“炉火纯青”才是科学冶金——“创新芯语，星光灿烂”（之五）

冶金炉窑强化供热关键技术及应用项目由昆明理工大学王华教授领头承担，该项目来源于国家计划、国家自然科学基金和省部计划。

“冶金炉窑种类多，其中熔池熔炼炉和加热炉最为典型，强化供热是决定冶金炉窑节能增效的关键。”作为王华教授的助理参与项目研究的王仕博博士解释说：“以前主要靠加大富氧/燃料供应量，但一味加大富氧/燃料供应量带来诸多问题。一是导致熔炼炉熔池搅拌过度，喷溅冲刷严重，影响炉体寿命；二是搅拌不均匀致使炉渣中金属含量高，浪费资源；三是导致加热炉炉温过高且加热温度不均匀，金属工件过热过烧，产品成材率低。”

针对上述难题，课题组进行了长达24年的持续科技攻关，先后取得了一系列创新成果：建立了冶金炉窑最低燃耗强化供热理论模型；研发了熔池熔炼炉富氧旋流混沌搅拌强化供热技术；研发了加热炉旋流混沌燃烧强化供热技术。项目获授权专利21项，计算机软件著作权登记2项，发表论文84篇，出版专著1部，培养硕士博士生46人及一批企业专业技术人员。研究成果分别应用于中铜、金川、宝钢等企业，近两年累计实现新增销售额392.61亿元，新增利润12.81亿元。部分技术还出口美、德、日、俄罗斯等21个国家，全球累计用户达627家。

“针对传统的强化供热是用增大热负荷的方式来实现而导致能耗高等问题，我们基于混沌数学，提出了旋流混沌强化供热方法，建立了冶金炉窑最低燃耗强化供热数学模型，并用于指导技术研发，以实现用最小的搅拌动能达到充分搅拌熔池减小喷溅，促进氧硫的放热反应和自热熔炼，或用最低的燃料消耗达到均匀加热、提高质量的工艺目的。”王仕博说。

“熔池熔炼炉富氧旋流混沌搅拌强化供热技术攻克了熔体喷溅导致设备寿命短的难题。”王仕博说。创新技术使炉体寿命提高了42.8%，喷枪寿命提高了120.0%，渣中金属含量降低了22.4%，金属直收率提高了0.68%，产能提高了44.3%、能耗下降了26.1%。

针对加热炉内金属工件加热均匀性难以精准化的难题，项目组提出了旋流混沌燃烧与高温炉气涡旋流态耦合的强化加热方法，开发了最佳加热制度精准调控技术、火焰旋流混沌燃烧效果测控技术和智能“黑匣子”温度检测技术及设备。

王仕博展示了并介绍了这种智能化测高温“神器”。产业化结果表明，这套加热炉技术体系和“神器”相配合，实现了用最小的燃料消耗均匀加热达到金属工件的实际加热温度曲线与理论值的精确匹配，保证了加热质量。成果应用于航天、高铁等领域的23×2200×13000大尺寸高性能铝板的加热均匀度控制在3摄氏度以内，成材度突破99.8%。

王华教授说：“身居‘有色金属王国’，我们就应该把冶金炉窑技术做到‘炉火纯青’。”