包头地区下2200m3高炉本体设计.doc

论文】包头地区下2200m3高炉本体 设计 摘 要提出了长寿高炉的根本设计思想为了适应这一开展趋势长寿高炉设计对高炉合理内型合理内衬结构和不同部位耐火材料的选择冷却方式和冷却系统 包括冷却器的结构材质与水质等 及其它有关方面综合考虑Design of Long Life BFABSTRACT BF campaign life is continuously increased as unceasing development of iron making technology It is being used more and more abroad The long campaign technologies of blast furnace is one of the most important measures which reduce the iron making production cost and improve the economic profits of Iron and Steel Company In the design of large BF the technologies like optimized BF profile reasonable hearth lining copper stave soft water closed circulating cooling system and thin-walled lining etc were applied to prolong BF campaign life The basic concept of designing long campaign blast furnace was put forward In order to adapt to the trend during designing long campaign blast furnace the rational furnace profile rational furnace lining structure and selection of different refractories for various areas cooling method and system including cooler structure and material cooling water and so on and concerned aspects must be comprehensively consideredKey WordsBFLongevity Design of Furnace Body目 录摘 要 I 411 研究背景 4 613 高炉用耐火材料的开展 814 高炉冷却 10com 高炉冷却方式的开展 10com 高炉冷却器的开展 1115 高炉炉体结构 14com 炉缸 14com 炉腹 14com 炉腰 14com 炉身 15com 炉喉 1516 国内外高炉钢结构设计技术 15com 高炉钢结构 16炉壳 16炉体框架 16高炉结构荷载认识的深入 16我国在钢结构设计上的现状 17高炉根底 18高炉根底的负荷 18对高炉根底的要求 18 2021 高炉冶炼条件 20com 烧结矿的成分补齐计算整理 20com 球团矿成分补齐计算整理 21com 澳矿成分补齐计算整理 22com 硅石的成分补齐计算整理 2322 配料计算 2523 物料平衡计算 2724 物料平衡计算 31com 热收入 31com 热支出 3125 高温区热平衡计算 34com 高温区热收入 351碳素在风口前燃烧放出的热量Qhs1 35com 高温区热支出 3526 理论焦比的计算 36第三章 2200m3高炉本体设计 3931 高炉内型设计 39com 炉缸设计 40com 炉腹炉腰炉身部位的设计 41com 炉喉设计 42com 校核炉容校核高径比HuD和h4Hu 4232 高炉耐火材料 44com 高炉各部位耐火材料的选择 45com 砖衬设计及砖量计算 4633 高炉炉体设备设计 49com 炉体冷却设备设计 49com 高炉钢结构设备 5234 炉壳设计 56参考文献 60致谢 61文献综述研究背景1750 年英国的工业革命开始了在燃烧上用焦炭代替木炭这种转变使炼铁业突破了束缚不再为木炭的短缺而陷入困境因为不仅民用燃烧需要大量木料而且为了提高农业产量也在大量砍伐森林因此对于人口密度高的国家要靠木炭来增加铁的产量是不易的到18世纪末煤和蒸汽机已使英国的炼铁业彻底改革铁的年产量从公元1720年的205×10000 吨／年大多是木炭铁增加到1806年25×100000吨／年几乎全是焦炭铁估计每生产一吨焦炭需煤33吨左右但是高炉烧焦炭势必增加碳含量以致早期的焦炭生铁含碳在 10％以上全部成为灰口铁即石墨铁 高炉的尺寸在18世纪内一直在增大从公元1650年约7米到1794年俄国的涅夫扬斯克高炉已增高到135米因为焦炭的强度大足以承当参加的炉料的重量大多数的炼炉采用炉缸炉腹和炉身三局部按比例构成19世纪末平滑的炉衬公认为标准的炉衬这根本上已经是现在的炉型炉底直径约10米炉高约30米全部高炉都设有两只以上的风嘴另一个巨大的进步就是采用热风20世纪后现代钢铁业就蓬勃开展起来 为了进一步提高劳动生产率降低本钱增加生铁产量从60年代初世界制造出容积为2000m3以上的高炉从最早的热风小高炉容积约50m3开展到现在的大型高炉经历了将近一百年高炉炼铁的根本原理没有变但是高炉炉体以及外围设备却大大地革新了六十年代后期大型高炉日产量已经超过4000吨七十年代以来大型高炉开展的迅速甚至超过人们的预料从1970年到1976年的几年中世界已建成投产104座大型高炉容积在4000立方米以上的有18座可以说从七十年代开始高炉大型化的开展就到达历史上未有的高潮如表11主要产铁国家的高炉座数和生产能力表1-1 七十年代世界主要产铁国家的高炉座数和生产能力 日本 美国 苏联 西德 英国 法国工程 1971 1970 1971 1970 1971 1970 1971 1970 1971 1970 1971 19701970年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年高炉座数 64 65 228 219 113 132 104 93 71 80 97生产能力万吨 7734 7475 10000 8979 9000 3704 2343 2000年高炉越建越大1970-1977年日本已有12座4000-5000立方米高炉投产1976年日本4000立方米以上高炉生产的生铁占全国总产量306１表1-2表1-2 日本高炉座数与炉容情况高 炉 内 容 积 1976年 1977年2000立方米以下 35 302000-3000立方米 19 193000-4000立方米 7 74000立方米以上 11 12共计 72 68 近些年国外钢铁工业已经完成结构调整专业分工技术升级正处于企业购并资源整合阶段规模扩张已从兴旺国家转向以亚洲为主的开展中国家日本韩国及欧洲国家的大型钢铁企业通过加大科技投入开发核心技术实施知识产权战略等方式稳固自身在国际竞争中的地位并借助规模资金专有技术效劳网络等优势通过出口装备向开展中国家输出技术获得高额利润 我国高炉大型化的开展现状 我国刚毅额工业底子薄刚解放时全国只有7座高炉1949年的钢产量仅为158万吨居世界第26位设备水平极为落后改革开房以前由于种种原因高炉大戏规划开展速度一直比拟缓慢改革开放以后我国话大力气投资建造了一大批高炉其中也有一些总体设备水平较高的大型特大型高炉然而虽然新建的高炉星罗密布但1000m3以上的高炉座数与1000m3一下的中小型高炉座数相比却为数很少且这些中小型高炉的装备水平大多都比拟落后 到1989年50m3一下的小高炉座数比1983年翻了两番多占全国高炉总容积的比例也翻了一番多1989年后我国虽又陆续投产了一些大中型高炉但小高炉的见着速度也不落后据冶金部统计1994年我国重点企业有100-4350m3的高炉79座总容积86153m3骨干企业有36-1260m3的高炉139座总容积33788m3地方和乡镇小企业大多为30-50m3的高炉而在1994年的全国生铁总产量9642万吨中重点企业占54这一比例同10年前的1984年相比却下降了16地方企业和乡镇小铁厂的生铁产量那么上升了16这些小高炉不仅生产工艺和设备技术水平落后生产效益低对环境污染严重而且能耗高能源浪费严重小高炉的入炉焦比大多在800kg左右有的甚至在1000kg以上比我国较好水平的高炉高出一倍多送风系统漏风严重节能环保等综合利用更谈不上生产出的生铁质量也无保证虽然这批小高炉在我过钢铁供求矛盾紧张的情况下为我国的钢铁生产予以补充但其给能源和矿产资源造成的浪费十分可观 可见我国高炉大型化虽有开展但总体看高炉技术装备水平低其特点是大中小高炉并存炉子多分布广平均炉容小生产效益低能耗高经济技术指标差产品质量较低环境污染较严重 图11 日本美国前苏联以及我国1949-1995年的钢产量开展情况 图11为日本美国前苏联以及我国1949-1995年的钢产量开展情况我国近十几年来虽然相继投产了一批大中型和特大型高炉以及相配套的炼钢轧钢等钢铁生产设备使我国的钢铁产量有了大幅度提高1995年的钢产量到达9400万吨名列世界第二生铁产量到达10171万吨跃居世界第一但人均拥有量仍处落后地位目前我国人均粗钢拥有量缺乏70kg远低于人均粗钢拥有量约1吨的日本和约05吨的美国甚至低于约150kg的世界平均水平因此我国钢铁工业仍需大力开展 针对我国情况来看我国的炼铁工业在开展如COREX熔融复原等短流程炼铁新工艺的同时高炉炼铁在今后相当长的一段时间内仍是生产生铁的主要工具因此各地应根据情况建造1000m3以上甚至3000-4000m3左右具有现代化水平的高炉以形成具有一定规模的大中型钢铁企业为宜同时要注意提高原燃料质量对现有的300m3及其以上的生产指标较好的中小型高炉应提高原燃料质量加强精料综合鼓风节能环保综合利用等工艺和设备方面的改造提高现代化程度提高效益 由于历史开展原因我国高炉容积过小座数过多环境污染严重的问题非常突出据统计我国高炉总数有3229座其中炉容在 1000-4350的48座00-983m3的181座 100的3000座平均炉容仅83即便是按我国通称的大中型高炉 100计算平均炉容也只有625平均单炉年产铁量约43万t在我国不管是大型钢铁厂还是中小型钢铁厂都存在。