宮彥嶺，趙 武
(河鋼集團(tuán)承鋼公司，河北 承德 067002)
摘要:利用中醫(yī)的整體觀、陰陽(yáng)輪、五行論及氣血說，結(jié)合高爐運(yùn)行特征，對(duì)高爐的穩(wěn)定順行進(jìn)行了相關(guān)性分析，并提出了新認(rèn)識(shí): 高爐穩(wěn)定順行的實(shí)質(zhì)是高溫區(qū)礦石還原吸熱、煤氣流物理熱、爐體散熱和碳氧化放熱、鼓風(fēng)帶入物理熱的陰陽(yáng)動(dòng)態(tài)平衡。高爐五大基本操作制度之間存在著相生相克的平衡協(xié)調(diào)關(guān)系，它們緊密關(guān)聯(lián)、互相銜接。爐況診斷要抓住爐溫向涼、向熱、煤氣流分布三大關(guān)鍵，爐況調(diào)控要五大操作制度協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。
關(guān)鍵詞:中醫(yī)理論； 陰陽(yáng)平衡； 高爐爐況；順行
引言
高爐工序成本占據(jù)了鋼鐵全流程成本的 70% 以上，高爐爐況波動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響企業(yè)效益，因此高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行一直是鋼鐵企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來隨著信息化、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，高爐爐況的監(jiān)控和故障診斷力有所提高，但在宏觀和系統(tǒng)性層面對(duì)高爐運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)識(shí)仍然存在不足。當(dāng)爐況波動(dòng)時(shí)，往往頭疼醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳，達(dá)不到預(yù)期效果。
高爐操作人員常說: 高爐是個(gè)黑箱，有太多說不清楚的問題，給高爐做診斷與古代中醫(yī)給人診病類似。可見，高爐爐況診斷、調(diào)控的基本思想與中醫(yī)理論存在某種契合點(diǎn)，高爐爐況診斷與中醫(yī)存在一定的相關(guān)性。本文根據(jù)中醫(yī)理論整體觀念和辨證論治的思想，提出了對(duì)高爐穩(wěn)定順行的一些新認(rèn)識(shí)。
1 中醫(yī)理論與高爐爐況診斷的相關(guān)性分析
1． 1 中醫(yī)整體觀與高爐爐況診斷的相關(guān)性
整體和辨證思維方式是中醫(yī)理論的精華，認(rèn)為人體各個(gè)器官是個(gè)有機(jī)的整體，各部分之間相互影響、相互關(guān)聯(lián)。中醫(yī)診病是先從宏觀的角度提出自己的觀點(diǎn)，形成概念，然后在辨證的基礎(chǔ)上配伍用藥。高爐生產(chǎn)系統(tǒng)同樣是一個(gè)有機(jī)的整體，燒結(jié)、裝 料、冶煉、排渣、出鐵、噴煤、送風(fēng)、爐體冷卻、煤氣回收等每個(gè)工序均不可或缺。當(dāng)爐況出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，同樣也要根據(jù)人、機(jī)、料、法、環(huán)各方面提出自己的認(rèn)識(shí)，然后有針對(duì)性地采取措施。中醫(yī)對(duì)疾病的診斷方法是望、聞、問、切。通過觀起色、聽聲息、問癥狀、摸脈象，從而對(duì)人體的健康狀況有個(gè)整體的了解。
對(duì)高爐爐況的了解同樣也是通過望、聞、切。望指的是觀察渣鐵顏色、風(fēng)口粘渣狀態(tài)、渣和鐵流出時(shí)的順暢程度等; 聞指的是查閱高爐運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)和故障記錄，聽設(shè)備運(yùn)行的聲息; 切指的是測(cè)量渣鐵溫度、爐體溫度、鼓風(fēng)溫度、壓力、流量，分析爐料化學(xué)成分和渣、鐵化學(xué)成分等。
1． 2 中醫(yī)陰陽(yáng)論與高爐爐況診斷的相關(guān)性
《黃帝內(nèi)經(jīng)》認(rèn)為，疾病“或生于陰，或生于陽(yáng)”，與陰陽(yáng)平衡有關(guān)，陰陽(yáng)失衡，人就會(huì)得病。中醫(yī)診病要先分辨陰陽(yáng)，辨別是陰虛、陽(yáng)虛還是陰陽(yáng)兩虛，是熱證、寒證還是濕證。寒、熱、濕又細(xì)分為虛寒、實(shí)寒、表熱、里熱、上寒、下寒、上熱下熱、上寒下熱、上熱下寒、表寒里熱、表熱里寒，風(fēng)濕、寒濕、署濕、熱濕、痰濕，寒證、熱證可相互轉(zhuǎn)換。中醫(yī)認(rèn)為，陽(yáng)勝則熱，陰虛則熱; 陰勝則寒，陽(yáng)虛則寒。在辯證施治中，需要區(qū)分熱證是陽(yáng)勝導(dǎo)致還是陰虛導(dǎo)致，寒證是陰勝導(dǎo)致還是陽(yáng)虛導(dǎo)致，勝時(shí)要損有余，陰勝治陰，陽(yáng)勝治陽(yáng); 衰時(shí)要補(bǔ)不足，陰勝補(bǔ)陽(yáng)，陽(yáng)勝補(bǔ)陰，此為“辨性為先，用藥而后”。中醫(yī)講究藥貴對(duì)證，不簡(jiǎn)單地追求所謂的標(biāo)準(zhǔn)性、精確性; 藥不對(duì)證，量再大也徒勞無功，甚至助長(zhǎng)疾病的發(fā)展。
高爐穩(wěn)定順行同樣涉及陰陽(yáng)平衡問題。陰就是爐內(nèi)燒結(jié)礦的還原吸熱反應(yīng)能力、爐體冷卻狀態(tài); 陽(yáng)就是爐內(nèi)焦炭和噴煤的放熱反應(yīng)能力以及鼓風(fēng)動(dòng)能、物理熱狀態(tài)。高爐生產(chǎn)時(shí)，燒結(jié)礦( 陰的部分)從高爐爐頂裝入，在下行的過程中與上升氣流( 陽(yáng)的部分) 不斷交匯，燒結(jié)礦吸收熱量將鐵從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，還原出金屬鐵。高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行的實(shí)質(zhì)是高溫區(qū)礦石還原吸熱、煤氣流物理熱、爐體散熱和碳氧化放熱、鼓風(fēng)帶入物理熱的陰陽(yáng)動(dòng)態(tài)平衡。高爐爐內(nèi)各區(qū)域均有合理的溫度范圍，溫度穩(wěn)定，爐況即穩(wěn)定; 反之，高于正常值或低于正常值都會(huì)引起爐況波動(dòng)。當(dāng)爐況異常時(shí)同樣應(yīng)該遵循辯證施治的原則: 要分辨爐況異常是陰虛、陽(yáng)虛還是陰陽(yáng)兩虛導(dǎo)致的; 辨別是陰虛還是陽(yáng)勝引起的熱證( 爐熱) ，是陽(yáng)虛還是陰勝導(dǎo)致的寒證( 爐涼) ，還是有害元素累積導(dǎo)致的濕證。對(duì)證施策，措施不對(duì)證，往往達(dá)不到改善爐況的效果。中醫(yī)陰陽(yáng)理論在高爐爐況上的具體表現(xiàn)見表 1。
1． 3 中醫(yī)五行論與高爐爐況診斷的相關(guān)性
中醫(yī)的另一個(gè)理論基礎(chǔ)就是中國(guó)古代的五行學(xué)說。五行學(xué)說認(rèn)為，金、木、水、火、土五種事物之間存在著相生相克的關(guān)系，金生水、木生火、水生木、火 生土、土生金; 金克土、木克土、水克火、火克金、土克水［4］。中醫(yī)根據(jù)人體各臟器的運(yùn)行規(guī)律定義金為肺、大腸，木為肝、膽，水為腎、膀胱，火為心、小腸，土為脾、胃，稱之為人體五行。中醫(yī)認(rèn)為人體五行之間在相生相克運(yùn)動(dòng)中維持著協(xié)調(diào)和平衡的關(guān)系，平衡失調(diào)就會(huì)導(dǎo)致各種疾病，診病的原則是先辨別人體五行的陰陽(yáng)虛實(shí)，虛則補(bǔ)其母，實(shí)則泄其子，不頭疼醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳。
高爐五大基本操作制度直接影響高爐的穩(wěn)定順行，分別為爐缸熱制度、裝料制度、冷卻制度、送風(fēng)制度、造渣( 配料) 制度。根據(jù)五項(xiàng)制度的基本特性，也可以把它們歸納為金、木、水、火、土五種形態(tài)。金為爐缸熱制度、木為裝料制度、水為冷卻制度、火為送風(fēng)制度、土為造渣( 配料) 制度，本文稱之為高爐五行。
高爐五種基本操作制度之間同樣存在著相生相克的平衡協(xié)調(diào)關(guān)系，它們緊密關(guān)聯(lián)、互相銜接，構(gòu)成了高爐穩(wěn)定、高產(chǎn)、低耗、優(yōu)質(zhì)、長(zhǎng)壽的必要和充分條件。任何一個(gè)環(huán)節(jié)的缺失，都會(huì)對(duì)高爐爐況產(chǎn)生影響，正確認(rèn)識(shí)五種基本操作制度之間相生相克的關(guān)系，辨別清楚高爐五行的陰陽(yáng)虛實(shí)，調(diào)整相關(guān)制度，高爐才能穩(wěn)定順行。當(dāng)然在高爐實(shí)際操控中，五種基本操作制度之間的內(nèi)在關(guān)系要比描述的復(fù)雜得多，但不外相生相克兩種方式。高爐五行的屬性定義及相互關(guān)系見圖 1 及表 2。
1． 4 中醫(yī)氣血學(xué)說與高爐爐況診斷的相關(guān)性
中醫(yī)認(rèn)為氣是構(gòu)成人體和推動(dòng)人體生命活動(dòng)的最基本元素，氣為血帥，血為氣母，氣行血行，氣滯血瘀。因此，從古至今治病都注重先治氣，強(qiáng)調(diào)氣和人安，氣滯則病，氣散則亡。古代名醫(yī)張景岳說，“行氣不識(shí)氣，治病無根據(jù)”。由此可見，氣在中醫(yī)里的重要性。
氣在高爐生產(chǎn)中同樣非常重要，這個(gè)氣就是煤氣流。每個(gè)高爐均有自己合理的煤氣平衡數(shù)量和氣流分布，爐內(nèi)煤氣壓力、氣流分布脫離正常狀態(tài)均直接造成高爐爐況異常［1］。如中心氣流不足而邊沿氣流過分發(fā)展，則會(huì)導(dǎo)致爐缸中心堆積，爐墻受損; 反之，邊沿氣流太弱，則可能導(dǎo)致爐墻結(jié)厚。如果沿圓周方向各層的溫度中某一點(diǎn)或幾點(diǎn)偏離正常值，表明沿圓周方向氣流分布不均，同樣也會(huì)導(dǎo)致爐墻受損或結(jié)厚［1］。另外，軟熔帶的狀態(tài)、高度和形狀分布也直接影響高爐的透氣性，軟熔帶透氣性好可增加風(fēng)量和噴煤量保證高爐穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，透氣性不好則會(huì)導(dǎo)致高爐出現(xiàn)“氣血不通”的異常癥狀［1］。
中醫(yī)調(diào)理氣血的原則是: 一調(diào)脾胃，二養(yǎng)肝血，三食藥膳，四遠(yuǎn)寒邪。對(duì)于合理分布高爐煤氣流也應(yīng)遵循同樣的理念: 一是調(diào)整裝料送風(fēng)制度( 調(diào)脾胃) 。通過優(yōu)化布料方式，使軟熔帶保持合理形狀，進(jìn)而調(diào)整煤氣流的分布，此為上部調(diào)劑; 通過調(diào)整風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積等措施調(diào)整煤氣流的分布，此為下部調(diào)劑，兩者可相結(jié)合; 二是保持爐缸熱制度穩(wěn)定( 養(yǎng)肝血) 。防止因爐溫波動(dòng)，而使軟熔帶不穩(wěn)，造成爐墻粘結(jié)或渣皮脫落進(jìn)入爐缸，導(dǎo)致爐缸溫度波動(dòng)，從而影響煤氣流分布［2］; 三是在設(shè)備允許條件下盡可能 采用高頂壓和高風(fēng)溫以及采用富氧和中心加焦等操 作活躍爐缸［2］( 食藥膳) ; 四是保證原燃料條件，改善料柱透氣性，以及定期排堿避免鉀鈉鋅有害元素的侵害( 遠(yuǎn)寒邪) 。
2 結(jié)合中醫(yī)理論對(duì)高爐穩(wěn)定順行的再認(rèn)識(shí)
2． 1 居安思危，未病先治
首先，要居安思危，未病先防。中醫(yī)特別強(qiáng)調(diào)預(yù)防為主，《素問》說: “圣人不治已病治未病，不治已亂治未亂”、“正氣內(nèi)存，邪不可干”，所以提高體質(zhì)，使正氣充盛是抗病的關(guān)鍵。對(duì)于高爐穩(wěn)定順行，必須加強(qiáng)管理，苦練操作基本功，要保證每一環(huán)節(jié)的設(shè)備及工藝穩(wěn)定，做到任一環(huán)節(jié)的管理不或缺，任一爐況波動(dòng)的征兆不放過。只有完善的人、機(jī)、料、法、環(huán)管理系統(tǒng)的有利支撐，才能保證爐況穩(wěn)定。
第二，要防止外部病邪的侵害，“虛邪賊風(fēng)，避之有時(shí)”。中醫(yī)理論認(rèn)為，人體健康受外部環(huán)境的影響，導(dǎo)致疾病的原因各種各樣，其中包括風(fēng)、寒、火、暑、濕、燥六種外感邪氣［4］，即是所謂的六淫。高爐生產(chǎn)同樣要避免各種外界不利因素的影響，特別要防止設(shè)備故障、停電休風(fēng)、原燃料質(zhì)量波動(dòng)、原料帶入鉀鈉鋅等有害元素的侵害。
第三，既要預(yù)防為主，還要既病防變。疾病都有一個(gè)由表及里，一步步發(fā)展的過程。有了疾病反應(yīng)就要抓緊時(shí)機(jī)，早診斷、早治療，防止病變發(fā)展轉(zhuǎn)移。對(duì)于高爐爐況，可能一開始只是爐溫波動(dòng)、爐況難行，然后就是懸料、崩料，控制不良發(fā)展到爐缸凍結(jié)，最后積重難返以至停爐、扒爐。高爐爐況異常都是有征兆的，貴在早期發(fā)現(xiàn)，并采取恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施。
2． 2 爐況診斷要抓住爐溫向涼、向熱、煤氣流分布三大關(guān)鍵
從中醫(yī)陰陽(yáng)論、氣血說與高爐爐況診斷相關(guān)性分析可以看出，高爐爐溫向涼、向熱、煤氣流分布異常同人體寒、熱陰陽(yáng)失衡、氣血虛弱導(dǎo)致生病一樣是高爐爐況波動(dòng)的重要標(biāo)志。對(duì)于高爐操作者，一要密切關(guān)注爐溫，包括爐芯溫度、爐頂溫度、爐缸壁面溫度、渣鐵溫度等溫度參數(shù)波動(dòng)是否超過允許范圍，以此判斷爐況發(fā)展趨勢(shì)，把故障消滅在萌芽狀態(tài); 二要密切關(guān)注爐頂煤氣溫度、壓力、流量參數(shù)波動(dòng)是否超過允許范圍，保持煤氣流合理分布，樹立中心氣流適度開放的操作理念，激活中間，帶動(dòng)邊沿，加快中心死料柱的置換，中醫(yī)稱之為舒筋活血。
2． 3 標(biāo)本兼治，對(duì)證下藥
中醫(yī)的治療原則是在整體觀念、辯證論治前提下，治病求本，扶正去邪［4］。治病求本就是找出疾病的根本原因，并對(duì)其進(jìn)行治療，“急則治其標(biāo)，緩則治其本”，若標(biāo)本并重，則標(biāo)本兼治。例如發(fā)生爐涼現(xiàn)象，如不及時(shí)采取措施治理，可能導(dǎo)致懸料、坐料，當(dāng)大量冷料進(jìn)入爐缸則轉(zhuǎn)變?yōu)闋t大涼，有釀成大事故的危險(xiǎn)。在這種情況下，應(yīng)“先治其標(biāo)”。盡快采取加焦等措施提高爐溫，穩(wěn)住陣腳。同時(shí)要積極查找產(chǎn)生爐涼問題的根本原因，打通高爐內(nèi)部的微循環(huán)，保證高爐“不痛”且“通”。
2． 4 虛實(shí)補(bǔ)瀉有度
中醫(yī)五行論的治病原則之一是“實(shí)則瀉之，虛則補(bǔ)之”［5］。瀉多少，補(bǔ)多少必須把握好度，瀉多了、補(bǔ)過了就會(huì)出現(xiàn)新的健康問題。高爐爐況調(diào)控同樣要把握好配料、裝料、爐缸熱、送風(fēng)、爐體冷卻五大操作制度的度。高爐的陰陽(yáng)平衡關(guān)系是在一定條件和量值范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，快了慢了、多了少了、高了低了，都不合適; 適可而止、恰到好處，才合適。如推行強(qiáng)化冶煉，不能一味追求提高煤比、富氧率。煤比增加，將增加焦炭負(fù)荷，焦炭層厚度減薄，惡化料柱透氣性，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致爐缸堆積; 富氧率提高，邊沿煤氣流增強(qiáng)，中心煤氣流減弱，局部陽(yáng)勝發(fā)熱，爐況波動(dòng)［2］。因此，在一定原燃料條件和爐型前提下，煤比 和富氧率均有一合理的限度，超過了就會(huì)導(dǎo)致陰陽(yáng)失衡，爐況失常。要從局部和總體陰陽(yáng)平衡、五大操作制度相互影響綜合考慮，通過科學(xué)的定量分析計(jì)算，準(zhǔn)確把握好補(bǔ)瀉的度。
2． 5 因時(shí)、因地、因人制宜
中醫(yī)調(diào)理人體陰陽(yáng)平衡，因時(shí)、因地、因人制宜也是一個(gè)重要的治療原則［4］。《素問》“一病而治不同”，因?yàn)闀r(shí)有春夏秋冬，地有東南西北，人有男女老幼，高爐操控亦如此。高爐所在地域不同、環(huán)境溫度、濕度不同，同一容積高爐高度和直徑的比例不同，設(shè)備裝備水平不同，冶煉礦種不同，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短不同等等，如果都實(shí)行同一種操作制度，常常達(dá)不到預(yù)期目的。因此，高爐的配料制度、裝料制度、爐缸熱制度、送風(fēng)制度、冷卻制度都要根據(jù)實(shí)際情況作出調(diào)整和改變。
3 結(jié)論與展望
( 1) 中醫(yī)理論的整體觀、陰陽(yáng)論、氣血說、五行論等與高爐爐況診斷具有相關(guān)性。本文結(jié)合高爐運(yùn)行特性，對(duì)高爐的陰陽(yáng)、氣血和五行進(jìn)行了簡(jiǎn)單定義，揭示了高爐穩(wěn)定順行的實(shí)質(zhì)，指出了關(guān)注高爐爐況應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注什么，爐況順行需要什么，如何調(diào)理高爐陰陽(yáng)平衡的關(guān)系，從宏觀角度提出了解決問題的思路，對(duì)樹立正確的高爐操作理念具有指導(dǎo)作用。
( 2) 用中醫(yī)的哲學(xué)思想解釋了高爐生產(chǎn)的現(xiàn)代科學(xué)問題，闡述了高爐爐況穩(wěn)定順行的一些新認(rèn)識(shí)，運(yùn)用中醫(yī)這一獨(dú)特的思維方式，可更好地理解高爐的運(yùn)行規(guī)律，但定量分析不足，高爐五行的五大操作制度之間具體如何相互影響和制約，需要在生產(chǎn)實(shí) 踐中進(jìn)一步體會(huì)和探討。
( 3) 本文提供的僅僅是一種新的思維方式，而且需要結(jié)合具體情況加以運(yùn)用。期望在中醫(yī)哲學(xué)思想指導(dǎo)下，構(gòu)建系統(tǒng)理論體系，再結(jié)合定量方法，可以提供一個(gè)高爐爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的可操作性的解決方案。
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