1932.97
TT?
S.14J
5.炉喉体积:
V5=7^1hs=-rx9.3X2.5=169.74
K=石+百+M+V』
48L13+57106+446.19+1932?
97+169.74
3604.09
误差：
AV—100%—血“蔦3600X100%-0.11%<1%
ud0W）
表1高炉内型尺寸
项目
参数
项目
炉缸直径d
12.7
炉喉高度叫
炉腰直径D
14
有效高度h』
炉喉直径di
9.3
炉腹角
死铁层高度ho
1.8
炉身角0
炉缸咼度%
3.8
咼径比
炉腹咼度b
4.1
风口数目
炉腰咼度％
2.9
铁口数目
炉身高度9
17.9
有效容积
渣口高度m
1.94
渣口数目
风口高度f
3.2
风口结构尺寸
a
参数
2.5
31.2
81
82.5
2.23
30
3600
2
0.6
3•高炉耐火材料
3.1高炉炉衬作用及耐火材料种类
3.1.1高炉炉衬作用
目前，延长炉衬寿命是高炉设计的重要任务，也是高炉操作的重要任务。
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、咼铝砖、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
Ain
两者比较，高铝砖比粘土砖含的F2?
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「I（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）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）「要求低，主要是为限制碳黑的沉积和防止它与沙沙闾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3500r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，400°C能被氧化，500E时和水气作用，700C开始和CO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。
322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-1035m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-575m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575mm
3.2.3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。
在该设计中，该部位采用粘土砖，厚575mm。
炉喉除承受煤气冲刷、炉料摩擦外，还承受装料时温度急剧波动的影响，有时还受到炉料的直接冲击作用。
炉喉内侧一般都是采用吊挂式金属板结构，国外部分采用钟阀式高炉的炉喉也有设计成可调径活动炉喉板结构。
在炉喉上面的炉
头部分，一般都采用紧靠炉壳砌筑一层粘土砖或高铝砖，有的高炉炉头采用耐火
泥料浇注，其作用是为隔热和保护金属炉壳。
在该设计中，炉喉衬板以铸铁、铸钢件制成。
综上所述：
在该设计中，炉身上部厚度为575mm材质为粘土砖，下部厚度也为575mm材质为碳硅砖；炉腰上部厚度为575mm下部厚度为345毫米，材质均为碳硅砖；炉腹表面砌一层粘土砖，厚度为345mm铁口处厚度为1600mm
材质为碳砖。
炉腰结构选择过渡式。
炉喉部分采用条状炉喉保护板。
4.高炉冷却设备
4.1高炉冷却目的及方法
高炉冷却目的：
（1）维持炉衬在一定的温度下工作，使其不失去强度，保持炉型；
（2）形成渣皮，保护炉衬代替炉衬工作；
（3）保护炉壳及各种钢结构，使其不因受热而变形或破坏。
高炉炉衬的冷却，是由插入砌体或置于砌体外缘表面的金属冷却器件的内部通过冷却介质完成。
常用的冷却介质是水、空气、汽水混合物，即水冷、风冷和气化冷却。
4.2冷却设备
由于高炉各部位热负荷不同，加上结构上的要求，高炉冷却设备有：
外部喷水冷却，风口和渣口的冷却，冷却壁，冷却水箱以及风冷或水冷炉底等。
（1）喷水冷却装置：
在炉身和炉腹部位设有环形冷却水管，水管直径50-150mm约距炉壳100mi水管上朝炉壳的方向钻有直径5-8mn的小孔若干，小孔间距100mm冷却水经过小孔喷射到炉壳上进行冷却。
喷水冷却装置实用于碳质炉衬和小型高炉，对于大型高炉，粘土质炉衬，只有在炉龄晚期冷却设备烧坏的情况下使用，是一种辅助性的冷却手段。
（2）风口和渣口：
风口由三个套组成，其中小套为腹腔式贯流风口，一般高炉的风口中小套由紫铜或青铜制成，空腔式结构。
风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形钢管。
渣口装置一般由四个套组成，即大套、二套、三套和渣口小套，可在高炉铁口的上方和两侧插入冷却板。
（3）冷却壁：
冷却壁设置于炉壳炉衬之间，有光面冷却壁和镶砖冷却壁，其基本结构是铸铁板内铸有无缝钢管。
光面冷却壁厚80-120mm镶砖冷却壁包括镶砖在内厚250-350mm砖厚一般113-230mm管距100-200mm光面冷却壁用于炉底炉缸，风口区冷却壁的块数为风口数目的两倍；渣口周围上下段各两块，由四块冷却壁组成。
镶砖冷却壁用于炉腹、炉腰和炉身下部，镶砖的目的在于易结渣皮，
代替炉衬工作。
冷却壁宽度一般为700-1500mm圆周个数最好取偶数，冷却壁高度视炉壳折点而定，一般小于3000mm应方便吊运和易送入炉壳内。
冷却壁用方头螺栓固定在炉壳上，每块四个螺栓。
同段冷却壁间竖直缝20mm上下段间水平缝300mm两段竖直缝相互错开。
冷却壁的优点是不损坏炉壳强度，密封性好，冷却均匀，炉衬表面光滑平整。
炉身部位可以用带额头的倒“L”字形镶砖冷却
壁，亦可以采用“鼻形”镶砖冷却壁，这两种冷却壁的优点是砖衬有支撑作用，可以延长炉衬寿命。
冷却壁的额头和鼻子处均采用单独冷却。
（4）冷却水箱：
冷却水箱是埋置于炉衬内的冷却设备，用于厚衬炉壁，有扁水箱和支柱式水箱两种。
扁水箱（或称冷却板）厚度70-110mm由铸铁铸成，内部铸有无缝钢管，常用在炉腰和炉身，成棋盘式布置，一般上下层间距500-900mm同层间距150-300mm炉腰部位比炉身部位要密集一些。
水箱前端与炉衬设计工作表面的距离，炉身中上部为230mm炉腰和炉身下部为345mm扁水箱冷却水进出管与炉壳焊接，密封性好。
支梁式水箱为内部铸有无缝钢管的契形铸铁水箱，一般用在炉身中部，成棋盘式分布，插入炉衬内，上下层间距600-800mm通层横向间距1300-1700mm水箱前端距炉衬设计工作表面230-450mm支梁式水箱用螺栓固定在炉壳上。
（5）风冷、水冷炉底：
大型高炉炉缸直径较大，径向周围冷却壁的冷却，已不足以将炉底中心部分的热量散发出去，如不进行冷却，炉底向下侵蚀严重。
因此，大型高炉炉底中心部位要冷却，冷却方式是风冷和水冷。
风冷炉底结构形式很多，其中最常见的一种是，风冷管中心线以下埋置在炉基耐火混泥土基墩上表面中，中心线以上为碳素捣固层，风管'1'炉
底中心部分管间距200-300mm边缘较疏，为350-500mm风冷管两端伸出炉壳外50-100mm炉壳开孔后加垫板加固，开孔处避开炉壳折点150mm以上。
水冷炉底比风冷炉底的冷却强度大，耗电也较低，炉底厚度可以进一步减薄。
目前,大型高炉，多采用炉底封板，水冷管设置在封板以上，则炉壳开孔降低强度和密封性，但冷却效果好，水冷管设置在封板以下，对炉壳没有损伤，但冷却效果差。
4.3高炉各部位冷却设备选择
4.3.1炉底、炉缸
均采用光面冷却壁冷却。
冷却壁设置于炉壳炉衬之间。
其优点是：
不损坏炉壳强度，密封性好，冷却均匀，炉衬表面光滑平整。
风口区光面冷却壁的块数为风口数目的两倍，即60块；光面冷却壁厚80〜120mm，本设计取120mm；宽700〜1500mm，本设计取950mm；高度视炉壳折点而定，一般小于3000mm。
光面冷却壁与炉壳间留20mm缝隙，用稀泥浆填满，光面冷却壁与砖衬间留100〜150mm缝隙，本设计取120mm填以炭素料。
4.3.2炉腹、炉腰、炉身下段
采用镶砖冷却壁（铜冷却壁），其厚度为300mm,且炉腰部位用带凸台的镶砖冷却壁。
其凸台部位可支承炉砖，延长炉衬寿命，安装时紧靠砌砖。
与炉壳间距130mm中间填以水渣一石棉材料，同段冷却壁之间垂直缝为20mm水平缝
30mm上下两段竖直缝应相互错开，中间填以铁屑填料。
铜冷却壁的特点有：
1）铜冷却壁具有热导率高，热损失低的特点。
目前，国内外铜冷却壁大多以轧制纯铜为材质，经钻孔加工而成的。
这样制作出来的铜冷却壁的冷却通道与壁体是一个有机的整体，消除了铸铁冷却壁因水管与壁体之间存在气隙而形成隔热屏障的弊端，再加上铜本身具有的高导热性，这样就使得铜冷却壁在实际使用过程中能保持非常低的工作温度。
3）利于渣皮的形成与重建。
较低的冷却壁表面温度是冷却壁表面渣皮形成和脱落后快速重建的必要条件。
由于铜冷却壁具有良好的导热性，因而能形成一个相对较冷的表面，从而为渣皮的形成和重建创造条件。
由于渣皮的导热性极低，渣皮形成后，就形成了由炉内向铜冷却壁传热的一道隔热屏障，从而减少了炉内
热损失。
研究表明，在渣皮脱落后，铜冷却壁能在15min内完成渣皮的重建，而双排水管球墨铸铁冷却壁则至少需要4h。
433水冷炉底
水冷炉底的冷却强度大,耗电低,为软水冷却，冷却水管为/230mm在炉底耐火砖砌体底面与基礅面之间安装通水的无缝钢管，无缝钢管埋在炭捣层中，水冷管道中心线以下采用200mm耐火水泥,以上采用200mn炭捣料.炉底水冷管中心间距200mm边缘间距250mm
5.高炉炉壳确定
5.1高炉炉壳材质及要求
炉壳一般由钢板制成，上至炉顶封板，下部坐落在高炉基础之上，是不等截面的圆筒体，它起着固定冷却设备，保证高炉砌体牢固的作用，还承受并传递上部的载荷和高温高压。
因此，炉壳必须有一定强度：
（1）炉壳外型必须和冷却设备配置相适应。
存在着转折点，转折点能减弱炉壳强度，因此要减少转折；
（2）由于固定冷却设备，炉壳需要开孔，折线应和开孔避免在同一平面；
（3）渣口大套法兰盘和铁口套法兰盘的边缘距离炉壳转折点不小于100mm；
（4）炉顶封板与炉喉处连接转角不宜小于50度，此处取56度；
（5）为防止砌体膨胀而使炉壳承受巨大应力，炉腹以下砌体因与冷却壁间隙130毫米左右。
5.2炉壳厚度确定
炉壳厚度值应与工作条件想适应，各部厚度可由下式计算：
8=kD
其中：
S――算部位炉壳厚度，mm,
D炉体外弦带直径，m，
k――比例系数，其值如下：
（0王砧°,炉顶封板与炉喉，3.6;炉身，2.0;炉身下弦带，2.2;炉腰、炉腹、炉缸、炉底，2.7）
炉身下弦带高度一般不超过炉身高度的1/4~1/3.5,炉壳一般由碳素钢板或低合金钢板焊成，厚度大于10mm的钢板要铲平，竖缝采用V”或X”坡口焊接，横缝采用斜V”或K”坡口焊接。
炉壳厚度确定：
炉顶封板与炉喉：
①=36*（5+2x⑹
=3启X（9,3+2x0.575）
=37.62取38mm
9.3+14
=2.0X（―-—+2X0.575）
=25.6Jfc26rn]n
占3=2.2x（D+2x0占75）
=2-2x（14+2x0.57S）
=33.33取33mm
炉腰:
0.575+0345=2.7X（144-2X
=40.28取40mm
炉腹：
J—2.7X（学+2X0345）
14+127
=2,7x（—-——+2x0345）
=37.9収38mm
炉底：
'；：
1
=27x（12.7+2xL6）
=42.93取43mm
表2高炉炉壳厚度
部位
k值
D值
本设计3值，mm
炉顶封板与炉喉N之
3.6
10.45
38
炉身上部区域
2.0
12.8
26
炉身下部区域
2.2
15.15
33
炉腰
2.7
14.92
40
炉腹
2.7
14.04
38
炉缸及炉底
2.7
15.9
43
风口区、铁口区
45
升级会员 