靳树梁


靳树梁,冶金学家,炼铁专家,冶金教育家,中国科学院学部委员(1993年改称院士)。40年代他极积开拓小型高炉技术,并取得突出成绩,使威远铁厂的炼铁技术经济指标居当时中国同类型高炉之冠。靳树梁多年从事高炉强化理论研究,开拓了承德钢铁公司钒钛磁铁矿高炉冶炼新工艺。在办学中,他倡导理论与实践相结合、厂校结合,领导东北工学院(现东北大学)建立了教学、科研、生产三结合体制;主编了第一本结合中国实际的《现代炼铁学》。

靳树梁 - 生平简介

靳树梁,字栋华,1899年4月1日出生于河北省徐水县西黑山村。其父为乡村塾师,收入微薄,难以维持家庭生计。靳树梁9岁时随堂兄去河南读书。他学习勤奋,仅用3年半时间读完高小和中学,13岁考入河北公立工业专科学校应用化学科。通过学习,他认识到祖国地大物博,矿产丰富,应以先进技术开发宝藏;遂中途转学天津北洋大学采冶系。

1919年,“五四”运动爆发。他痛恨帝国主义的欺凌和军阀政府的腐败,毅然参加示威游行。同年夏,靳树梁以优异成绩毕业,他怀着开发祖国宝藏的热情,到汉口湛家矶扬子机器公司任化铁股(即高炉车间)助理工程师。当时该公司高炉尚未竣工,他被派往汉阳铁厂实习。汉阳铁厂是当时中国最大的钢铁企业,他在这里结合所学理论知识,进一步学习了高炉结构和生产技术。3个月后,扬子机器公司100吨高炉建成,他回厂参加开炉准备工作。高炉开炉后,由于军阀混战,购买和运输焦炭困难,高炉时开时停,工厂日渐亏本。1924年工厂易主,更名六河沟煤矿公司扬子铁厂。部分员工对工厂失去信心,自动辞职。靳树梁不忍舍弃冶炼事业,留厂维持高炉生产。他吃苦耐劳,勇于探索,努力钻研技术,逐渐成为炼铁能手,深得厂总工程师陈廷纪的器重;而总工程师的精湛技术和刚正作风也给靳树梁以很大影响。

1936年秋经当时钢铁界权威严恩械推荐,靳树梁到南京国民政府经济部资源委员会工作。这时该会决定在湖南湘潭建设中央钢铁厂,派靳树梁为队长赴德国考察。1937年初靳树梁等一行8人到达德国,先在柏林工业大学学习德语,同时学习了杜勒(R.Durrer)教授的铁冶金学。5月,靳树梁分配到克虏伯公司保贝克钢铁厂炼铁车间实习。不久,他参加了对德国为中央钢铁厂设计的方案和图纸的审查。

半年后,靳树梁又到克虏伯公司莱茵村钢铁厂实习。该厂有9座高炉,日产7000吨铁,占全德铁产量的1/10。靳树梁做了全面的调查研究,并写出详细的考察报告。这份报告迄今一直珍藏在鞍山钢铁公司。

1937年7月7日“芦沟桥事变”发生,华北和京沪等地相继沦陷,国内形势险恶。靳树梁再也按捺不住迫切的救国之情,遂与严恩棫、王之玺、刘刚一起申请回国参加抗战。1938年3月终于踏上了战火纷飞的祖国土地。

回国后,靳树梁被分配到由兵工署、资源委员会共同组织的钢铁厂迁建委员会,参加拆迁汉阳铁厂、大冶铁厂、六河沟铁厂等厂的设备到四川大渡口重建的工作。随后他到重庆,参加了大渡口钢铁厂的规划工作,并负责设计了一座20吨小型高炉。

1939年10月,靳树梁被调到云南钢铁厂任工程师兼化铁股(即高炉车间)股长。在此他完成了50吨高炉的设计工作。1940年12月,资源委员会接办威远铁厂,调靳树梁任厂长。威远铁厂位于边远山区,濒临倒闭。靳树梁到任后,一方面修筑公路,改善厂内外运输,另一方面购置材料,开采矿石,改造和修复高炉,兴建厂房,积极准备开炉工作。1942年12月25日,高炉正式开炉,在靳树梁的认真操作下,威远铁厂的炼铁生产指标一直高居于当时同类型高炉之上。

抗日战争胜利后,资源委员会调靳树梁到东北接收日伪钢铁厂,任东北区特派员办公处本溪办事处处长,负责接收本溪煤铁公司等厂矿。1946年5月,靳树梁又被调到鞍山参加接收昭和制铁所等工厂和组建鞍山钢铁有限公司,任鞍山钢铁公司第一协理。

1947年底,解放军围攻鞍山,厂内秩序紊乱,总经理逃入关内。靳树梁与其他协理多次筹划保厂措施,有效地领导了鞍钢警卫队的护厂工作,使设备、图纸、资料等能较完好地保存下来,为解放后迅速恢复生产作出了贡献。

1949年4月,靳树梁被调任本溪钢铁公司总工程师兼计划处副处长。他发动群众,集思广益,克服重重困难,完成了本溪一铁厂2号高炉的修复工程。接着他提出了《本溪煤铁公司三年计划的意见》,建议修复采矿、选矿、采煤、炼焦、炼铁系统,新建炼钢、轧钢系统,将煤铁公司建成钢铁联合企业。这一建议对本钢的发展起了重要作用。

1950年,靳树梁调任东北工学院院长,一级教授,并亲自担任建校委员会主任。经过十多年的努力,把东北工学院建成为一座规模宏大的冶金大学。

为发展中国的冶金工业和炼铁科学,他不遗余力地从事和领导了炼铁教研室的科学研究工作。在解决高炉结瘤、总结高炉强化经验、研究高炉风口区降料理论、开拓钒钛磁铁矿高炉冶炼工艺等方面作出了重要贡献。

靳树梁多才多艺,他爱好古诗词,善书法,工篆刻,还下得一手好围棋。

1958年3月23日,靳树梁加入了中国共产党。参加了人民政权建设和推进科学技术的发展。他是第一、第二届中国人民代表大会代表,政协中国委员会常务委员,辽宁省政协副主席。他曾任中国科学院东北分院副院长,是中国科学院学部委员。他曾当选为中国金属学会副理事长,辽宁省科学技术协会主席。

靳树梁 - 职业生涯

开拓小型高炉技术

抗战初期,中国半壁河山沦陷,西南地区只有小规模的土铁生产,远不能满足抗战的需要。当时拆迁到四川的是原六河沟铁厂的100吨高炉,由于四川地区炼铁原料产地分散,产量小,运输也很不方便,短时期内不能满足重建100吨高炉的需要。为满足抗战急需,决定先建一座20吨高炉,由靳树梁负责设计。靳树梁在既无前人经验,又缺国外资料的情况下,根据现实条件,充分利用拆迁来的钢铁材料,克服重重困难,完成了设计。经过一年时间建设,于1940年3月2日正式开炉投产,较快地为抗战提供了生铁。靳树梁曾撰文说:“小型炼铁炉为近代新技术在交通困难、矿层贫薄情况下,供战时生铁急需的时代产物。而东西典籍,查无资料记载,缺乏资料可以引证。创行伊始,众目睽睽,一国既出,群相效尤,得以救活当时之铁荒现象,实为中国工业上之莫大成就。”这确实是当时实际情况的写照。

继上述高炉外,靳树梁还为永荣铁厂设计了一座5吨高炉,为云南钢铁厂设计了一座50吨高炉,改造了威远铁厂的15吨高炉。1944年12月,靳树梁发表了《小型炼铁炉之设计》,这是中国第一篇较详细地总结小型高炉设计的材料。

40年代初期的小型高炉普遍存在焦炭消耗高、产量低的问题。靳树梁对此进行了深入研究,认为主要是装料时料中粉末多集中于炉墙边缘,料柱边缘透气性过差且易结瘤所引起。为此他设计了“小型高炉标准炉喉”,使用这种炉喉能使装料时料中粉末适当离开边缘。靳树梁在威远铁厂15吨高炉上首先使用了这种炉喉,并且结合小型高炉特点,进一步探索了与“标准炉喉”相匹配的合理工艺操作方法,使威远铁厂小型高炉的技术经济指标在抗战期间一直居于同类型高炉之首(其平均焦比为每吨铁1.30吨焦,最低时为1.147吨焦;平均日产量为每立方米高炉容积产铁0.413吨。而当时同类型高炉的平均焦比都在2.0吨以上,平均日产量则都在每立方米高炉0.280吨以下)。

靳树梁发明的“小型高炉标准炉喉”获得了重庆国民政府经济部305号5年专用证书及教育学术审计委员会奖金10000元。他的《小型炼铁炉炉喉设计之探讨》一文在1944年中国工程师学会桂林年会上被评为得奖论文。

靳树梁在小型高炉方面还有其他成就,例如:他根据小型高炉炉缸易冷易冻的特点,改变高炉风口倾角;为使小型高炉在多雨季节也能正常生产而增设炉底防潮设施;创造了被人们冠以“靳氏”称号的简易烧结法等。这些工作均在实际生产中取得了很好的效果。

积极进行炼铁理论研究

50年代以前,高炉冶炼强度低,风口前的焦炭层不活跃,炉料都从风口前燃烧区逐步下降,形似漏斗下料,被称为“燃烧漏斗受料论”。其后,部分炼铁工作者也有沿袭这种看法的。50年代以来,高炉冶炼强度增高,靳树梁认为:“高炉风口区炉料运动是高炉全部炉料运动的先导,是决定炉内煤气行为的重要因素。适当调整其内部关系是强化高炉冶炼的关键,也是高炉顺行的基础,必须研究清楚”。于是他怀着强烈的责任心和紧迫感,精心地进行了“高炉风口区降料理论”的研究。从1957年起,他用了近4年的时间研究这一问题。他一方面进行大量的实验室模型试验,另一方面在本溪钢铁公司炼铁厂高炉上进行实地观察和测量,同时还认真分析了国外立体摄影的炉料下降轨迹。他在大量研究工作的基础上,提出了高炉风口前炉料运动的新观点。

他首先明确了风口区的定义。指出风口区是高炉两个特定横截面之间的区域,一个横截面在氧化带的最高点,另一个在氧化带的最低点。同时指出国内外炼铁界将风口区笼统地称为氧化带或者燃烧带过于含混,因为其中还有还原区。

他又指出,现代高炉的各个风口前都有一个炉料持续不断地以回旋方式迅速运动的区域。在实际生产中,这一区域是焦炭剧烈燃烧的地方。不论是向前喷射中的或是向后回旋中的焦炭,都在迅速地燃烧着,所以这些焦炭不可能一再往复循环。国外笼统地命名此区为循环区也是不确切的。

他指出,传统的降料理论,即“燃烧漏斗受料论”,对风力足以使炉料回旋运动的现代大中型高炉已经过时。

接着,他对风口区的炉料运动,提出了新的假设。他把风口区分为边缘区、回旋区、中心区和回旋区相互之间的中间层等四个部分。设想回旋区的炉料运动是从风口前的焦块的平射或稍微向下斜射开始,然后向上下左右回旋的。中间层的炉料运动以向下为主,但对回旋区有向心倾向。边缘区的炉料以向下降落,集中供应回旋区为主,同时也供应一部分中间层的消耗和进行少量直接还原的耗损。中心区则大量进行着直接还原,消耗焦炭,所以炉料也是下降的。边缘区和中心区各自结合着和它接触的部分中间层,构成炉料下行最活跃的区域,是两条主要的降料路线。

为了验证这一假设,1962年,靳树梁指导李永镇又做了回旋区焦炭消耗的模拟试验,描绘了风口区上方的炉料运动轨迹,上述假设得到验证。试验表明,回施区内焦炭消耗的补给来源,不是来自回旋区上方,而是来自靠近风口端部的上方。焦炭下降到风口端部时,被鼓风吹送而平射进回旋区,好像被装进口袋一样。他将这一现象命名为“袋式效应”。这一发现,有利于促进高炉强化理论的研究和生产的发展。

靳树梁还领导东北工学院炼铁教研室进行了多项课题研究。早在1953年,他即带领部分教师在本溪钢铁公司进行高炉强化冶炼研究,总结中国高炉强化的经验。1959年,他根据本钢高炉的强化经验,运用苏联扎伏隆科夫(Жаворонков)散料层流体力学公式,解析高炉冶炼强度的规律,对总结中国高炉强化经验起了重要作用。他还建议教研室将高炉强化理论研究作为长远的研究方向之一。

开辟承德钒钛磁铁矿高炉冶炼新工艺

高炉冶炼钒钛磁铁矿在国外已有100多年历史,但只有渣中二氧化钛含量不超过15%时才能顺利生产。用中国承德的矿石冶炼时,渣中二氧化钛含量高达16%~18%,生产达不到设计指标,成本也高,冶炼技术长期未能过关,1961年,承德纲铁公司被调整下马。

1962年,“多元铁矿石的冶炼和综合利用”课题被列入国家科技发展规划,承德钒钛磁铁矿的冶炼研究也被列入规划。这是一个开拓性课题,意义重大,难度也很大。靳树梁以高度责任感主动承担了这一任务。他诚恳地对炼铁教研室教师说:“国家建设的急需,就是的研究方向,承德钒钛磁铁矿冶炼研究是国家急需,炼铁工作者责无旁贷。”他又深有感触地说:“中国钒钛磁铁矿资源极为丰富,能从事这方面的研究和生产,也是三生有幸。”他以丰富的经验和学识,分析了攻克难关的可能性,组成了科研组,并派人赴承德钢铁公司进行实地考察。

在靳树梁指导下,研究工作分成了含钛炉渣粘度、含钛炉渣脱硫能力、烧结、炉外脱硫4个组,制订了研究计划,开展研究工作。试验中发现,冶炼含钛矿石与炼普通矿石不同。炼普通矿石时渣中氧化钙含量高达45%~50%,脱硫能力强。用钒钛矿冶炼时,渣有大量二氧化钛存在,氧化钙含量只有25%~30%,脱硫能力弱,所以所炼生铁含硫过高。为了降低生铁含硫量,应适当提高渣中氧化钙含量,即提高炉渣碱度。国外鉴于若炉渣碱度高,则炉渣难熔,所以习惯用酸性渣冶炼,渣碱度不高于1.0。而二氧化钛渣中氧化钙少,适当提高碱度,不致难熔。在实验室实验成功的基础上,研究人员在马鞍山钢铁公司进行了工业性试验。

试验全部采用承德钒钛磁铁矿精矿粉做的烧结矿,用渣碱度高于1.进行试验,经过40天奋战,结果获得了含硫在0.08%以下的合格含钒生铁。钒的回收率也由过去的60%~65%,提高到80%~85%。焦比为每吨生铁600~800千克。其他技术经济指标也良好。他们通过试验,突破了传统方案,找到了高炉冶炼高钛矿时的“高风温、高碱度、适宜高炉温、低渣量”的道路。新方案深受专家和工厂的好评,技术鉴定的结论是:“试验获预期效果,以承德钒钛磁铁矿炼出含硫合格的含钒生铁,给钒钛磁铁矿冶炼指出了新的方向,并为将来进一步西昌矿冶炼试验打下基础。”由于这一研究成果,承德钢铁公司也恢复了生产。

攻克炼铁技术难关

1949年上半年,靳树梁任本溪煤铁公司总工程师。当时人民解放战争正在进行,恢复生产,支援战争是当务之急,要求尽快修复高炉。在修复2号高炉时,当清除日伪占领期间留下的满炉炉料和积铁后,发现炉基上有很多又宽又大的裂缝。如何处置,大家意见不一。靳树梁和公司经理杨维召开技术会议,决定采取以下措施,即:在炉基下部打钢筋混凝土箍;用200号沙浆灌注裂缝;而后在炉基上再加一层100~200毫米厚的石棉耐热混凝土垫层,妥善地解决了这一难题。炉基问题解决后,在测量炉子中心线时,发现高炉中心线向上料斜桥方向倾斜了280毫米。有人建议拆掉重建,这确实是个根治的办法,但战事急迫,时不待人,不允许拆除重建。靳树梁为了尽早修复开炉,提出“两借方针”,即从机械上设法借过一点,再以偏砌耐火砖衬的办法借过一点。随后请来了苏联专家,意见与靳树梁一致。遂用炉口唇圈垫偏垫的办法借过80毫米,再用偏砌耐火砖衬的办法借过120毫米。虽然尚偏80毫米,影响就不大了。

1949年6月30日下午4时,本钢2号高炉正式点火,准备“七·一”献礼。靳树梁和工人一起,日夜守候在炉旁,当风量加到每分钟500立方米时,空气柱与风口平台发生共振,使整个平台都震动起来,引起震惊。靳树梁凭自己的经验和卓识,果断地提出再加风。一小时后,当风量增至每分钟700立方米时,炉台震动消除了。翌日,当风量达到定额值每分钟920立方米时,炉台纹丝不动。靳树梁和大家都露出笑容。经过三天昼夜艰苦奋斗,1949年7月3日,2号高炉为新中国流出了第一炉铁水,全厂一片沸腾,靳树梁也激动得流下了眼泪。

靳树梁调到东北工学院工作后,他仍急生产之所急,屡次帮助工厂解决技术难题。

1953年本钢炼铁厂实行“全风量”操作。由于原料没有得到相应改善,以致高炉严重结瘤。靳树梁应邀带领炼铁教研室教师多次前往调查研究,提出方案,协助解决了这一问题。

1954年3月,威远铁厂来信要求帮助解决结瘤问题。靳树梁经过周密思考,结合威远铁厂的具体情况,在回函中提出了从加强原料管理入手,搞好炉料筛分入炉,采用中性渣操作,控制适当炉温等措施,为解决炉瘤问题再次作出了贡献。

1958年大建小高炉,靳树梁发现煤气利用上有很大浪费,分析原因是煤气除尘不好。为此他结合小高炉实际,因地制宜地设计了结构简单、造价低廉的竹网除尘器,提高了小高炉煤气利用效率。

1959年他又协助本钢解决高炉强化后风口大量烧损的问题。1960年他分析了本钢高炉炉缸烧穿原因,总结经验教训,提出防止方案。1964年他在病中还函复包头钢铁公司要求协助解决风口严重烧损的问题,建议采用风口外壁加耐火层的办法。靳树梁真是鞠躬尽瘁,为生产呕心沥血。

冶金教育中的带头人

靳树梁担任东北工学院院长14载,他主张冶金高等院校应培养善于创新、能独立解决科学技术问题、忠诚地为共产主义奋斗的人才。为此,他非常重视理论联系实际,学以致用。他亲自主持修订教育计划,增加了认识实习、生产实习、课程设计、毕业设计等实践性教学环节。

他提倡厂校合作,教学、科研、生产三结合,要求各系和厂矿建立密切的合作关系,厂矿工程技术人员到学校做兼职教师,做专题报告,学校教师深入工厂熟悉生产实际,帮助解决技术问题。由于靳树梁的提倡和身体力行,厂校合作迅速开展,至1954年10月,东北工学院就有炼铁、炼钢、钢铁压力加工等9个教研室与鞍山钢铁公司所属10个厂矿签订了合作合同。其内容包括:双方互派教师、技术人员和生产革新者,进行咨询或做报告;交换技术资料;指导学生实习,以及共同对生产中存在的问题进行科学研究等。这一工作的开展,为提高教师、学生的水平,为科研的发展,为教学内容的改革和教学质量的提高创造了条件。

靳树梁从事冶金教育工作的另一特点是以身作则,深入教学第一线,取得经验,指导全面。他亲自讲授炼铁专业的“高炉操作”课,亲自带研究生。他还亲自主编了第一部结合中国实际的炼铁专业课教材《现代炼铁学》。为了能更有效地领导教育工作,他有计划地到课堂听课和深入实验室了解实验情况。当时他已年过六旬,患有心脏病,但他不畏劳累,长年坚持,发现问题就及时解决。一次,他看到学生上分析化学课所用的天平精度差且数量不足,就嘱咐有关科室立即更换。

炼铁教研室一直是他深入的重点之一,自1958年起,他亲自兼任教研室主任,为了提高教学、科研质量和师资水平,他与教研室其他负责同志商量,将课程做了讲授分工,成立了普通冶金学、普通炼铁学及专业炼铁学三个教学小组,老、中、青结合,以老带青。又将专业课分成四个专题,每人任选一题深入研究,以提高专业课讲授水平。他还根据教师的不同特点,确定了提高方向,制订了提高措施。他组织中、老教师选学第二外语并亲自担任德语教学指导。为了鼓励教师勇于承担重要科研、设计任务,他亲自做动员并做教师后盾以解除教师的顾虑。如本溪钢铁公司炼铁厂1号高炉要进行改建性大修,拟请东北工学院设计。但工作量大,难度高,炼铁教研室教师虽有意承担,恐无把握。靳树梁鼓励说:“接,有问题找我。”在设计过程中他亲自审查图纸,并签字负责。在他的带动下,不仅完成了设计,还有力地推动了科研工作的发展。靳树梁理论联系实际的良好学风和坚持教学、科研为生产服务的方向,为冶金教育事业发挥了很好的作用。

靳树梁 - 个人简历

1899年4月1日生于河北省徐水县。

1912~1919年在河北公立工业专科学校及北洋大学学习。

1919~1936年任扬子机器公司助理工程师、工程师。

1936~1938年经资源委员会派赴德国考查。

1938~1939年钢铁厂迁建委员会工程师。

1939~1940年云南钢铁厂工程师兼化铁股股长。

1940~1946年威远铁厂厂长。

1946~1948年东北区特派员办公处本溪办事处处长、鞍山钢铁公司第一协理。

1948~1950年鞍山钢铁公司顾问、本溪钢铁公司总工程师兼计划处副处长。

1950~1964年任东北工学院院长,一级教授。

1964年7月5日于沈阳逝世。

靳树梁 - 主要论著

1靳树梁.德国克虏伯公司莱茵村钢铁厂考察报告.1936.

2靳树梁.四川钢铁工业之动向.资源委员会季刊,1941,1(1).

3靳树梁.小型炼铁炉布料之特征与炉喉设计之演进.中国工程师学会第12届桂林会议论文,1943.

4靳树梁.小型炼铁炉炉喉设计之探讨.资源委员会季刊,1944,12.

5靳树梁.小型炼铁炉之设计.重庆市档案馆工业100卷,1944,12.

6靳树梁,陶少杰.本溪铁矿成分分析.1952.

7靳树梁.对威远钢铁厂改建高炉炉型的几点意见.1953.

8靳树梁.世界各国铣铁生产情况及中国发展远景意见.1955.

9靳树梁.关于有色金属及冶金炉热工方面远景规划的意见.1956.

10靳树梁.高炉操作自动化意见.1956.

11靳树梁.竹网除尘器.1958.

12靳树梁主编.现代炼铁学.北京:冶金工业出版社,1959.

13靳树梁.高炉风口区的炉料运动.北京:中国金属学会炼铁年会,1960.

14靳树梁,李永镇.回旋区的实验研究.冶金技术,1962(6).

15靳树梁,李永镇.高炉风口区炉料运动的特征——袋式效应,载中国炼铁三十年,北京:冶金工业出版社,1981:454~461.

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