張 明

(威?？婆d鑄造機(jī)械有限公司,山東威海 264205)

沖天爐鼓風(fēng)機(jī)鉤沉

張 明

(威海科興鑄造機(jī)械有限公司,山東威海 264205)

詳細(xì)回顧了自民國(guó)以來(lái)中國(guó)沖天爐用鼓風(fēng)機(jī)、特別是1949年以后離心式鼓風(fēng)機(jī)發(fā)展的歷史。關(guān)鍵詞：沖天爐；鼓風(fēng)機(jī)；離心式鼓風(fēng)機(jī)；羅茨鼓風(fēng)機(jī)；歷史

鼓風(fēng)機(jī)是沖天爐最重要的配套設(shè)置之一。在民國(guó)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(huì)分別予以介紹，鑄造廠用化鐵爐（cupola）所用鼓風(fēng)機(jī)一般也會(huì)被單獨(dú)介紹。1926年出版的《鐵冶金學(xué)》[1]中，沖天爐所用風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓一般按1 000 mm水柱（10 kPa）估算，似乎可以說(shuō)明當(dāng)時(shí)尚無(wú)太大的沖天爐。該專(zhuān)著同時(shí)指出，沖天爐一般用離心風(fēng)機(jī)和羅茨風(fēng)機(jī)。

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(jī)（Roots rotary blower），壓力約為2.0 psi (1 psi=6.894 757 kPa）。該書(shū)同時(shí)將壓力超過(guò)0.5 psi(3.447 kPa)的風(fēng)機(jī)稱為鼓風(fēng)機(jī)，壓力低于0.5 psi的風(fēng)機(jī)稱之為通風(fēng)機(jī)；離心式風(fēng)機(jī)（cenrfugal fan or fan blower）又稱扇風(fēng)機(jī)。

如果參照當(dāng)前沖天爐的有關(guān)技術(shù)，由民國(guó)期間冶金學(xué)專(zhuān)著中有關(guān)沖天爐風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓值，似乎可以推測(cè)民國(guó)期間中國(guó)最大沖天爐的熔化率，1926年中國(guó)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(xiàn)資料可以推斷，民國(guó)期間沖天爐所用的羅茨鼓風(fēng)機(jī)、離心鼓風(fēng)機(jī)主要來(lái)源于國(guó)外進(jìn)口，一部分鑄造廠甚至需要自制鼓風(fēng)機(jī)，特別是自制離心鼓風(fēng)機(jī)。

檢閱現(xiàn)有的有關(guān)風(fēng)機(jī)的專(zhuān)著，在談及新中國(guó)風(fēng)機(jī)發(fā)展史時(shí)，往往只有寥寥數(shù)語(yǔ)、一筆帶過(guò)，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)中國(guó)風(fēng)機(jī)工業(yè)發(fā)展的系統(tǒng)、準(zhǔn)確描述。例如，《通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與選型》稱，中國(guó)的風(fēng)機(jī)生產(chǎn)制造開(kāi)始于1958年[3]。吳達(dá)人先生主編的《泵與風(fēng)機(jī)》[4]稱：“建國(guó)前，國(guó)內(nèi)泵和風(fēng)機(jī)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(jī)依賴進(jìn)口。建國(guó)后泵和風(fēng)機(jī)制造工業(yè)發(fā)展得較快，頭一個(gè)五年計(jì)劃期間，就有一些專(zhuān)業(yè)廠開(kāi)始大量生產(chǎn)泵與風(fēng)機(jī)，60年代初已形成全國(guó)性的制造行業(yè)網(wǎng)。”

1954年的《鑄工》雜志曾刊出過(guò)一則簡(jiǎn)訊：“沈陽(yáng)扇風(fēng)機(jī)廠試制高壓鼓風(fēng)機(jī)成功[5]”，該簡(jiǎn)訊中稱：“沈陽(yáng)扇風(fēng)機(jī)廠……于53年12月份開(kāi)始試制滿足于三排風(fēng)口沖天爐需要的高壓鼓風(fēng)機(jī)，第一種5.5號(hào)高壓鼓風(fēng)機(jī)(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(guò)試驗(yàn)，風(fēng)量、風(fēng)壓比原設(shè)計(jì)高10%左右（原設(shè)計(jì)風(fēng)壓450 mm水柱，風(fēng)量3000 m3/min），效率比原設(shè)計(jì)高7%（原設(shè)計(jì)65%，實(shí)際72%），其他軸承升溫和振動(dòng)都合乎質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

該簡(jiǎn)訊證明，中國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)制造離心式風(fēng)機(jī)的時(shí)間至晚在1953年，可以印證吳達(dá)人先生的觀點(diǎn)。該簡(jiǎn)訊中所稱試驗(yàn)成功的高壓鼓風(fēng)機(jī)，其風(fēng)壓僅約500 mm水柱（約5 kPa）。

新中國(guó)成立初期沖天爐所用鼓風(fēng)機(jī)的詳細(xì)狀況，因歷史久遠(yuǎn)已難詳考，以下一些零碎的資料對(duì)了解當(dāng)時(shí)的歷史或有參考價(jià)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(mén)的工作進(jìn)展時(shí)稱：“現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計(jì)制成400 mm小型熔鐵爐及離心吹風(fēng)機(jī)各一座，來(lái)配合上面的各項(xiàng)試驗(yàn)。這座小型的熔鐵爐，在我國(guó)還不多見(jiàn)，有八個(gè)風(fēng)口，分上下兩排，可以個(gè)別的調(diào)節(jié)風(fēng)量。每個(gè)風(fēng)口有一個(gè)窺孔，能觀察爐內(nèi)熔化時(shí)的情況，目前正在裝置中，完畢后即可進(jìn)行工作?！?/p>

該文透露了當(dāng)時(shí)中國(guó)工業(yè)不夠發(fā)達(dá)、鼓風(fēng)機(jī)市場(chǎng)供應(yīng)不足的窘迫。

2008年12月7日的《濰坊晚報(bào)》“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(guó)成立初期、濰坊幾個(gè)鐵鍋鑄造廠化鐵爐鼓風(fēng)機(jī)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(jī),采用一個(gè)名叫“搭架子”的傳動(dòng)裝置作為鼓風(fēng)機(jī)的動(dòng)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(dòng)的。這套鼓風(fēng)機(jī)動(dòng)力裝置被各鐵廠普遍采用,并一直沿用到建國(guó)前后。建國(guó)后不久,華豐機(jī)器廠恢復(fù)了柴油機(jī)生產(chǎn),所有鐵廠的鼓風(fēng)機(jī)都用上柴油機(jī)了?！?/p>

1953年6月，石家莊市正東街的三十幾個(gè)家庭婦女，投資4元9角8分，開(kāi)辦了一個(gè)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(huà)《三八婦女翻砂廠》[9]，其中有一幅圖表現(xiàn)了當(dāng)年的化鐵爐和鼓風(fēng)機(jī)（見(jiàn)圖1）。可以看出，其中的鼓風(fēng)機(jī)因缺乏電力需要人力驅(qū)動(dòng)。

圖1 化鐵爐和鼓風(fēng)機(jī)（1955）

1954年《鑄工》編輯部，針對(duì)當(dāng)時(shí)讀者使用前蘇聯(lián)三排風(fēng)口沖天爐中涉及的鼓風(fēng)機(jī)問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)刊發(fā)了“關(guān)于沖天爐風(fēng)壓和風(fēng)量方面的問(wèn)題[10]”一文。文中針對(duì)當(dāng)時(shí)爐膛內(nèi)徑800 mm左右的小型沖天爐，推薦的送風(fēng)強(qiáng)度為140 m3/（m2·min），同時(shí)介紹了前蘇聯(lián)的沖天爐風(fēng)壓經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)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(dāng)時(shí)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(xiàn)中，可以經(jīng)常發(fā)現(xiàn)高爐需要通過(guò)風(fēng)機(jī)串聯(lián)提高送風(fēng)壓力[11]、煉鋼廠需要通過(guò)風(fēng)機(jī)并聯(lián)提高送風(fēng)量[12]的記錄，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)“腳踏離心式鼓風(fēng)機(jī)”、“離心式水泵改裝鼓風(fēng)機(jī)成功”、“用土辦法加工二百立方公尺的大型鼓風(fēng)機(jī)”、“三用單人腳踏鼓風(fēng)機(jī)”之類(lèi)自制風(fēng)機(jī)的資料和報(bào)道。這些歷史資料，反映了該期間中國(guó)風(fēng)機(jī)工業(yè)不夠發(fā)達(dá)、市場(chǎng)供應(yīng)窘迫的狀況。

新中國(guó)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(jī)器質(zhì)量”一文中，介紹了東北所產(chǎn)兩種鑄造焦炭的各項(xiàng)性能參數(shù)，其中固定碳的含量均達(dá)到85%以上[13]。但在當(dāng)時(shí)的文獻(xiàn)中，很少發(fā)現(xiàn)沖天爐鐵液溫度達(dá)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(jī)，而當(dāng)時(shí)離心風(fēng)機(jī)的壓力較低有關(guān)。

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

1973年初，湖北柴油機(jī)廠稱[15]：他們研制了一種沖天爐離心鼓風(fēng)機(jī)（見(jiàn)圖2），風(fēng)機(jī)的葉輪直徑φ460 mm離心式風(fēng)機(jī)，適合2～2.5 t/h沖天爐使用。電機(jī)功率只有7千瓦，使用13年只大修過(guò)一次，節(jié)電、噪聲低。并稱：“該機(jī)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(jìn)的不同型號(hào)。我省已建議有關(guān)部門(mén)定型生產(chǎn)?！?/p>

該風(fēng)機(jī)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(jī)有利于降低噪聲的鑄鐵殼體，對(duì)此后的沖天爐鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生了重要影響。

1977年初，湖北機(jī)械研究所在《湖北機(jī)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(jī)的3 t/h沖天爐用離心鼓風(fēng)機(jī)（見(jiàn)圖3），風(fēng)量50 m3/min、風(fēng)壓1 300 mm水柱，并稱[16].：“在省機(jī)械局領(lǐng)導(dǎo)下,由武漢市機(jī)械局、華中工學(xué)院、應(yīng)山機(jī)械廠、長(zhǎng)江通用機(jī)械廠等單位組成三結(jié)合聯(lián)合設(shè)計(jì)組，進(jìn)行了三噸沖天爐鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)、試制、性能試驗(yàn)以及生產(chǎn)驗(yàn)證工作。76年5月完成樣機(jī)性能試驗(yàn)后，先后有三臺(tái)樣機(jī)在武漢汽車(chē)齒輪廠、湖北電機(jī)廠、廣濟(jì)水泵廠的沖天爐上安裝使用，進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證。……一九七六年十二月由湖北省機(jī)械工業(yè)局主持在武漢召開(kāi)了三噸沖天爐鼓風(fēng)機(jī)鑒定會(huì)?！綍?huì)代表一致認(rèn)為:D50-11三噸沖天爐鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)是成功的,樣機(jī)性能達(dá)到了設(shè)計(jì)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(jī)簡(jiǎn)圖(1973)

圖3 3噸沖天爐用離心鼓風(fēng)機(jī)(1977)

湖北應(yīng)山機(jī)械制造廠、武漢長(zhǎng)江通用機(jī)械廠、華中工學(xué)院透平壓縮機(jī)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(jī)。

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(jī)研制所取得的成績(jī)及其過(guò)程[19]：“我院壓縮機(jī)、鑄工兩教研室設(shè)計(jì)的沖天爐離心鼓風(fēng)機(jī)，近十年來(lái),該系列產(chǎn)品已生產(chǎn)五千多臺(tái)，暢銷(xiāo)全國(guó)二十八個(gè)省、市自治區(qū),仍不能滿足用戶的需要?！薄笆紫妊兄瞥晒Φ?噸/時(shí)沖天爐離心風(fēng)機(jī)，于1976年由湖北省機(jī)械工業(yè)局組織了鑒定，鑒定結(jié)果該風(fēng)機(jī)比原化鐵爐風(fēng)機(jī)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。”“1978年該科研成果榮獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。在已取得成果的基礎(chǔ)上，兩教研室又經(jīng)過(guò)幾年努力，于1980年完成了整個(gè)系列八種型號(hào)風(fēng)機(jī)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(jī)廠共同負(fù)責(zé)研制的8-09與9-12兩個(gè)系列的高壓離心風(fēng)機(jī),于1987年1月份在杭州通過(guò)部級(jí)鑒定；該項(xiàng)目是機(jī)械部1985年下達(dá)的科研任務(wù)，經(jīng)過(guò)兩年的設(shè)計(jì)研制，由寧波風(fēng)機(jī)廠完成9-12的樣機(jī)(適合5～7 t/h沖天爐),由煙臺(tái)風(fēng)機(jī)廠完成8-09樣機(jī)(適合1～3 t/h沖天爐)；樣機(jī)分別安裝于杭州鑄造廠、杭州重機(jī)廠等四個(gè)鑄造廠試用；這是我國(guó)首次研制成功單級(jí)超小比轉(zhuǎn)速直聯(lián)式高壓離心風(fēng)機(jī)，其效率高、高區(qū)寬、噪音低[20]。

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

按文獻(xiàn)記錄,上海工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院的章奎生先生是中國(guó)較早關(guān)注風(fēng)機(jī)噪聲的人之一，他早在1975年初便研究了羅茨鼓風(fēng)機(jī)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(kāi)了治理沖天爐鼓風(fēng)機(jī)噪聲現(xiàn)場(chǎng)會(huì)[23]。自此之后，沖天爐鼓風(fēng)機(jī)的噪聲問(wèn)題開(kāi)始成為大家關(guān)心的問(wèn)題。目前，沖天爐幾乎所有的羅茨風(fēng)機(jī)和少部分的離心風(fēng)機(jī)，均配置有消聲器。

變頻調(diào)速可以降低容積式風(fēng)機(jī)（羅茨和葉氏風(fēng)機(jī)）的電力消耗、減少其噪聲，是一項(xiàng)節(jié)能、環(huán)保的先進(jìn)技術(shù)。按文獻(xiàn)記錄，中國(guó)政府有關(guān)部門(mén)于1983年即開(kāi)始推廣泵和風(fēng)機(jī)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(jī)上已有較廣泛的應(yīng)用。

經(jīng)過(guò)近百年的曲折發(fā)展，中國(guó)沖天爐鼓風(fēng)機(jī)的技術(shù)和市場(chǎng)供應(yīng)已經(jīng)有了根本的改觀。在目前，沖天爐鼓風(fēng)機(jī)及其配套設(shè)備的市場(chǎng)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(jī)可供沖天爐選用。例如，1～10 t/h的沖天爐可選用沖天爐專(zhuān)用離心鼓風(fēng)機(jī)，10 t/h以上的沖天爐可選用多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)；各種規(guī)格的沖天爐均可以選用雙葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，6 t/ h以下的沖天爐可選用三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)。變頻器和羅茨鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步、市場(chǎng)價(jià)格的降低，變頻器與羅茨鼓風(fēng)機(jī)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(shì)。

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

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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(hào):1511-1118

張明（1958—），男，高級(jí)工程師，從事燃焦沖天爐、燃?xì)饣F爐的技術(shù)研究和項(xiàng)目規(guī)劃工作.