第八章 钢铁工业窑炉

四. 高炉冷却
高炉冷却的目的是维持炉衬在一定温度下工作，使 其不失去强度，保持炉型；形成渣皮，保护和替代炉衬 工作；保护炉壳与各种钢结构，使其不因受热而变形或 破坏。 常用的冷却方式为水冷，风冷和汽化冷却。
五. 高炉基础
高炉基础是高炉下部的承重结构，它的作用是将 高炉全部载荷传递到地基。构成形式为基座和基墩 （如图8.1）。
2
炉身、炉帽、出钢口尺寸确定
3
炉容比确定
二. 炉衬材质的合理选择
它是提高炉龄的基础。常用的工作层衬砖有：沥 青结合镁砖，含碳量5~6%；烧成浸渍镁砖，焦油或沥
青结合的白云石砖，含碳量2%；沥青或树脂结合白云
石碳砖，含碳量7~15%；沥青或树脂结合镁碳砖，含
碳量10~25%。由于镁碳砖成本高，一般只用于耳轴区
度、冶炼条件等因素的综合作用的结果。
三. 高炉用耐火材料
高炉用耐火材料有陶瓷质材料和碳质材料。陶瓷 质材料有粘土砖、高铝砖、刚玉砖、不定型耐火材
料。碳质材料有碳砖、石墨砖、石墨炭化硅砖、氮结
合炭化硅砖和粘土结合炭化硅砖。
1. 粘土来自百度文库和高铝砖
其具有较好的机械强度，耐磨性和抗渣性均好， 成本较低，普遍用于高炉的各个部位。高炉用粘土砖和 高铝砖要求具备如下性能:
0.73之间。炉喉之上部位是钟上炉顶装料装置。 炉型设计与计算见有关书籍。
二. 高炉炉衬破坏机理
高温渣铁的渗透与侵蚀
高温和热震破损 炉衬破坏机 理归纳为如 炉料和煤气流的摩擦冲刷及煤气碳素沉积的破坏作用
下几方面
碱金属和其他有害元素的破坏作用
综上所述，高炉内任何部位的破坏，都是多种 破坏机理的交替综合作用的结果。高炉寿命是炉型 设计、炉衬结构及材质、高炉冷却设备与工艺制
4. 炉腰
炉腹上部的圆形空间为炉腰，是高炉炉型直径 最大部位。它是冶炼的软熔带，炉料的透气性变差， 炉腰的存在扩大了该部位的横向空间，改善了通气条 件。因此，当冶炼渣量大时，应适当扩大直径。 在炉型结构上，炉腰起承上启下的作用，使得炉 腹向炉身过渡来的平缓，减少死角。高度一般取1~3 m之间。炉腰直径与炉缸、炉腹角、炉腹高度有关。
（1）
（2）
（3）
（4）
化学成分 中氧化铝 含量高而 氧化铁含 量低
耐火度和 荷重软化 要求高
重烧收 缩率要 小
气孔率 要低
2. 碳质耐火材料
随着冶炼强度提高，炉衬热负荷加重。以快速导热
的碳质耐火材料显示独特性能。尤其炉底部位几乎普遍
采用碳质耐火材料。它的主要性质如下： (1)
耐火度高 ,3500℃升华 。在冶炼工 艺过程中不 软化也不熔 化
5. 炉身
呈正截圆锥形向下扩张，以适应于炉料向下运
动，因温度升高所产生体积的膨胀，有利于减小炉 料下降的摩擦阻力，避免形成料拱。炉身高度占高
炉有效高度的50~60%，保障了煤气与炉料之间传热
和传质过程的进行。
6. 炉喉
呈圆柱型，它的作用是承接炉料，稳定料面，保证
炉料合理分布。炉喉直径与炉腰直径之比应在0.64~
n = 2( d + 1 ) n = 2( d + 2 ) n = 3d
中小型高炉
大型高炉 巨型高炉（4000m3以上）
式中d为炉缸直径，m。
3. 炉腹
位于炉缸上部，呈倒截圆锥形。炉腹的形状适应 该部位炉料已熔化滴落而引起的物料体积的收缩， 稳定下料速度。由于燃烧带产生的煤气是鼓风量的 1.4倍，理论燃烧温度可达1800-2000度，气体激烈 膨胀，炉腹的存在适应这一变化。
第二节 炼钢转炉
本节主要介绍氧气顶吹
转炉结构与工艺特点。氧气 转炉是转炉炼钢的主体设 备，如图8.2所示。转炉由炉 帽、炉身和炉底三部分组 成。炉帽系一上小下大的正 口形截圆锥体；炉帽以下、 熔池面以上的圆筒为炉身部 分；熔池面以下为炉底部 分。
图8.2 转炉结构
一. 炉型结构主要确定的参数
1
熔池尺寸的确定（熔池直径与深度）
一、高炉本体五段式结构
所谓五段式结构，自高炉底部死铁层以上的部位，依次 为炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉。
1.高炉有效容积和有效高度
我国习惯地规定: 有效容积Vu <100m3, 为小型高炉；Vu =255-620m3，为中型高炉；Vu>620m3，为大型高炉。
高炉的有效高度，对高炉内煤气和炉料之间的传热过程
第八章 钢铁工业窑炉
本章要点： 高炉冶炼是获得生铁的手段，而转炉则为炼钢车间的 主体设备。本章学习的主要目的在于掌握钢铁生产的两大 基本炉窑（高炉与转炉）的工作原理、窑炉结构、内衬材 料以及损毁机理，为现代冶金工业的优质高效、长寿节 能、清洁生产和过程自动设计奠定基础。
第一节 炼铁高炉
高炉冶炼主要以铁矿石（天然富矿、烧结矿和球团 矿）为原料，以焦碳、煤粉、重油、天然气为燃料和还 原剂，以石灰石为溶剂，在高炉中通过燃料燃烧、氧化 物中铁元素的还原以及非铁元素造渣等一系列复杂的物 理化学过程，获得生铁。如图8.1。
有重大影响。有效高度增加，煤气流速与炉料接触机会增 加，有利于传热传质，降低能耗。但太高会形成料拱，对 炉料下降不利。
2. 炉缸
指高炉炉型下部圆筒部分。它的上中下部分分别装有
风口，渣口，铁口。炉缸下部容积盛装有液态的渣铁，上 部空间为风口燃烧带。风口的数目主要取决于炉容大小， 与炉缸直径成正比，还与冶炼强度有关。其数目n的确定 可参照如下公式：
高炉本体包括高炉基础、钢结构、炉衬、冷却装
置，而高炉本体设计是最为关键的部分。高炉炉衬用耐 火材料已由单一用陶瓷耐火材料过渡到陶瓷质和碳质耐 火材料。
图8.1 高炉生产流程 1.储矿槽；2.焦仓；3.称量车；4.斜桥；5.放散阀； 6.高炉；7.热风炉；8.除尘器；9.切断阀； 10.洗涤塔；11.渣罐；12.铁水罐；13.基墩；14.基座
(2)
具有很好的 抗渣性,无 论对酸性与 碱性炉渣都 有良好的抗 蚀性
(3)
(4)
(5)
具有高导热 性与抗热冲 击性,有利 于延长炉衬 的寿命
热膨胀系 数小，热 稳定性高
但对氧化性 气体的抵抗 能力差，易 氧化
3. 不定型耐火材料
主要有捣打料、喷补料、浇注料、泥浆和填料。其主 要特点是成型工艺简单、能耗低、抗热震性好、耐剥落 等优点。
或渣线易损部位。
三. 炉衬的组成
通常炉衬由永久层、填充层和工作层组成。