓風(fēng)機噪聲現(xiàn)場會[23]。自此之后，沖天爐鼓風(fēng)機的噪聲問題開始成為大家關(guān)心的問題。目前，沖天爐幾乎所有的羅茨風(fēng)機和少部分的離心風(fēng)機，均配置有消聲器。

變頻調(diào)速可以降低容積式風(fēng)機（羅茨和葉氏風(fēng)機）的電力消耗、減少其噪聲，是一項節(jié)能、環(huán)保的先進技術(shù)。按文獻記錄，中國政府有關(guān)部門于1983年即開始推廣泵和風(fēng)機的變頻調(diào)速技術(shù)[24]，至今已經(jīng)30多年。目前，變頻調(diào)速在沖天爐鼓風(fēng)機上已有較廣泛的應(yīng)用。

經(jīng)過近百年的曲折發(fā)展，中國沖天爐鼓風(fēng)機的技術(shù)和市場供應(yīng)已經(jīng)有了根本的改觀。在目前，沖天爐鼓風(fēng)機及其配套設(shè)備的市場供應(yīng)十分充足，有各種結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格的鼓風(fēng)機可供沖天爐選用。例如，1～10 t/h的沖天爐可選用沖天爐專用離心鼓風(fēng)機，10 t/h以上的沖天爐可選用多級離心鼓風(fēng)機；各種規(guī)格的沖天爐均可以選用雙葉羅茨鼓風(fēng)機，6 t/ h以下的沖天爐可選用三葉羅茨鼓風(fēng)機。變頻器和羅茨鼓風(fēng)機技術(shù)的進步、市場價格的降低，變頻器與羅茨鼓風(fēng)機相組合，或成為今后沖天爐送風(fēng)設(shè)備發(fā)展的技術(shù)趨勢。

中國沖天爐鼓風(fēng)機近百年的發(fā)展歷史，記錄和反映了中國、特別是新中國機器制造工業(yè)發(fā)展的光輝歷程。

[1] 胡庶華.鐵冶金學(xué)[M].上海:中華學(xué)藝社,民國15年(1926):144-145.

[2] 蔣導(dǎo)江.普通冶金學(xué)[M].重慶:商務(wù)印書館(發(fā)行),民國34年(1945):231-232.

[3] 張玉成,儀登利,馮殿義.通風(fēng)機設(shè)計與選型[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011：前言.

[4] 吳達人主編.泵與風(fēng)機[M].西安: 西安交通大學(xué)出版社,1989:2. [5] 鑄工編輯部.沈陽扇風(fēng)機廠試制高壓鼓風(fēng)機成功[J]. 鑄工,1954(4):32.

[6] 柳大維.前中央研究院工學(xué)研究所近訊[J].科學(xué)通訊,1950(1):28-29 .

[7] 葛寶琦.濰坊鐵鍋百年回眸[N].濰坊晚報,2008-12-7(12).

[8] 賈新.真能干,婦女辦翻砂廠[J].勞動,1958(15):18-19.

[9] 吳振軒,司合圖.三八婦女翻砂廠[M].石家莊:河北美術(shù)出版社，1958.

[10] 鑄工編輯部.關(guān)于沖天爐風(fēng)壓和風(fēng)量方面的問題[J].鑄工,1954(5):49-50.

[11] 沈陽扇風(fēng)機廠.高爐用高壓串聯(lián)離心通風(fēng)機圖冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1958.

[12] 鐘會云.鼓風(fēng)機并聯(lián)試驗[J].鋼鐵,1958(10):40-43 .

[13] 李香洲.采用合金鑄鐵提高機器質(zhì)量[J].機械,1951(1):12 .

[14] 一機部二局機床鑄造工作組.提高沖天爐鐵焦比和鐵液溫度的經(jīng)驗[J]. 鑄造機械,1966(5):12-21.

[15] 湖北柴油機廠.2噸沖天爐用離心式鼓風(fēng)機[J].湖北機械,1973(1):31-34.

[16] 湖北省機械研究所工藝室.三噸沖天爐鼓風(fēng)機試制成功[J].湖北機械,1977(1):29-30.

[17] 湖北應(yīng)山機械制造廠,武漢長江通用機械廠,華中工學(xué)院透平壓縮機教研組.3噸/小時熱風(fēng)沖天爐離心式鼓風(fēng)機[J]. 華中工學(xué)院學(xué)報,1977(2):75-87.

[18] 湖北應(yīng)山機械制造廠,武漢長江通用機械廠,華中工學(xué)院透平壓縮機教研組.沖天爐新型離心鼓風(fēng)機[J].機械工人熱加工技術(shù)資料,1977(5):19-21.

[19] 華中工學(xué)院科研科.沖天爐離心鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)產(chǎn)十年經(jīng)久不衰[J].華中工學(xué)院學(xué)報,1985(S1):100.

[20] 王力武.8-09與9-12化鐵爐專用高壓離心風(fēng)機通過部級鑒定[J].鑄造設(shè)備研究,1987(Z2):194 .

[21] 吳建華,崔天生,束鵬程.逆流冷卻三葉羅茨鼓風(fēng)機的理論分析[J]. 風(fēng)機技術(shù),1996(2):8-10.

[22] 章奎生.羅茨鼓風(fēng)機噪聲的控制[J].環(huán)境保護,1975(1):21-24.

[23] 勞動保護編輯部.北京市召開治理鼓風(fēng)機噪聲現(xiàn)場會[J].勞動保護,1975(6):36.

[24] 丁紹曾,朱稚清.風(fēng)機水泵變速運行是節(jié)能的有效途徑—受國家經(jīng)委能源局委托調(diào)查分析報告[J].電工技術(shù),1984(8):1-18.

Historical Retrospect on Blower for Cupola Furnace

ZHANG Ming
(Weihai Kexing Foundry Machinery Co., Ltd., Weihai 264205, Shandong,China)

History of the blower for cupola furnace has been detailed review, since the republic of China especially in the centrifugal blower after 1949.

cupola furnace; blower;centrifugal blower;roots rotary blower;history

TG249.2；

A；

1006-9658（2016）05-0012-04

10.3969/j.issn.1006-9658.2016.05.002

2015-11-29

稿件編號:1511-1118

張明（1958—），男，高級工程師，從事燃焦沖天爐、燃氣化鐵爐的技術(shù)研究和項目規(guī)劃工作.