勇做科技创新的排头兵

——记郑州豫兴热风炉科技有限公司董事长刘世聚

来源：中国冶金报 夏杰生

郑州豫兴热风炉科技有限公司（下文简称豫兴公司）董事长刘世聚从事热风炉炉型创新，以及热风炉耐火材料研发工作已近40年。他善于学习、勤于思考、勇于创新、业绩突出、成果丰硕，先后申请近两百项专利，是勇于科技创新的排头兵。 2002年～2008年，刘世聚先后创建了郑州豫兴热风炉科技有限公司，以及河南省豫兴热风炉工程技术有限公司；2012年，河南省人民政府授予他创建的河南省热风炉工程技术研究中心为省级研发中心殊荣；他和他的团队研发出多项科技成果，其技术先后分别授权三家国际知名公司和转让给一家国内知名公司使用，并与国内五家知名公司开展技术合作。其领先的高风温、低氮、节能、安全高效热风炉炉型和技术及制品，不仅惠及了我国几百家钢铁企业，而且带动了河南省新密市周边县市几十家热风炉用耐材制造企业的崛起，产生了巨大的社会效益和经济效益。他的公司先后荣获河南省高新技术企业、河南省知识产权优势企业、河南省创新型企业、河南省耐火材料高新技术特色产业基地首批骨干企业、河南省热风炉工程技术研究中心依托单位等诸多荣誉。

灿烂的自主创新之花

结出丰硕的科技之果 
    刘世聚出身于农民家庭。他不仅具有吃苦耐劳、坚韧不拔、踏实肯干的精神和干劲，而且干一行爱一行，成年累月遨游在发明创造的海洋中，并取得累累硕果。 从1998年~2018年，他先后创新研发了机制耐火球成型制作模具和配套设备、均压均流蜂窝格子砖、环形交错均流喷射预混稳焰燃烧器、YX型高风温顶燃式热风炉、高低温烟道双预热顶燃式热风炉、独立拱顶热风炉、四段式热风炉以及多旋柱流低氮顶燃式热风炉技术等多项技术。他申请了专利 184项，其中发明专利35项、实用新型专利142项、外观设计专利7项，堪称热风炉专业专利大王。 2012年，他发明的“YX型高风温热风炉”荣获郑州市科技进步奖特等奖、河南省科技进步奖二等奖；2013年，他的“YX 型高风温热风炉的开发与应用”成果，荣获河南省工业和信息化科技成果奖一等奖；其环形交错均流喷射预混稳焰燃烧器技术荣获郑州市专利技术奖一等奖。他的“YX 顶燃式热风炉”成果及装备，荣获“2018年度河南省装备制造业十大标志性高端装备”殊荣。

创新研发机制耐火球

引发耐火球生产革命 
    20世纪90年代后期，我国炼铁热风炉技术还比较落后，多数钢铁企业的炼铁高炉配套的热风炉蓄热体用耐火球，还是采用高成本、高耗能，且笨拙落后、效率低下的手工方式制作。这种耐火球不仅使用寿命短、强度低、体积密度小，而且生产中劳动强度大，蓄热换热能力差，制造效率低，导致其生产成本居高不下。勤动脑、善思考 、爱动手的刘世聚在长期的生产实践中，脑海里闪烁出发明创造的火花：如能采用机械成型方法，连续自动生产制作热风炉蓄热体耐火球，既可提高耐火球的体积密度，增加其强度和使用寿命，又可提高生产效率，减轻工人的劳动强度，还可减少用户的经济损失，岂不是“一石三鸟”。 为了实现这一想法，他说干就干，购进了一批小型压力机，研发了配套的万能成球模具。在经历千百次反复试验—失败—再试验后 ，他终于在60吨压力机上试验成功，并完成从实验到大批量制造销售的全过程。
    这一可喜的发明创造成果在国内炼铁行业引起巨大轰动，许多用户夸刘世聚为“耐火球王”。因为他的这项创新给传统手工耐火球的生产带来一场革命，基本结束了热风炉采用手工制作耐火球的历史。由于这种机制耐火球的市场空间 巨大，也带动了河南省新密市周边县市数百家耐火球生产企业制造和销售这种机制耐火球，解决了成千上万的农村闲散劳动力就业问题，创造了巨大的经济和社会效益。

抗热震砖称雄全球特大型高炉

在世界耐材领域诠释“中国制造”

2005年9月29日，俄罗斯卡鲁金公司意外获悉豫兴公司能生产优质的热风炉燃烧器工艺产品，而且这种产品有在武钢等大型高炉配套热风炉上使用的业绩，随之委托豫兴公司研制代号为1100℃水冷100次HRK的抗热震制品（砖）。 为了满足外方对HRK提出的性能要求，刘世聚和他的研发团队，查阅了国内外大量有关文献资料，每天在研发中心做实验，失败了不气馁，一次次失败，一次次总结，一次次调整工 艺，历经数以千次的调整工艺和配比以及反复实验研究、验 证，终于研制出远超HRK性能标准的抗热震砖产品。这些产品取得了在1100℃水冷抗破坏试验条件下，实现急冷急热100次都不会损坏的抗热震效果。这一惊人的结果令外方总裁卡鲁金博士既惊喜又难以相信。于是，他万里迢迢亲自来到豫兴公司查看和了解其工艺制作、检验测试情况，有感于豫兴人的实干、巧干精神和可喜成就，卡鲁金兴奋地说“我寻找这种工艺制品已经十几年了，终于在豫兴如愿以偿！”他高兴地将这种砖在现场取样送俄罗斯乌拉尔工业大学专业实验室，按照俄罗斯国家标准在 1300℃高温时突然进行水冷抗破坏试验，得到了反复170次都不会损伤的优良结果。 从此，卡鲁金毫不犹豫地将豫兴公司研发的HRK抗震砖使用在包括京唐钢铁公司5500m3 、日本JFE5000m3 、俄罗斯北方公 司5578m3 、宝钢湛江5050m3 等全世界知名钢企及所有4000m3 以上高炉配套的卡鲁金顶燃式热风炉工程核心预燃室部位。

刘世聚和他的团队研发的这种举世无双的抗热震 HRK 制品，无论制作工艺和产品质量，至今还没有被国际上任何一 家耐材公司所超越。其成功推向市场，既使豫兴公司及产品 迈进了国际知名技术品牌行列，又使这一中国技术成果在世界耐火材料领域诠释了什么是“中国制造”。

百折不挠勇闯难关

走出黑暗迎来光明

如果说摘取机制耐火球和HRK抗热震砖这两项举世瞩目的成果，让刘世聚和他的团队洒满辛勤耕耘的汗水， 那么研发豫兴长寿、低氮、高效、高风温、节能环保型热风 炉则使刘世聚流干了眼泪。

时间倒回至2003年，刘世聚在纵览我国炼铁技术发展的历史风云后，把豫兴公司未来的发展目标定在了热风炉技术领域纵深研发上。他经过比对各种国际品牌热风炉技术，研发出了具有自主知识产权的，目前在本行业无论是外形还是 内部结构均独树一帜，与其他企业存在根本区别的豫兴悬链 线顶燃式热风炉技术。从 2003 年到 2005 年短短的三年间， 刘世聚将其申报并荣获了发明专利（专利号：ZL200810049565.3）。

但是，由于刘世聚的这项专利，从未在炼铁生产实践中得到应用和检验，哪家炼铁厂敢随随便便轻易采用呢？后来的事实证明，刘世聚的这项专利的初期推广工作异常艰难曲折，令常人难以接受和不可想象。

据山西建邦钢铁集团通才工贸公司相关人士介绍，当初，建邦通才公司炼铁厂对刘世聚毛遂自荐且在国内没有哪一家炼铁厂使用过的热风炉专利技术和装备，心里根本没底，不敢采用。因为它无业绩来验证其安全性和可靠性，谁敢第一个吃螃蟹？万一发生事故造成停工停产，给用户带来巨大损失，谁来承担责任？但刘世聚欣然承诺，愿独自承担这个风险，由自己的公司垫资建设。这样，建邦通才公司才同意试试。双方在热风炉建设合同中标明：如果豫兴公司的热风炉工程在使用满一年后，达到设计要求而不出问题，通才公司才能结付货款。刘世聚多方筹款，最终垫资1280万元在建邦通才公司 420m3 小型高炉配套使用了国际国内第一套三座豫兴悬链线顶燃式热风炉。一年之后，该热风炉在通才公司使用良好，刘世聚的专利一炮打响，双方皆大欢喜。从此，建邦通才公司成为豫兴公司的忠实用户。

可是，当他以同样方式垫资1080万元在唐山一家钢铁公司炼铁厂建造国际第二套豫兴悬链线顶燃式热风炉时，却遭遇了“滑铁卢”——这家企业因资金链断裂而停产，豫兴公司的垫付款也就打了水漂，分文未收回。这一变故对刘世聚 的打击是巨大的，使豫兴公司几乎关门停产。那一年春节， 刘世聚为此事焦头烂额，眼泪流干，似乎徘徊在人生的十字路口。在万般无奈的情况下，刘世聚丢车保帅壮士断腕：果断放弃和转让了机制耐火球制造和出口国际的HRK等拳头产品的生产权，随后又放弃了他所承包的两家耐火材料厂的经营权，旨在集中资金和人力确保热风炉技术的继续研发和市场开发，这才保住了豫兴公司的继续运转。

功夫不负有心人，失败是成功之母，困难压不倒英雄汉。刘世聚越挫越勇，终于走出黑暗，迎来光明。他以科技创新开拓新局面，靠技术和产品质量求得生存和发展。如今，刘世聚荣获的发明专利——具有低氮、节能、高风温、高 安全性的豫兴顶燃式热风炉（专利号：ZL200810049565.3），已经在全世界推广了686座，而且推广势头依然强劲，前景光明。

情系热风炉 敢于第一个吃螃蟹

领航高风温 助炼铁人美梦成真

炼铁界的人士都知道，如果热风炉风温提高100℃，会使风口理论燃烧温度提高60℃，可有效补偿因喷煤引起的风口理论燃烧温度降低 。风温提高 100℃ ，可以降低焦比10kg/t～20kg/t，允许多喷煤粉20kg/t~35kg/t。而多喷煤粉具有明显的节能效果，还可以降低炼铁生产成本。多喷煤粉，少用焦炭，还可以缓解我国主焦煤的短缺，少建焦炉，还可减少炼焦过程中对环境的污染。

凡事预则立，不预则废，早在10年前，刘世聚就致力于让热风炉实现1300℃以上高风温技术的研发工作。他创新研发出了荣获专利的热风炉高风温技术成果，并敢于再次做第一个“吃螃蟹”者，将其成功应用于建邦钢铁通才工贸公司新 建1860m3 高炉配套的4座豫兴悬链线顶燃式热风炉上，2012 年10月份、11月份实现了两个月平均风温为1314.7℃，创造了中国热风炉高风温历史奇迹，达世界先进水平。这一高风 温技术至今未被国内高炉配套的热风炉超越。

未雨绸缪，低氮热风炉风靡市场

抢占先机，低碳热风炉蓄势待发

早在十多年前，“双碳”意识就深深根植在刘世聚的脑海里。 他咬定创新不放松，坚信“炼铁人遇到的环保难题，就是豫兴人研发 的课题”，为用户排忧解难，豫兴人责无旁贷。他和他的团队在热风炉氮氧化物的排放技术和吨铁超低煤气消耗技术研究上下功夫，研发并实践了低氮燃烧技术和吨铁超低煤气消耗技术，有效解决了热风炉高氮排放和吨铁煤气高耗能等问题，在国内测试的10座高炉配套的悬链线顶燃式热风炉上实现了每立方米小于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月份分别投产的山东永锋临港钢铁基地2×1350m3 高炉配套的悬链 线顶燃式热风炉，在其稳定风温为1250℃条件下，达到了吨铁煤气 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毫克的超低排放技术指标，达到世界先进水平。这一成 果为热风炉面临的欲达到超低排放而需要高额的设备投入和高额 的运行成本问题，提供了科学的解决方案，受到了炼铁人的欢迎。

因为刘世聚的这项低氮燃烧综合技术，可在不投入脱硝治理设备和不增加成本、不降低风温的条件下，仅从优化热风炉燃烧技术本身和设备结构性能方面着手新建或改造，就能彻底实现有毒有害气体的超低排放，从而显著降低炼铁企业 投资成本和运行成本，有效保证环保达标和企业效益。这对炼铁企业来说，是一场减轻环保压力降本增效的“及时雨”。   

此后，刘世聚没有坐享其成，而是创新永不休止。他带领其团队又推出了新的热风炉减碳技术，按照该研究技术的理论结果推算，完全可以实现热风炉系统二氧化碳近零排放，同时也可实现二氧化硫在高温风口区域超微量分解排放，以及氮氧化物近零排放，可使产能提高30%~50%。但这一理论推算需要在生产实践中调试验证才能实现。一旦实现，将会为炼铁工序创造出更大的环保和经济效益。刘世聚力争在短期内将这一成果从中试阶段转向工业化应用。去年底刘世聚将这一研发成果申报了发明专利。

热风炉安全牢记在心

先行者用材公开透明

热风炉炉壳的安全是炼铁安全的基石，亦是和谐炼铁、智慧炼铁的重要组成部分。2021年年末，国外钢厂一座 2000m3 高炉配套热风炉炉体发生大爆炸的案例，引起了国内炼铁界的担心和关注。他们在热风炉生产安全自检自测工作中发现，拥有686座推广业绩的豫兴顶燃式热风炉，不仅具备低氮、 节能、高风温的优良特性，而且是一款安全性很高的长寿热风炉。原来，刘世聚早就未雨绸缪，预先潜心开展热风炉炉壳防裂、防爆的新理论、新举措、新技术研究，并使自己研发的豫兴热风炉刷新了高压超高风温热风炉炉壳安全长寿国际纪录。

到2022年3月末，山西建邦钢铁集团通才工贸有限公司炼铁厂1860m3 高炉配套的豫兴悬链线顶燃式热风炉已经安全运行了整整10年之久。但这只不过是686座豫兴顶燃式热风炉长寿、安全节能、环保、高风温生产的一个缩影。 建邦集团通才公司的豫兴顶燃式热风炉炉壳耐高风温、 抗开裂、抗腐蚀的特性已经过长期高风温的实践验证。究其安全长寿的秘诀，在于其炉壳摒弃了传统的存在诸多缺陷， 且易开裂腐蚀的Q345C钢板，采用了刘世聚技术研发团队倡导的低磷低硫，且具有承压和良好的焊接性能的Q345R压力容器钢板。

刘世聚使用和呼吁选用Q345R这一理念和实践 已经过十几年的稳定使用验证，也得到国际顶燃式热风炉知名企业的首次认同，并发布提高炉壳标准的声明（2022年2月 8 日该公司在微信公众号书面说明：“炉壳材质标准应从 Q345C提高为Q345R压力容器钢”）。国内5500m3 级别高炉配套的顶燃式热风炉Q345C板材炉壳开裂大修更换炉壳也采用Q345R板材做高压高风温顶燃式热风炉炉壳材料。 刘世聚为让自己的安全用材理念和实践使用成果发扬光大，他广泛宣传，十多年来，在由中国金属学会召开的历届炼铁会上、在多种冶金报刊上，他曾多次宣传过这种先进的热风炉炉壳用材理念，并发表过多篇相关的论文。

事实胜于雄辩，刘世聚的一系列创新成果都得到生产实践验证。一花引来百花开，全世界686座豫兴顶燃式热风炉， 既助力中国炼铁产业打开了铁水奔流的闸门，又成就了刘世聚和他的技术团队发明的热风炉是一款安全、低氮、节能、环 保、高风温热风炉的美名。

图为豫兴公司董事长刘世聚（右）在给马钢炼铁技术人员讲解豫兴悬链线顶燃式热风炉内部格子砖的性能及使用要点。

在国际冶金工业展览会上与外宾合影。左为豫兴公司董事长刘世聚，右为豫兴公司总经理刘力铭。

刘世聚董事长陪同外宾参观豫兴公司。

刘世聚董事长在热风炉技术研讨会上发言