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高炉炉型选择以及炉容计算3600i&高炉本体设计原始数据：高炉有效容积：Vu=3600高炉年工作日： 355 天高炉利用系数：卜 匚门；「；：「「：设计内容 ：1. 高炉炉型的选择；2. 高炉内型尺寸的计算（包括风口、铁口、渣口数量，大型高炉一般不设渣口）；3. 高炉耐火材料的选用；4. 高炉冷却方式和冷却器的确定；5. 高炉炉壳厚度的确定高炉本体包括高炉基础、炉衬、冷却装置、以及高炉炉型设计计算等高高炉是竖炉高炉内部工作剖面的形状称为高炉炉型或称高炉内型高炉冶炼的实质是上升的煤气流和下降的炉料之间所进行的传热传质过 程，因此必须提供燃料燃烧的空间，提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空 间炉型要适合原料的条件，保证冶炼过程的顺行近代高炉炉型为圆断面五 段式,是两头小中间大的准圆筒形高炉内型如图 11.1高炉有效高度（Ml炉腰直径（D）与有效高度（山）之比值弓胡）：是表示高炉“细长”或“矮胖”的一个重要指标，在我国大型高炉 Hu/D =2.5—3.1，随着有效容积的增加 这一比值在逐渐降低在该设计中，"小2.231.2炉缸高炉炉型下部圆筒部分为炉缸，炉缸的上、中、下部位分别装有风口、渣口、铁口。

炉缸下部容积盛液态渣铁， 图 1 高炉内型上部空间为风口燃烧带铁口位于炉缸下水平面，铁口数目依炉容或产量而定，对于3000门：卜 的高炉，设置3—4个铁口，以每个铁口日出铁量1500—3000t设置铁口数目＜ 在该设计中，设置4个铁口渣口与铁口中心线的距离称为渣口高度（・），它取决于原料条件，即渣量的大小渣口高度的确定参照下式计算：式中：P——生铁日产量，t ；B——生铁产量波动系数，取1.2 ；N——昼夜出铁次数，取9 ；铁水密度,取 7.11/；.；C——渣口以下炉缸容积利用系数，一般为，在该设计中，取0.55；d 炉缸直径mo大中型高炉设置两个渣口，一般两个渣口高度差为100—200mm，也有设在 —个水平面上的渣口直径一般为50—60m现在，巨型高炉一般不设置渣 口在该设计中，设置2个渣口，在同一水平面上铁口与风口中心线的距离为风口高度汁-」：h : （k为渣口高度与风口高度之比，—般为0.5-0.6，在该设计中， k=0.6 ）风口数目（n）主要取决于炉容大小，与炉缸直径成正比大型高炉：一 1；人’门（d为炉缸直径，m ），风口数目一般取偶数风 口结构尺寸 a 取 0.6mo炉缸高度匕：匕 |: - 1铁口中心线到炉底砌砖表面之间的距离为死铁层厚度I：,它的作用是防止渣 铁，煤气对炉底的冲刷，稳定渣铁温度。

在该设计中，4 J'U---o1.3 炉腹炉腹在炉缸上部，呈倒截圆锥形炉腹的结构尺寸是炉腹高度（“）和炉 腹角（a），炉腹角a—般取值79 83°,不宜过大或过小在该设计中， 第旳1.4 炉腰炉腹上部的圆柱形空间是炉腰，是高炉炉型直径最大的部位炉腰处恰是 冶炼的软容带，炉料的透气性在此处变坏在炉型结构上，炉腰起着承上启下的作用，使得炉腹向炉身过渡来的平缓，减少死角经验表明:炉腰高度（上） 对冶炼的影响不甚显著，设计中可通过调整卜值来修定炉容大型高炉的炉腰直径（D）与炉缸直径（d）的比值（•讥I）取值1.09—1.15，在该设计中， 1.5 炉身炉身呈正截圆锥形，向下扩张以适应向下运动的炉料炉身高度（卜）占高炉有效高度50%—60%，炉身角F取值为80.5一85.5在该设计中，卩-1.6 炉喉炉喉呈圆柱形，它的作用是承接炉料，稳定料面，保证炉料分布合理炉喉直径（⑺）与炉腰直径（D）之比；山；⑴取值为0.64—0.73之间炉喉高度 （一）应能保证炉喉布料及其调节需要，一般为2—3m该设计中：dj/D = 0.665 , h5 = 2占m2.炉型计算（1） 生铁日产量计算生铁日产量 卜-「汽1 一萄门仃】一 I（2） 炉缸尺寸计算炉缸直径：；' -[f - -l.：-- '' 乂 :-I/：!■：） ' - 忙丄介'炉缸高度：4bP bPA、 渣口高度：儿1 rr 12 X 7200"7 X 9 x 055 x 7.1 x 12.7s-1"厂 （两渣口在同一水平面）tiz 1 94B、 风口咼度：hC、 风口结构尺寸：日=0.6m , hi =加+ 口 二 M2 + 0.6 = 3-8D、 风口数目(n )::'--..I -

按照设计炉型，以耐火材料砌筑的实体为高炉炉衬它是用能够抵抗高温和化 学侵蚀作用的耐火材料砌筑而成的，主要作用是构成工作空间，减少损失，以 及保护金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用3.1.2 高炉用耐火材料的种类随着炼铁技术的发展，砌筑高炉用的耐火材料品种不断增加，质量要求也 不断提高目前，高炉用耐火材料有陶瓷质材料和碳质材料两大类陶瓷制材 料有粘土砖、高铝砖、刚玉砖和不定型耐火材料碳质材料有炭砖、石墨炭 砖、石墨碳化硅砖、氮结合碳化硅砖、粘土结合碳化硅砖等1）高铝砖和粘土砖两者比较，高铝砖比粘土砖含的山「门成分高其耐火度及荷重软化开始温 度均比粘土砖高，其抗渣性能及抗腐蚀性能，特别是耐磨性能更加好，并随着 高铝砖刘⑴含量增加，这些性能也随之提高高铝砖的缺点是热稳定性不如 粘土砖的好，成本也高总之，粘土砖和高铝砖都具有良好的性能，化学成分 与高炉渣相似，不易被渣化及成本较低等优点高炉用高铝砖和粘土砖应满足下列要求：1） 汕门.含量要高，以保证有足够高的耐火度，使砖在高温下工作性强；2） 汽⑴要求低，主要是为限制碳黑的沉积和防止它与S[U 生成低熔点物 质而降低耐火度；3）荷重软化开始温度要高，因为高炉砌体是在高温和很大的压力条件下工作 的；4）重烧收缩要小，使砌体在高温下产生裂缝的可能性减少，避免渣、铁及其他 沉积物渗入砖缝侵蚀耐火砌体；5）气孔率，特别是显气孔率要低，防止碳黑等沉积。

2）不定形耐火材料不定形耐火材料主要有捣打料、喷涂料、浇注料、泥浆和填料等按成分 可分成碳质不定形耐火材料和粘土质不定形耐火材料捣打料、喷涂料、浇注 料可根据需要和部位的不同，形成各种形状泥浆是砌砖不可缺少的填缝粘结 剂填料一般是两层砌体之间的隔热物质或粘结物质3）碳质耐火材料碳质耐火材料的主要性质：1） 耐火度高，碳实际上是不熔化的物质，在3500C升华，所以用在高炉上既不熔化也不软化；2） 碳质耐火材料具有很好的抗渣性；3） 有良好的导热性和导电性；4） 热膨胀系数小，热稳定性好，不易发生开裂，防止渣铁渗透；5） 碳和石墨在氧化气氛中氧化成气态，400C能被氧化，500C时和水气作用， 700C开始和CO2作用，均生成CO气体被损坏碳化硅在高温下也缓慢发生氧 化作用这些是碳质耐火材料的缺点碳砖的优点多，所以目前已广泛用于高炉炉底和炉缸的砌筑，有部分高炉在炉腹及其以上部位也采用碳质耐火材料3.2高炉炉衬设计3.2.1 炉缸和炉底炉缸炉底是影响高炉寿命的最关键的部分铁水和炉渣积存在这里、燃料 在风口前燃烧炉底和炉缸不仅长期经受着渣、铁的侵蚀，而且长期经受着高 温的热负荷作用，工作条件十分恶劣。

对于本设计，炉底采用综合炉底结构在炉底最下层满铺国产大碳砖，其 上面的四周仍砌环形碳砖，中央砌筑粘土砖或高铝砖环形碳砖可一直砌到渣 口中心线或风口区域以下，从而炉底厚度较薄同时，炉缸外侧铁口中心线以 下、炉缸炉底交界处紧贴冷却壁砌筑一定厚度的热压小碳砖，炉缸壁外侧铁口 中心线以上，砌筑国产环形大碳砖最后在炉底炉缸内缘砌筑陶瓷垫3.2.2 炉腹、炉腰和炉身下部在炉腹区,炉料已逐渐软熔,料柱主要是焦炭,其间为渣铁液体的滴落区风口回旋区发生的煤气温度高达2000C以上，煤气经过炉腹上升时，温度急剧下 降,进入炉腰时只有1000多度由于炉腹部位工作条件十分恶劣，开炉后不久耐火砖衬即被侵蚀掉而靠形 成的渣皮来维持工作因此，炉腹部分主要是靠加强冷却而不是靠增加衬砖的 厚度来维持一代炉龄寿命，国内部分高炉的炉腹部分一般采用一层厚度为 345mm的粘土砖或高铝砖，周围采用镶砖冷却壁，只有少数高炉在炉腹砌碳质 耐火材料在该设计中，炉腹部位砌一层粘土砖，厚 345mm高炉冶炼过程中部分煤气流沿炉腹斜面上升，在炉腹与炉腰交界处转弯， 对炉腰下部冲刷严重， 使这部分炉衬侵蚀较快，使炉腹段上升，径向尺寸也有所 增大，使得设计炉型向操作炉型转化。

厚墙炉腰有利于这种转化，薄墙炉腰不 利于这种转化，而有利于固定炉型的作用本设计采用过渡式炉腰结构，用碳 硅砖砌筑，下部厚345mm,上部厚575mm从炉腰到炉身下部的炉衬要承受煤气流和炉料的磨损, 碱金属和锌蒸汽渗透 的破坏作用，炉腰以下还要受到高氧化亚铁初渣侵蚀，以及由于温度波动所产 生的热震破坏作用炉身砌砖厚度有厚墙和薄墙两种，厚墙一般为 805mm-1035mm 厚的粘土砖或 高铝砖，并且配置冷却板或支梁式水冷却；薄墙为345mm-575mm或690mm的粘 土砖、高铝砖及碳砖等，并配置镶砖冷却壁冷却在该设计中，炉身下部采用 碳硅砖砌筑，厚 575mm3.2.3 炉身上部和炉喉炉身上部处于高炉最上的部位，此处温度较低，主要是受煤气流的冲刷和 炉料磨损而破损该部位采用粘土砖或高铝砖。