用中醫理論談對高爐穩定順行的認識

利用中醫的整體觀、陰陽輪、五行論及氣血說，結合高爐運行特征，對高爐的穩定順行進行了相關性分析，并提出了新認識: 高爐穩定順行的實質是高溫區礦石還原吸熱、煤氣流物理熱、爐體散熱和碳氧化放熱、鼓風帶入物理熱的陰陽動态平衡。高爐五大基本操作制度之間存在着相生相克的平衡協調關系，它們緊密關聯、互相銜接。爐況診斷要抓住爐溫向涼、向熱、煤氣流分布三大關鍵，爐況調控要五大操作制度協調聯動。

高爐工序成本占據了鋼鐵全流程成本的 70% 以上，高爐爐況波動會嚴重影響企業效益，因此高爐的長期穩定順行一直是鋼鐵企業關注的焦點。近年來随着信息化、大數據技術的發展應用，高爐爐況的監控和故障診斷力有所提高，但在宏觀和系統性層面對高爐運行規律的認識仍然存在不足。當爐況波動時，往往頭疼醫頭，腳痛醫腳，達不到預期效果。

高爐操作人員常說: 高爐是個黑箱，有太多說不清楚的問題，給高爐做診斷與古代中醫給人診病類似。可見，高爐爐況診斷、調控的基本思想與中醫理論存在某種契合點，高爐爐況診斷與中醫存在一定的相關性

1 中醫理論與高爐爐況診斷的相關性分析

1.1中醫整體觀與高爐爐況診斷的相關性

整體和辨證思維方式是中醫理論的精華，認為人體各個器官是個有機的整體，各部分之間相互影響、相互關聯。中醫診病是先從宏觀的角度提出自己的觀點，形成概念，然後在辨證的基礎上配伍用藥。高爐生産系統同樣是一個有機的整體，燒結、裝 料、冶煉、排渣、出鐵、噴煤、送風、爐體冷卻、煤氣回收等每個工序均不可或缺。當爐況出現波動時，同樣也要根據人、機、料、法、環各方面提出自己的認識，然後有針對性地采取措施。中醫對疾病的診斷方法是望、聞、問、切。通過觀起色、聽聲息、問症狀、摸脈象，從而對人體的健康狀況有個整體的了解。

對高爐爐況的了解同樣也是通過望、聞、切。望指的是觀察渣鐵顔色、風口粘渣狀态、渣和鐵流出時的順暢程度等; 聞指的是查閱高爐運行曆史數據和故障記錄，聽設備運行的聲息; 切指的是測量渣鐵溫度、爐體溫度、鼓風溫度、壓力、流量，分析爐料化學成分和渣、鐵化學成分等。

1.2中醫陰陽論與高爐爐況診斷的相關性

《黃帝内經》認為，疾病“或生于陰，或生于陽”，與陰陽平衡有關，陰陽失衡，人就會得病。中醫診病要先分辨陰陽，辨别是陰虛、陽虛還是陰陽兩虛，是熱證、寒證還是濕證。寒、熱、濕又細分為虛寒、實寒、表熱、裡熱、上寒、下寒、上熱下熱、上寒下熱、上熱下寒、表寒裡熱、表熱裡寒，風濕、寒濕、署濕、熱濕、痰濕，寒證、熱證可相互轉換。中醫認為，陽勝則熱，陰虛則熱; 陰勝則寒，陽虛則寒。在辯證施治中，需要區分熱證是陽勝導緻還是陰虛導緻，寒證是陰勝導緻還是陽虛導緻，勝時要損有餘，陰勝治陰，陽勝治陽; 衰時要補不足，陰勝補陽，陽勝補陰，此為“辨性為先，用藥而後”。中醫講究藥貴對證，不簡單地追求所謂的标準性、精确性; 藥不對證，量再大也徒勞無功，甚至助長疾病的發展。

高爐穩定順行同樣涉及陰陽平衡問題。陰就是爐内燒結礦的還原吸熱反應能力、爐體冷卻狀态; 陽就是爐内焦炭和噴煤的放熱反應能力以及鼓風動能、物理熱狀态。高爐生産時，燒結礦( 陰的部分)從高爐爐頂裝入，在下行的過程中與上升氣流( 陽的部分) 不斷交彙，燒結礦吸收熱量将鐵從固态轉變為液态，還原出金屬鐵。高爐生産穩定順行的實質是高溫區礦石還原吸熱、煤氣流物理熱、爐體散熱和碳氧化放熱、鼓風帶入物理熱的陰陽動态平衡。高爐爐内各區域均有合理的溫度範圍，溫度穩定，爐況即穩定; 反之，高于正常值或低于正常值都會引起爐況波動。當爐況異常時同樣應該遵循辯證施治的原則: 要分辨爐況異常是陰虛、陽虛還是陰陽兩虛導緻的; 辨别是陰虛還是陽勝引起的熱證( 爐熱) ，是陽虛還是陰勝導緻的寒證( 爐涼) ，還是有害元素累積導緻的濕證。對證施策，措施不對證，往往達不到改善爐況的效果。中醫陰陽理論在高爐爐況上的具體表現見表 1。

1.3中醫五行論與高爐爐況診斷的相關性

中醫的另一個理論基礎就是中國古代的五行學說。五行學說認為，金、木、水、火、土五種事物之間存在着相生相克的關系，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］。中醫根據人體各髒器的運行規律定義金為肺、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。中醫認為人體五行之間在相生相克運動中維持着協調和平衡的關系，平衡失調就會導緻各種疾病，診病的原則是先辨别人體五行的陰陽虛實，虛則補其母，實則洩其子，不頭疼醫頭，腳痛醫腳。

高爐五大基本操作制度直接影響高爐的穩定順行，分别為爐缸熱制度、裝料制度、冷卻制度、送風制度、造渣( 配料) 制度。根據五項制度的基本特性，也可以把它們歸納為金、木、水、火、土五種形态。金為爐缸熱制度、木為裝料制度、水為冷卻制度、火為送風制度、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着相生相克的平衡協調關系，它們緊密關聯、互相銜接，構成了高爐穩定、高産、低耗、優質、長壽的必要和充分條件。任何一個環節的缺失，都會對高爐爐況産生影響，正确認識五種基本操作制度之間相生相克的關系，辨别清楚高爐五行的陰陽虛實，調整相關制度，高爐才能穩定順行。當然在高爐實際操控中，五種基本操作制度之間的内在關系要比描述的複雜得多，但不外相生相克兩種方式。高爐五行的屬性定義及相互關系見圖 1 及表 2。

1.4中醫氣血學說與高爐爐況診斷的相關性

中醫認為氣是構成人體和推動人體生命活動的最基本元素，氣為血帥，血為氣母，氣行血行，氣滞血瘀。因此，從古至今治病都注重先治氣，強調氣和人安，氣滞則病，氣散則亡。古代名醫張景嶽說，“行氣不識氣，治病無根據”。由此可見，氣在中醫裡的重要性。

氣在高爐生産中同樣非常重要，這個氣就是煤氣流。每個高爐均有自己合理的煤氣平衡數量和氣流分布，爐内煤氣壓力、氣流分布脫離正常狀态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展，則會導緻爐缸中心堆積，爐牆受損; 反之，邊沿氣流太弱，則可能導緻爐牆結厚。如果沿圓周方向各層的溫度中某一點或幾點偏離正常值，表明沿圓周方向氣流分布不均，同樣也會導緻爐牆受損或結厚。另外，軟熔帶的狀态、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量和噴煤量保證高爐穩産高産，透氣性不好則會導緻高爐出現“氣血不通”的異常症狀。

中醫調理氣血的原則是: 一調脾胃，二養肝血，三食藥膳，四遠寒邪。對于合理分布高爐煤氣流也應遵循同樣的理念: 一是調整裝料送風制度( 調脾胃) 。通過優化布料方式，使軟熔帶保持合理形狀，進而調整煤氣流的分布，此為上部調劑; 通過調整風口進風面積等措施調整煤氣流的分布，此為下部調劑，兩者可相結合; 二是保持爐缸熱制度穩定( 養肝血) 。防止因爐溫波動，而使軟熔帶不穩，造成爐牆粘結或渣皮脫落進入爐缸，導緻爐缸溫度波動，從而影響煤氣流分布; 三是在設備允許條件下盡可能 采用高頂壓和高風溫以及采用富氧和中心加焦等操 作活躍爐缸( 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( 遠寒邪) 。

2 結合中醫理論對高爐穩定順行的再認識

2.1居安思危，未病先治

首先，要居安思危，未病先防。中醫特别強調預防為主，《素問》說: “聖人不治已病治未病，不治已亂治未亂”、“正氣内存，邪不可幹”，所以提高體質，使正氣充盛是抗病的關鍵。對于高爐穩定順行，必須加強管理，苦練操作基本功，要保證每一環節的設備及工藝穩定，做到任一環節的管理不或缺，任一爐況波動的征兆不放過。隻有完善的人、機、料、法、環管理系統的有利支撐，才能保證爐況穩定。

第二，要防止外部病邪的侵害，“虛邪賊風，避之有時”。中醫理論認為，人體健康受外部環境的影響，導緻疾病的原因各種各樣，其中包括風、寒、火、暑、濕、燥六種外感邪氣，即是所謂的六淫。高爐生産同樣要避免各種外界不利因素的影響，特别要防止設備故障、停電休風、原燃料質量波動、原料帶入鉀鈉鋅等有害元素的侵害。

第三，既要預防為主，還要既病防變。疾病都有一個由表及裡，一步步發展的過程。有了疾病反應就要抓緊時機，早診斷、早治療，防止病變發展轉移。對于高爐爐況，可能一開始隻是爐溫波動、爐況難行，然後就是懸料、崩料，控制不良發展到爐缸凍結，最後積重難返以至停爐、扒爐。高爐爐況異常都是有征兆的，貴在早期發現，并采取恰當的補救措施。

2.2爐況診斷要抓住爐溫向涼、向熱、煤氣流分布三大關鍵

從中醫陰陽論、氣血說與高爐爐況診斷相關性分析可以看出，高爐爐溫向涼、向熱、煤氣流分布異常同人體寒、熱陰陽失衡、氣血虛弱導緻生病一樣是高爐爐況波動的重要标志。對于高爐操作者，一要密切關注爐溫，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波動是否超過允許範圍，以此判斷爐況發展趨勢，把故障消滅在萌芽狀态; 二要密切關注爐頂煤氣溫度、壓力、流量參數波動是否超過允許範圍，保持煤氣流合理分布，樹立中心氣流适度開放的操作理念，激活中間，帶動邊沿，加快中心死料柱的置換，中醫稱之為舒筋活血。

2.3 标本兼治，對證下藥

中醫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。治病求本就是找出疾病的根本原因，并對其進行治療，“急則治其标，緩則治其本”，若标本并重，則标本兼治。例如發生爐涼現象，如不及時采取措施治理，可能導緻懸料、坐料，當大量冷料進入爐缸則轉變為爐大涼，有釀成大事故的危險。在這種情況下，應“先治其标”。盡快采取加焦等措施提高爐溫，穩住陣腳。同時要積極查找産生爐涼問題的根本原因，打通高爐内部的微循環，保證高爐“不痛”且“通”。

2.4 虛實補瀉有度

中醫五行論的治病原則之一是“實則瀉之，虛則補之”^［5］。瀉多少，補多少必須把握好度，瀉多了、補過了就會出現新的健康問題。高爐爐況調控同樣要把握好配料、裝料、爐缸熱、送風、爐體冷卻五大操作制度的度。高爐的陰陽平衡關系是在一定條件和量值範圍内實現的，快了慢了、多了少了、高了低了，都不合适; 适可而止、恰到好處，才合适。如推行強化冶煉，不能一味追求提高煤比、富氧率。煤比增加，将增加焦炭負荷，焦炭層厚度減薄，惡化料柱透氣性，嚴重時導緻爐缸堆積; 富氧率提高，邊沿煤氣流增強，中心煤氣流減弱，局部陽勝發熱，爐況波動。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，超過了就會導緻陰陽失衡，爐況失常。要從局部和總體陰陽平衡、五大操作制度相互影響綜合考慮，通過科學的定量分析計算，準确把握好補瀉的度。

2.5 因時、因地、因人制宜

中醫調理人體陰陽平衡，因時、因地、因人制宜也是一個重要的治療原則。《素問》“一病而治不同”，因為時有春夏秋冬，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、環境溫度、濕度不同，同一容積高爐高度和直徑的比例不同，設備裝備水平不同，冶煉礦種不同，運行時間長短不同等等，如果都實行同一種操作制度，常常達不到預期目的。因此，高爐的配料制度、裝料制度、爐缸熱制度、送風制度、冷卻制度都要根據實際情況作出調整和改變。

3 結論與展望

( 1) 中醫理論的整體觀、陰陽論、氣血說、五行論等與高爐爐況診斷具有相關性。本文結合高爐運行特性，對高爐的陰陽、氣血和五行進行了簡單定義，揭示了高爐穩定順行的實質，指出了關注高爐爐況應該重點關注什麼，爐況順行需要什麼，如何調理高爐陰陽平衡的關系，從宏觀角度提出了解決問題的思路，對樹立正确的高爐操作理念具有指導作用。

( 2) 用中醫的哲學思想解釋了高爐生産的現代科學問題，闡述了高爐爐況穩定順行的一些新認識，運用中醫這一獨特的思維方式，可更好地理解高爐的運行規律，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，需要在生産實 踐中進一步體會和探讨。

( 3) 本文提供的僅僅是一種新的思維方式，而且需要結合具體情況加以運用。期望在中醫哲學思想指導下，構建系統理論體系，再結合定量方法，可以提供一個高爐爐況長期穩定順行的可操作性的解決方案。