鄭州豫興熱風爐科技有限公司（下文簡稱豫興公司）董事長劉世聚從事熱風爐爐型創(chuàng)新，以及熱風爐耐火材料研發(fā)工作已近40年。他善于學習、勤于思考、勇于創(chuàng)新、業(yè)績突出、成果豐碩，先后榮獲近兩百項專利，是勇于科技創(chuàng)新的排頭兵。2002年～2008年，劉世聚先后創(chuàng)建了鄭州豫興熱風爐科技有限公司，以及河南省豫興熱風爐工程技術有限公司；2012年，河南省人民政府授予他創(chuàng)建的河南省熱風爐工程技術研究中心為省級研發(fā)中心殊榮；他和他的團隊研發(fā)出多項填補國際國內熱風爐領域技術空白的科技成果，其領先專利技術 先后分別授權三家國際知名公司和轉讓給一家國內知名公司使用，并與國內五家知名公司開展技術合作。其領先的高風 溫、低氮、節(jié)能、安全高效熱風爐爐型和技術及制品，不僅惠及了我國幾百家鋼鐵企業(yè)，而且?guī)恿撕幽鲜⌒旅苁兄苓吙h市幾十家熱風爐用耐材制造企業(yè)的崛起，產生了巨大的社會效益和經濟效益。他的公司先后榮獲河南省高新技術企業(yè)、河南省知識產權優(yōu)勢企業(yè)、河南省創(chuàng)新型企業(yè)、河南省耐火材料高新技術特色產業(yè)基地首批骨干企業(yè)、河南省熱風爐工程技術研究中心依托單位等諸多榮譽。
燦爛的自主創(chuàng)新之花
結出豐碩的科技之果
劉世聚出身于農民家庭。他不僅具有吃苦耐勞、堅韌不拔、踏實肯干的精神和干勁，而且干一行愛一行，成年累月遨游在發(fā)明創(chuàng)造的海洋中，并取得累累碩果。從1998年~2018年，他先后創(chuàng)新研發(fā)了機制耐火球成型制作模具和配套設備、均壓均流蜂窩格子磚、環(huán)形交錯均流噴射預混穩(wěn)焰燃燒器、YX型高風溫頂燃式熱風爐、高低溫煙道雙預熱頂燃式熱風爐、獨立拱頂熱風爐、四段式熱風爐以及多旋柱流低氮頂燃式熱風爐技術等多項技術。他申報并榮獲專利 184項，其中發(fā)明專利35項、實用新型專利142項、外觀設計專利7項，堪稱熱風爐專業(yè)專利大王。2012年，他發(fā)明的“YX型高風溫熱風爐”榮獲鄭州市科技進步獎特等獎、河南省科技進步獎二等獎；2013年，他的“YX 型高風溫熱風爐的開發(fā)與應用”成果，榮獲河南省工業(yè)和信息化科技成果獎一等獎；其環(huán)形交錯均流噴射預混穩(wěn)焰燃燒器技術榮獲鄭州市專利技術獎一等獎。他的“YX頂燃式熱風爐”成果及裝備，榮獲“2018年度河南省裝備制造業(yè)十大標志性高端裝備”殊榮。
創(chuàng)新研發(fā)機制耐火球
引發(fā)耐火球生產革命
20世紀90年代后期，我國煉鐵熱風爐技術還比較落后，多數鋼鐵企業(yè)的煉鐵高爐配套的熱風爐蓄熱體用耐火球，還是采用高成本、高耗能，且笨拙落后、效率低下的手工方式制作。這種耐火球不僅使用壽命短、強度低、體積密度小，而且生產中勞動強度大，蓄熱換熱能力差，制造效率低，導致其生產成本居高不下。
勤動腦、善思考 、愛動手的劉世聚在長期的生產實踐中，腦海里閃爍出發(fā)明創(chuàng)造的火花：如能采用機械成型方法，連續(xù)自動生產制作熱風爐蓄熱體耐火球，既可提高耐火球的體積密度，增加其強度和使用壽命，又可提高生產效率，減輕工人的勞動強度，還可減少用戶的經濟損失，豈不是“一石三鳥”。為了實現這一想法，他說干就干，購進了一批小型壓力機，研 發(fā)了配套的萬能成球模具。在經歷千百次反復試驗—失敗—再試驗后 ，他終于在60噸壓力機上試驗成功，并完成從實驗到大批量制造銷售的全過程。
這一可喜的發(fā)明創(chuàng)造成果在國內煉鐵行業(yè)引起巨大轟動，許多用戶夸劉世聚為“耐火球王”。因為他的這項發(fā)明給傳統(tǒng)手工耐火球的生產帶來一場革命，基本結束了熱風爐采用手工制作耐火球的歷史。由于這種機制耐火球的市場空間巨大，也帶動了河南省新密市周邊縣市數百家耐火球生產企業(yè)制造和銷售這種機制耐火球，解決了成千上萬的農村閑散勞動力就業(yè)問題，創(chuàng)造了巨大的經濟和社會效益。
抗熱震磚稱雄全球特大型高爐
在世界耐材領域詮釋“中國制造”
2005年9月29日，俄羅斯卡魯金公司意外獲悉豫興公司能生產優(yōu)質的熱風爐燃燒器工藝產品，而且這種產品有在武 鋼等大型高爐配套熱風爐上使用的業(yè)績，隨之委托豫興公司研制代號為1100℃水冷100次HRK的抗熱震制品（磚）。
為了滿足外方對HRK提出的性能要求，劉世聚和他的研發(fā)團隊，查閱了國內外大量有關文獻資料，每天在研發(fā)中心做實驗，失敗了不氣餒，一次次失敗，一次次總結，一次次調整工 藝，歷經數以千次的調整工藝和配比以及反復實驗研究、驗證，終于研制出遠超HRK性能標準的抗熱震磚產品。這些產品取得了在1100℃水冷抗破壞試驗條件下，實現急冷急熱100次都不會損壞的抗熱震效果。這一驚人的結果令外方總裁卡魯金博士既驚喜又難以相信。于是，他萬里迢迢親自來到豫 興公司查看和了解其工藝制作、檢驗測試情況，有感于豫興人的實干、巧干精神和可喜成就，卡魯金興奮地說“我尋找這種 工藝制品已經十幾年了，終于在豫興如愿以償！”他高興地將這種磚在現場取樣送俄羅斯烏拉爾工業(yè)大學專業(yè)實驗室，按照俄羅斯國家標準在1300℃高溫時突然進行水冷抗破壞試驗，得到了反復170次都不會損傷的優(yōu)良結果。
從此，卡魯金毫不猶豫地將豫興公司研發(fā)的HRK抗震磚使用在包括京唐鋼鐵公司5500m3 、日本JFE5000m3 、俄羅斯北方公 司5578m3 、寶鋼湛江5050m3等全世界知名鋼企及所有4000m3以上高爐配套的卡魯金頂燃式熱風爐工程核心預燃室部位。
劉世聚和他的團隊研發(fā)的這種舉世無雙的抗熱震HRK制品，無論制作工藝和產品質量，至今還沒有被國際上任何一家耐材公司所超越。其成功推向市場，既使豫興公司及產品邁進了國際知名技術品牌行列，又使這一中國專利技術成果 在世界耐火材料領域詮釋了什么是“中國制造”。
百折不撓勇闖難關
走出黑暗迎來光明
如果說摘取機制耐火球和HRK抗熱震磚這兩項舉世矚目的專利成果，讓劉世聚和他的團隊灑滿辛勤耕耘的汗水， 那么研發(fā)豫興長壽、低氮、高效、高風溫、節(jié)能環(huán)保型熱風爐則使劉世聚流干了眼淚。
時間倒回至2003年，劉世聚在縱覽我國煉鐵技術發(fā)展的歷史風云后，把豫興公司未來的發(fā)展目標定在了熱風爐技術領域縱深研發(fā)上。他經過比對各種國際品牌熱風爐技術，研發(fā)出了具有自主知識產權的，目前在本行業(yè)無論是外形還是內部結構均獨樹一幟，與其他企業(yè)存在根本區(qū)別的豫興懸鏈線頂燃式熱風爐技術。從 2003年到2005年短短的三年間，劉世聚將其申報并榮獲了發(fā)明專利。
但是，由于劉世聚的這項專利，從未在煉鐵生產實踐中得到應用和檢驗，哪家煉鐵廠敢隨隨便便輕易采用呢？后來的事實證明，劉世聚的這項專利的初期推廣工作異常艱難曲折，令常人難以接受和不可想象。
據山西建邦鋼鐵集團通才工貿公司相關人士介紹，當初，建邦通才公司煉鐵廠對劉世聚毛遂自薦且在國內沒有哪一家煉鐵廠使用過的熱風爐專利技術和裝備，心里根本沒底，不敢采用。因為它無業(yè)績來驗證其安全性和可靠性，誰敢第一個吃螃蟹？萬一發(fā)生事故造成停工停產，給用戶帶來巨大損失，誰來承擔責任？但劉世聚欣然承諾，愿獨自承擔這個風險，由自己的公司墊資建設。這樣，建邦通才公司才同意試試。雙方在熱風爐建設合同中標明：如果豫興公司的熱風爐工程在使用滿一年后，達到設計要求而不出問題，通才公司才能結付貨款。劉世聚多方籌款，最終墊資1280萬元在建邦通才公司420m3小型高爐配套使用了國際國內第一套三座豫興懸鏈線 頂燃式熱風爐。一年之后，該熱風爐在通才公司使用良好，劉世聚的專利一炮打響，雙方皆大歡喜。從此，建邦通才公司成為豫興公司的忠實用戶。
可是，當他以同樣方式墊資1080萬元在唐山一家鋼鐵公司煉鐵廠建造國際第二套豫興懸鏈線頂燃式熱風爐時，卻遭遇了“滑鐵盧”——這家企業(yè)因資金鏈斷裂而停產，豫興公司的墊付款也就打了水漂，分文未收回。這一變故對劉世聚 的打擊是巨大的，使豫興公司幾乎關門停產。那一年春節(jié)，劉世聚為此事焦頭爛額，眼淚流干，似乎徘徊在人生的十字路口。在萬般無奈的情況下，劉世聚丟車保帥壯士斷腕：果斷放棄和轉讓了機制耐火球制造和出口國際的HRK等拳頭產品的生產權，隨后又放棄了他所承包的兩家耐火材料廠的經營權，旨在集中資金和人力確保熱風爐技術的繼續(xù)研發(fā)和市場開發(fā)，這才保住了豫興公司的繼續(xù)運轉。
功夫不負有心人，失敗是成功之母，困難壓不倒英雄漢。劉世聚越挫越勇，終于走出黑暗，迎來光明。他以科技創(chuàng)新開拓新局面，靠技術和產品質量求得生存和發(fā)展。如今，劉世聚榮獲的發(fā)明專利——具有低氮、節(jié)能、高風溫、高安全性的豫興頂燃式熱風爐，已經在全世界推廣了686座，而且推廣勢頭依然強勁，前景光明。
情系熱風爐 敢于第一個吃螃蟹
領航高風溫 助煉鐵人美夢成真
煉鐵界的人士都知道，如果熱風爐風溫提高100℃，會使風口理論燃燒溫度提高60℃，可有效補償因噴煤引起的風口理論燃燒溫度降低。風溫提高100℃，可以降低焦比10kg/t~20kg/t，允許多噴煤粉 20kg/t~35kg/t。而多噴煤粉具有明顯的節(jié)能效果，還可以降低煉鐵生產成本。多噴煤粉，少用焦炭，還可以緩解我國主焦煤的短缺，少建焦爐，還可減少煉焦過程中對環(huán)境的污染。
凡事預則立，不預則廢，早在10年前，劉世聚就致力于讓熱風爐實現1300℃以上高風溫技術的研發(fā)工作。他創(chuàng)新研發(fā)出了榮獲專利的熱風爐高風溫技術成果，并敢于再次做第一個“吃螃蟹”者，將其成功應用于建邦鋼鐵通才工貿公司新建1860m3高爐配套的4座豫興懸鏈線頂燃式熱風爐上，2012年10月份、11月份實現了兩個月平均風溫為1314.7℃，創(chuàng)造了中國熱風爐高風溫歷史奇跡，達世界先進水平。這一高風溫技術至今未被國內高爐配套的熱風爐超越。
未雨綢繆，低氮熱風爐風靡市場
搶占先機，低碳熱風爐蓄勢待發(fā)
早在十多年前，“雙碳”意識就深深根植在劉世聚的腦海里。他咬定創(chuàng)新不放松，堅信“煉鐵人遇到的環(huán)保難題，就是豫興人研發(fā)的課題”，為用戶排憂解難，豫興人責無旁貸。他和他的團隊在熱風爐氮氧化物的排放技術和噸鐵超低煤氣消耗技術研究上下功夫，研發(fā)并實踐了低氮燃燒技術和噸鐵超低煤氣消耗技術，有效解決了熱風爐高氮排放和噸鐵煤氣高耗能等問題，在國內測試的10座高爐配套的懸鏈線頂燃式熱風爐上實現了每立方米小于50毫克、平均37.5毫克氮氧化物的超低排放。尤其是2021年6月份和8月份分別投產的山東永鋒臨港鋼鐵基地2×1350m3高爐配套的懸鏈線頂燃式熱風爐，在其穩(wěn)定風溫為1250℃條件下，達到了噸鐵煤氣消耗350立方米~360立方米的超低消耗和氮氧化物排放每立方米只有22.5毫克的超低排放技術指標，達到世界領先水平。這一成果為熱風爐面臨的欲達到超低排放而需要高額的設備投入和高額的運行成本問題，提供了科學的解決方案，受到了煉鐵人的歡迎。
圖為豫興公司董事長劉世聚（右）在給馬鋼煉鐵技術人員講解豫興懸鏈線頂燃式熱風爐內部格子磚的性能及使用要點。
因為劉世聚的這項低氮燃燒綜合技術，可在不投入脫硝治理設備和不增加成本、不降低風溫的條件下，僅從優(yōu)化熱風 爐燃燒技術本身和設備結構性能方面著手新建或改造，就能徹底實現有毒有害氣體的超低排放，從而顯著降低煉鐵企業(yè)投資成本和運行成本，有效保證環(huán)保達標和企業(yè)效益。這對煉鐵企業(yè)來說，是一場減輕環(huán)保壓力降本增效的“及時雨”。
此后，劉世聚沒有坐享其成，而是創(chuàng)新永不休止。他帶領其團隊又推出了新的熱風爐減碳技術，按照該研究技術的理論結果推算，完全可以實現熱風爐系統(tǒng)二氧化碳近零排放，同時也可實現二氧化硫在高溫風口區(qū)域超微量分解排 放，以及氮氧化物近零排放，可使產能提高30%~50%。但這一理論推算需要在生產實踐中調試驗證才能實現。一旦實現，將會為煉鐵工序創(chuàng)造出更大的環(huán)保和經濟效益。劉世聚力爭在短期內將這一成果從中試階段轉向工業(yè)化應用。去年底劉世聚將這一研發(fā)成果申報了發(fā)明專利。
熱風爐安全牢記在心
先行者用材公開透明
熱風爐爐殼的安全是煉鐵安全的基石，亦是和諧煉鐵、智慧煉鐵的重要組成部分。2021年年末，國外鋼廠一座2000m3高爐配套熱風爐爐體發(fā)生大爆炸的案例，引起了國內煉鐵界的擔心和關注。他們在熱風爐生產安全自檢自測工作中發(fā)現，擁有686座推廣業(yè)績的豫興頂燃式熱風爐，不僅具備低氮、節(jié)能、高風溫的優(yōu)良特性，而且是一款安全性很高的長壽熱風爐。原來，劉世聚早就未雨綢繆，預先潛心開展熱風爐爐殼防裂、防爆的新理論、新舉措、新技術研究，并使自己研發(fā)的豫興熱風爐刷新了高壓超高風溫熱風爐爐殼安全長壽國際紀錄。
到2022年3月末，山西建邦鋼鐵集團通才工貿有限公司煉鐵廠1860m3高爐配套的豫興懸鏈線頂燃式熱風爐已經安 全運行了整整10年之久。但這只不過是686座豫興頂燃式熱風爐長壽、安全節(jié)能、環(huán)保、高風溫生產的一個縮影。
建邦集團通才公司的豫興頂燃式熱風爐爐殼耐高風溫、抗開裂、抗腐蝕的特性已經過長期高風溫的實踐驗證。究其安全長壽的秘訣，在于其爐殼摒棄了傳統(tǒng)的存在諸多缺陷，且易開裂腐蝕的Q345C鋼板，采用了劉世聚技術研發(fā)團隊倡導的低磷低硫，且具有承壓和良好的焊接性能的Q345R壓力容器鋼板。
劉世聚使用和呼吁選用Q345R這一理念和實踐已經過十幾年的穩(wěn)定使用驗證，也得到國際頂燃式熱風爐知名企業(yè)的首次認同，并發(fā)布提高爐殼標準的聲明（2022年2月8日該公司在微信公眾號書面說明：“爐殼材質標準應從 Q345C提高為Q345R壓力容器鋼”）。國內5500m3級別高爐配套的頂燃式熱風爐Q345C板材爐殼開裂大修更換爐殼也采用Q345R板材做高壓高風溫頂燃式熱風爐爐殼材料。劉世聚為讓自己的安全用材理念和實踐使用成果發(fā)揚 光大，他廣泛宣傳，十多年來，在由中國金屬學會召開的歷屆煉鐵會上、在多種冶金報刊上，他曾多次宣傳過這種先進的熱風爐爐殼用材理念，并發(fā)表過多篇相關的論文。
在國際冶金工業(yè)展覽會上與外賓合影。左為豫興公司董事長劉世聚，右為豫興公司總經理劉力銘。
事實勝于雄辯，劉世聚的一系列創(chuàng)新成果都得到生產實踐驗證。一花引來百花開，全世界686座豫興頂燃式熱風爐，既助力中國煉鐵產業(yè)打開了鐵水奔流的閘門，又成就了劉世聚和他的技術團隊發(fā)明的熱風爐是一款安全、低氮、節(jié)能、環(huán)保、高風溫熱風爐的美名。（夏杰生）
劉世聚董事長陪同外賓參觀豫興公司。
劉世聚董事長在熱風爐技術研討會上發(fā)言。
