高炉钢结构详解
高炉本体和附属设备介绍
2、高炉炉衬
工作条件
1. 热力作用 ①温度升高，耐火材料可能发生膨胀， 个别情况也会因晶体组织改变而发生体积收缩；② 温度波动超过一定限度，热应力超过砖衬的强度极 限, 引起耐火砖的破裂； ③温度高，也会引起耐火 砖软化甚至熔化；
2. 化学作用 ①高温下液态渣铁的渗透和化学侵蚀； ②碱金属及其化合物对炉衬的化学侵蚀；③锌和氟 的破坏及适宜温度下发生的碳素沉积等破坏作用；
1. 从原料进厂到高炉矿槽 完成卸、堆、 取、运输作业，根据需要进行破碎、筛分、 混均等过程。
2. 作用：贮存、处理、供应作用 2. 从高炉矿槽到高炉炉顶 按规定原料品
种、数量分批向高炉及时供料，根据需要 进行筛分。 3. 有料车斜桥上料和皮带上料。
现代高炉对原料供应系统的要求：
①保证连续地、均衡地供应高炉冶炼所需的原 料，并为进一步强化冶炼留有余地； ②在贮运过程中应考虑为改善高炉冶炼所必需 的处理环节，如混匀、破碎、筛分等。焦炭在 运输过程中应尽量减少破碎率; ③应该尽可能实现机械化和自动化，提高配料、 称量的准确度; ④在各转运环节和落料点，应有通风除尘设施;
选用碳砖
炉喉
1) 破损机理： 机械撞击、摩擦、气流冲刷。
2) 对策： 安装金属保护钢砖。
高炉冷却设施
高炉炉体的合理冷却，对保护砖衬和金属构件、 维护合理的炉型有决定性的作用。 其主要作用是： 1)降低炉衬温度，使砖衬保持一定的强度，维护 炉型，延长寿命。 2)形成保护性渣皮，保护炉衬。 3)保护炉壳、支柱等金属结构，免受高温影响。
3. 水的硬度： 指每m3水中钙、镁离子的摩尔数。
根据硬度不同，水可分为三类： 软 水：硬度<3mol/m3 硬 水：硬度在3～9mol/m3 极硬水：硬度>9mol/m3
高炉钢结构
三. 炉壳厚度
可由下式计算：
kD
式中：
——计算部位炉壳厚度，mm；
D—— 计算部位炉壳外弦带直径（对 圆锥壳体采用大端直径），m； k ——系数，mm/m；与弦带位置有 关（见下页图），其值见下表。
高炉各弦带k的取值
炉顶封板与 炉喉 当 50° ＜β ＜55° β ＞55° 4.0 3.6 2.0 2.2 2.7 3.0
一. 炉缸支柱：
1. 作用：
用来承担经炉腰支圈传递下来的全部荷载。
2. 数目：
支柱的数目常为风口数目的一半或三分之 一，均匀地分布在炉缸周围。 支柱向外倾斜6º 左右，以使炉缸周围宽敞。
二. 炉身支柱
1. 作用：
支承炉顶框架及炉顶平台上的荷 载、炉身部分的平台走梯、给排水管 道等。
一般为 6 根，下端应与炉缸支柱 相对应。
3.5 高炉钢结构
一. 设计高炉钢结构考虑的因素：
（1）考虑到各种设备安装、检修、更换的可行性，要考虑 到大型设备的运进运出，吊上吊下，临时停放等可能性 ；
（2）具有耐高温高压、耐磨和可靠的密封性； （3）应留有足够的净空尺寸，并且要考虑到安装偏差和受 力变形等因素 ；
（4）对于支撑构件，要认真分析荷载条件，做强度计算 ；
高炉炉身 高炉炉身下弦带 风口带到炉腹上折点 炉缸及炉底
高炉炉体各弦带分界示意图 炉身下弦带高度一般不超过炉身高度的1/4～1/3.5。
我国某些高炉炉壳厚度（mm）
高炉容积，m3 高炉结构型式 100 炉缸 支柱 14 14 14 14 16 8 14 8 255 自立 式 16 16 16 16 － 14 14 12 620 炉缸 支柱 25 25 22 22 30 18 25 18 620 自立式 1000 炉体 框架 28/32 32 28 28 － 25 25 20 1513 炉缸 支柱 36 32 30 30 36 30 36 24 2025 炉体 框架 36 36 32 30 － 28 32 24 4063 炉体 框架 65， 铁口区 90 90 60 60 － 炉身由下至 上依次为 55，50，40， 32，40
新冶钢1780m3高炉讲解
高炉内型
高炉实际有效容积为2005.6m3。炉缸直径D=10100mm、炉缸高度 h=4400mm，高径比Hu/D=2.4159。高炉内型设计时特别注意适当加深死铁 层，死铁层深度h0=2100mm，h0/d＝20.54%。以尽可能减少铁水环流对炉 缸侧墙的冲刷，减轻“象脚”区的侵蚀。高炉设置26个风口和2个铁口。
完善的高炉本体自动化检测
高炉本体设置了完善的自动化检测， 为高炉操作者提供可靠的操作依据，做 到及时发现，及时处理，保证高炉稳定 顺行。 炉底满铺炭砖部分设置了4层热电偶 ，共65点。 在炉缸不同高度上布置8层热电偶， 共108点。特别是炉缸异常侵蚀区每层 均有热电偶，且按照7个方位布置。 炉缸第1~3段冷却壁设置9+9+8=26支 冷却壁壁体测温。
湖北新冶钢1780m3高炉
温度偏高标高
温度变化趋势
温度偏高方位
湖北新冶钢1780m3高炉
四.原因分析及结论
局部温度升高原因分析 新冶钢针对高炉炉缸温度急剧升高的问题，召集了国内 炼铁界知名专家如刘云彩、宋木森、汤清华、陈志焕以及湘 钢、安钢等类似问题高炉的企业进行会诊。 专家结论如下： （1）此高炉锌负荷较高，对炉衬造成一定破坏。 （2）根据调研了解的情况，当前铁口深度3200mm，基本 排除因为铁口泥包断裂导致的炉缸温度急剧飙升。 （3）认为目前高炉炉缸温度较高是侵蚀造成的。 （4）炭素捣打料质量影响炉缸传热，是影响炉缸长寿的重 要环节。
高炉冷却结构
炉体冷却结构设计采用薄壁、薄炉衬方式，炉底炉缸采用4段光面铸铁 冷却壁（材质为RTCr），每块设4根φ76x6冷却水管，冷却水设计流速 ≥1.8m/s, 水管间距235mm。冷却壁设计表比面积为1.015。在国内同类高 炉设计中冷却强度相对比较高，完全满足冷却要求。
高炉钢结构设计
高炉钢结构设计 (steel structure design of blast furnace)炼铁高炉专用钢结构的设计。
高炉钢结构设计主要内容包括高炉本体和炉顶、上料系统、热风炉系统、粗煤气除尘系统、出铁场和辅助设施钢结构的设计，做好系统间整体配合联系、进行结构的材料选择和采取安全防护措施。
高炉系统钢结构见图1。
设计时要进行结构形式的选择，构件强度稳定性、变形的计算和合理的构造处理，以保证结构安全使用与经济合理。
设计应按《钢结构设计规范》及其它有关规范规定进行。
对于地震区的高炉钢结构，其抗震设计要求还要符合抗震设计规范规定。
高炉钢结构的大部分是高炉生产设备的主要组成部分，其特点是：(1)种类繁多，形式特殊。
有多层空间框架的炉体框架、多折点壳体的炉壳、异形壳体组成的热风炉壳、圆或椭圆形筒壳的通廊等。
(2)结构尺寸及构件断面较大。
如：5000m3 左右高炉全高可达120m，炉壳直径为20m，炉壳厚度可达90～120mm，炉体框架箱形柱的断面尺寸达2．0m×4．0m。
(3)钢材用量多，如5000m3 高炉，包括运输、动力、管线在内钢结构用量近9万t。
(4)工作条件较苛刻。
如：炉体及周围结构受高温影响及水气锈蚀作用，热风炉外壳上部有时受晶间应力腐蚀开裂作用，上料料车卷扬机的作业率高达80％，壳体构件还要承受煤气爆炸等事故性内压力和砖衬被侵蚀后高炉外壳局部温度过热的作用。
(5)各系统间结构穿插交错，荷载辗转传递。
要控制其变形，使其相互协调。
高炉本体和炉顶钢结构高炉本体结构形式主要有自立式和非自立式两种(图2)，也有介于两者之间的过渡形式。
自立式高炉包括高炉外壳、炉体框架和炉顶刚架。
炉壳独自承受炉内有关全部竖向荷载，而在炉周设炉体框架支承上部设备及平台。
大中型高炉多用此种形式。
非自立式高炉在炉壳下部设托圈和炉缸支柱，以支持炉内荷载，且多不设炉体框架，而将炉身平台及炉顶刚架支承在炉壳上，小型高炉多用此种形式。
高炉本体知识讲解
高炉本体3.2 高炉炉衬优化高炉炉型我国炼铁工作者历来重视高炉炉型设计，通过研究总结高炉破损机理和高炉反应机理，优化高炉炉型设计的基本理念已经形成。
（1）加深死铁层深度实践证实，高炉炉缸炉底“象脚状”的异常侵蚀，主要是由于铁水渗透到碳砖中，使碳砖脆化变质，再加之炉缸内铁水环流的冲刷作用而形成的。
加深死铁层深度，是抑制炉缸“象脚状”异常侵蚀的有效措施。
死铁层加深以后，避免了死料柱直接沉降在炉底上，加大了死料柱与炉底之间的铁流通道，提高了炉缸透液性，减免了铁水环流，延长了炉缸底部寿命。
理论研究和实践表明，死铁层深度一般为炉缸直径的15%~20%。
（2）适当加高炉缸高度高炉在大喷煤操作条件下，炉缸风口回旋区结构将发生变化。
适当加高炉缸高度，不仅有利于煤粉在风口前的燃烧，而且还可以增加炉缸容积，以满足高效化生产条件下的渣铁存储，减少在强化冶炼条件下出现炉缸“憋风”的可能性。
近年我国已建成或在建的大型高炉都有炉缸高度增加的趋势，高炉炉缸容积为有效容积的16%~18%。
（3）加深铁口深度铁口是高炉渣铁排放的通道，铁口区的维护十分重要。
研究表明，适当加深铁口深度，对于抑制铁口区周围炉缸内衬的侵蚀具有显著作用，铁口深度一般为炉缸半径的45%左右。
这样可以减轻出铁时在铁口区附近形成的铁水涡流，延长铁口区炉缸内衬的寿命。
(4)降低炉腹角降低炉腹角有利于炉腹煤气的顺畅排升，从而减少炉腹热流冲击，而且还有助于在炉腹区域形成比较稳定的保护性渣皮，保护冷却器长期工作。
现代大型高炉的炉腹角一般在800以下，本钢1号高炉2600（上标）炉腹角已降低到75.370。
3.3 炉体冷却方式长寿炉缸炉底的关键是必须采用高质量的碳砖并辅之合理的冷却。
通过技术引进和消化吸收，我国大型高炉炉缸炉底内衬设计结构和耐火材料应用已达到国际先进水平。
以美国UCAR公司为代表的“导热法”（热压炭砖法）炉缸设计体系已在本钢、首钢、宝钢、包钢、湘钢等企业的大型高炉上得到成功应用；以法国SAVOIE公司为代表的“耐火材料法”（陶瓷杯法）炉缸设计体系在首钢、梅山、宝钢、鞍钢等企业的大型高炉上也得到了推广应用。
高炉炼铁设计与设备知识点
高炉炼铁设计与设备知识点高炉是一种用于炼铁的设备，它起着至关重要的作用。
在高炉炼铁的过程中，设计和设备的选择十分关键。
本文将介绍一些与高炉炼铁设计和设备相关的知识点。
一、高炉的结构高炉通常由炉身、崩塌室、渣口、风口和煤气出口等部分组成。
炉身是高炉的主体部分，由内、外砌砖层构成。
炉身内部分为上、中、下三段，分别进行还原、融化和收集铁水的过程。
二、高炉的炉料高炉的炉料是指进入高炉的原料，通常包括铁矿石、焦炭和石灰石等。
其中，铁矿石是炉料的主要成分，通常由赤铁矿、磁铁矿和针铁矿组成。
焦炭是炉料的还原剂，而石灰石用于脱硫。
三、高炉的还原还原是高炉炼铁的关键步骤之一。
在高炉内，焦炭的碳与铁矿石中的氧发生化学反应，生成一氧化碳和一氧化碳二氧化碳等还原气体。
这些还原气体与铁矿石中的氧反应，将铁矿石还原成为金属铁。
四、高炉的融化和冶炼在高炉的融化和冶炼过程中，铁矿石被还原成金属铁，然后与渣、石灰石等杂质形成熔融的铁水。
随后，铁水收集在高炉的下部，并通过渣口排出。
五、高炉的煤气排放在高炉炼铁过程中，除了产生铁水外，还会产生大量的高炉煤气。
这些煤气含有一氧化碳、氢气、一氧化碳二氧化碳等成分。
为了充分利用这些煤气，通常会对其进行净化和脱硫处理，然后用于发电或供热等用途。
六、高炉炼铁的控制高炉炼铁的过程需要进行精确的控制。
通过对炉温、煤气成分、料层厚度等参数的监测和调整，可以提高炼铁效率，减少能耗和杂质含量，并延长高炉的使用寿命。
七、高炉炼铁的应用高炉炼铁广泛应用于钢铁行业。
炼铁产出的铁水，经过进一步的炼钢处理，可以制成各种钢材，被用于建筑、制造、交通等领域。
总结：通过了解高炉炼铁的设计和设备知识点，我们可以更好地理解高炉炼铁的工作原理和过程。
高炉的结构、炉料、还原、融化和冶炼、煤气排放、控制等方面都对高炉的炼铁效果和效率有着重要的影响。
只有合理设计和选择设备，并进行科学的操作和控制，才能保证高炉炼铁的顺利进行，提高钢铁生产的效益和质量。
炼铁原理与工艺6(高炉炉体与维护)
6. 2高炉炉衬的选择与砌筑
② 高炉炉腹、炉腰和炉身耐火材料用陶瓷质耐火 材料的要求： A. 化学成分中AL2O3要高，Fe2O3含量要少。 B. 耐火度要高。测温锥测定 C. 荷重软化点要高。0.2Mpa载荷下的软化温度 D. 重烧收缩率要小。残余收缩，是表示耐火材料 升到高温后产生的裂纹可能性大小的一种性质。 E. 气孔率要低。
6. 2高炉炉衬的选择与砌筑
B. 从从传热学角度讲分为： 综合炉底结构和全碳砖炉底结构两大 流派。综合炉底是绝热和导热的结合，全 碳砖炉底则是完全的导热基理。目前国内 外炉底、炉缸结构主要有以下几种： a. 大块炭砖砌筑，炉底设陶瓷垫。 b. 热压小块炭砖砌筑，炉底设陶瓷垫。 c. 大块或小块炭砖砌筑，炉底和炉缸设陶瓷 杯。
炉型尺寸各符号表示的意义
• • • • • • • • • • • • • • Hu---有效高度 Vu---有效容积 D---炉腰直径 d---炉缸直径 d1---炉喉直径 h0---死铁层高度 h1--炉缸高度 h2---炉腹高度 h3---炉腰高度 h4---炉身高度 h5---炉喉高度 hf---风口高度 α---炉腹角 β---炉身角
NMA
3层大块炭砖
2层刚玉砖
NMD
刚玉砖
炉缸侧壁：
NMA和NMD小块炭砖
NMA
大块炭砖
石墨砖
6. 2高炉炉衬的选择与砌筑
2. 炉腹、炉腰和炉身 ① 破损机理： 炉身、炉腰部位主要是考虑抗热应力 破坏性能，和炉料、煤气的冲刷。一般以 黏土质和高铝质耐火砖，但是在高炉大型 化和强化后也对砖衬材质提高了要求。
6.1高炉本体结构
③ 美国料式高炉的零位是取大钟开启时底 面以下915mm处。零料线位置到风口中 心线之间的容积为工作容积。 欧美也有用高炉全容积的。全容积 是指零料线到炉底砖衬表面之间（包括 死铁层）的容积。
第三章 高炉炼铁
的碳化硅砖或高导热的炭砖为主，高
炉下部以高导热的石墨质炭砖为主，
图 5.7 炉缸、炉底砌筑结构
6
图 3.7 为炉缸、炉底砌筑结构示意图。 3）冷却设备
冷却设备的作用是降低炉衬温度，提高炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力， 使炉衬材料处于良好的服役状态。高炉使用的冷却设备主要有冷却壁、冷却板和风口。冷却 壁紧贴着炉衬布置，冷却面积大；而冷却板水平插入炉衬中，对炉衬的冷却深度大，并对炉 衬有一定的支托作用。
（3）鼓风：空气通过高炉鼓风机加压后成为高压空气（鼓风），经过热风炉换热，将温 度提高到 1100~1300℃，再从高炉风口进入炉缸，与焦炭和煤粉燃烧产生热量和煤气。鼓风 带入高炉的物理热占高炉热量总收入的 20%左右。在鼓风中加入氧气可提高鼓风中的氧含 量（称为富氧鼓风）。采用富氧鼓风可提高风口燃烧温度，有利于高炉提高喷煤量和高炉利
4000m3 级高炉日产生铁量达到 10000 t 以
上。
hf
d1
β D
α
风口 中心线
d
铁口 中心线
h1
h2
h3
h4
h5
h6
炉 喉
炉 身
炉 腰 炉 腹 炉 缸 死铁层
Hu H
h0
3.2.3 高炉生产主要技术经济指标
图 5.3 高炉内型
（1）有效容积利用系数（ηu ）：每 m3 高炉有效容积每天生产的铁水量（ t / m3 ⋅ d ），
KΣ
=
每天装入高炉的焦炭量+ 每天喷入高炉的煤粉量×置换比 高炉每天出铁量
（3.4）
煤粉置换比通常小于 1.0，一般在 0.75~0.90 之间。
（6）冶炼强度（ I ）：每 m3 高炉有效容积每天消耗的（干）焦炭量（ t / m3 ⋅ d ）。
高炉的结构详解
高炉的结构详解高炉是炼铁生产的主要设备,它具有产量大、生产率高和成本低的优点,这是其他炼铁方法无法比拟的。
随着炼铁工业的迅速发展,炼铁的不断强化,高炉日趋大型化,有效容积已从近1500立方米增加到5000立方米左右,日产生铁量达到或超过1万吨,同时采用高压炉顶、高风温、综合喷吹和电子计算机控制等新技术,利用系数不断提高,焦比不断降低,可是高炉炉衬工作条件随之发生了重大变化,使其使用寿命降低较多,一般只有5─6年。
特别是高炉炉身下部及炉腰、炉腹部委,其寿命就更为短暂。
这就说明,炼铁技术的飞跃发展要求耐火材料必须发生重大变革,否则很难石英现代炼铁工艺的要求。
我过高炉距离原冶金部确定的一代炉龄8年不中修,单位炉容产铁量5000吨每立方米的目标要求还有一定的距离。
这与高炉各部委耐火材料的选择,耐火材料的各种性能有很大关系。
耐火材料寿命不断提高,将直接影响高炉下一代的寿命。
所以,一个稳产、高产、顺行的高炉,没有性能优异的耐火材料做坚强的后盾是不行的。
世界各国的炼铁工作者为了提高高炉炉龄,做了大量的工作。
主要是进行高炉解体破损调查,探讨炉衬损坏机理,提高砖衬的指令并创造新品种;砌筑综合炉衬;改变或改进冷却系统的结构和材质;加强维护操作和采用不定形耐火材料等。
因此,炼铁方面的新技术,耐火材料的新品种不断涌现,由于采用上述新技术措施,目前大、中型高炉炉衬的使用寿命普遍有所提高。
高炉是冶炼生铁的主体设备。
他有耐火材料砌筑成竖式圆筒形的炉体,外有钢板炉壳加固密封,内嵌冷却壁保护。
高炉内部工作空间的形状称为高炉内型,它有炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5段组成。
高炉的大小用有效容积来表示,所谓的有效容积就是自出铁口中心线到大料钟下降位置下缘这段有效高度范围内的内部工作空间的体积。
要完成高炉生产,除高炉本体外,还必须有其他的附属设备。
1、供料系统,包括贮矿槽、过筛、输送、称量及上料机等一系列设备。
2、送风系统,包括鼓风机、加湿和脱湿装置、热风炉及一系列管道阀门等设备,主要是连续不断地供给送风。
高炉内衬结构和原理
高炉内衬结构和原理
高炉内衬的结构和原理如下：
高炉炉体分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸及炉底等部位。
其中，炉喉、炉腰和炉缸为中空圆柱体，炉身和炉腹则分别为上小下大和上大下小的平截空心圆锥台体，炉底为圆柱体。
高炉各部位的工作温度也不同。
具体来说，炉底、炉缸区的工作温度为1450~1800℃；炉腹、炉腰区域的工作温度为1400~1600℃；而炉身上部的工作温度为600~800℃。
高炉内衬由耐火砖砌筑而成，直接承受高温、化学侵蚀、炉材、气体运动磨损等因素的破坏。
高炉衬里的作用是构成高炉的工作空间，减少热损失，保护炉壳和其他金属结构免受热应力和化学侵蚀。
在炼铁过程中，原料从高炉炉顶加入后，经过预热、铁氧化物的还原和熔化、铁和渣下滴流动分离、焦炭的燃烧及产生煤气等过程而获得生铁。
这一过程是在高温下连续进行的。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询钢铁厂炼铁专家。
高炉本体
冶金高炉本体高炉本体是高炉炼铁的核心设备，@代大型和超大型高炉一代炉龄在不中修的情况下可达到15 -20年•，单位炉容产铁量可达到d000t以上。
高炉本体主要由钢结构（炉体支承框架、炉壳）、炉衬（耐火材料）、冷却设备（冷却壁、冷却板等）、送风装置（热风围管、支管、直吹管、风口）和检测仪器设备等组成。
图5-4为钢3号高炉（4360m3)炉体结构图。
1 钢结构高炉钢结构包括炉体支承结构和炉壳。
炉体支承结构采用如图5-5所示的大框架自立式结构。
其特点是大料斗、小料4*和旋转布料器的重量由炉壳支承，上升管、大小钟和受料漏斗等重量通过炉顶框架支承在炉顶平台上（第7层平台）。
对无料钟炉顶，旋转溜槽、中心喉管等重量由炉壳支承。
料罐、受料漏斗、密封阀、上升管等设备重童通过炉顶框架支承在炉顶平台上，炉顶平台的所有重量再由大框架传递给基础。
大框架自立式结构的优点是风口平台宽敞，炉前操作方便，利于风口平台机械化作业。
新建的大、中型和超大型高炉都采用这种结构。
高炉炉壳用高强度钢板焊接而成，起承重、密封煤气和固定冷却器的作用，图5-6所示为正在安装中的5500m3高炉炉壳。
2 炉衬高炉炉衬由耐火砖砌筑而成，由于各部分内衬工作条件不同，采用的耐火砖材质和性能也不同。
如炉身中上部炉衬主要考虑耐磨，炉身下部和炉腰主要考虑抗热震破坏和碱金属的侵蚀，炉腹主要考虑高FeO的初渣侵蚀，炉缸、炉底主要考虑抗铁水机械冲刷和耐火砖的差热膨胀。
目前，冶金备件大型高炉上部以碳化硅和优质硅酸盐耐火材料为主，中部以抗碱金属能力强的碳化硅砖或高导热的炭砖为主，高炉下部以高导热的石墨质炭砖为主，冷却壁基体可用高韧性球墨铸铁、铸钢或纯铜浇铸而成，内部水冷管夫低碳钢管。
镶砖冷却壁在基体的砖槽内再砌人耐火砖，镶砖也可用散状耐火材料捣打成型。
图5-9为不同结构的镲砖冷却壁，结构^和^;带凸台，用在炉腰和炉身，对炉衬耐火砖起意图。
3 冷却设备冷却设备的作用是降低炉衬温度，提髙炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力，使炉衬材料处于良好的服役状态。
任务2高炉炉体结构
炉缸
高炉炉型下部的圆筒部分为炉缸， 炉缸的上、中、下部位分别设有风口、 渣口与铁口。
（1）炉缸直径
炉缸直径过大和过小都直接影响高炉生产。直径过 大将导致炉脂角过大，边缘气流过分发展，中心气 流不活跃而引起炉缸堆积，同时加速对炉衬的侵蚀； 炉缸直径过小限制焦炭的燃烧，影响产量的提高。 炉缸截面积(A)应保证一定数量的焦炭和喷吹燃料 的燃烧。炉缸截面燃烧强度是高炉冶炼的一个重要 指标，它是指每小时每平方米炉缸截面积所燃烧的 焦炭的数量，
其中炉缸、炉腰和炉喉呈圆筒形，炉腹呈 倒锥台形．炉身呈截锥台形。
炉喉
炉身 炉腰 炉腹 炉缸
五段式高炉炉型
高炉炉型:高炉内部借炉墙围成的工作空间几何形 状称为炉型。五段式炉型。
直筒型炉缸能暂存液态渣铁，上部设有风口（ 4~40个）
最低部位设有出铁口（1～4个），必要时在中间 部位设1～2渣口。
高炉炉型相关名词概念：
（1）设计炉型：按照设计尺寸砌筑的炉型； （2）操作炉型：指高炉投产后，工作一段时 间，炉衬被侵蚀，高炉内型发生变化后的炉型；
（3）合理炉型：指冶炼效果较好，可以获得 优质、低耗、高产和长寿的炉型，具有时间性 和相对性。
（2）在炉型结构上，起承上启下的作用， 使炉腹向炉身的过渡变得平缓，减小死角。
炉腰高度（h3）： 一般取值1～3m，炉容大取上限，设计 时可通过调整炉腰高度修定炉容。
一般炉腰直径（D）与炉缸直径（d） 有一定比例关系，D/d取值：
大型高炉1.09～1.15 中型高炉1.15～1.25 小型高炉1.25～1.5
高炉炉型（五段）:炉缸——圆筒形
炉腹——倒锥台形
炉腰——圆筒形
炉身——截台形
冶金工程概论-4高炉结构、附属设备及高炉操作
分段了解 （1）原料的卸车、贮存和运输。 厂外来的原料通常是铁路运输的，水运进厂时工 厂须自建专用码头，并配备卸船机。入厂后可以 采用火车或皮带运输机上矿槽。 贮存量应根据运输距离、运输方式的可靠程度、 矿种多少而定。为保证高炉冶炼的均衡供料，防 发生运输中断现象，一船铁矿石和锰矿石的贮存 量按30~45天考虑，石灰石按20~30天考虑。
4.1.4 高炉基础 高炉最底层的承载建筑 结构。其作用 作用是将所承受的 作用 全部荷重均匀地传给地层。 高炉基础必须稳定，不允许 发生较大的不均匀下沉，以 免高炉与其周围设备相对位 置发生大的变化，从而破坏 它们之间的联系，并使之发 生危险的变形。
4.1.5 高炉金属结构 是指高炉本体的外部结构。在大中型高 炉上采用钢结构的部位有：炉壳、支柱、 炉腰托圈、炉顶框架、斜桥、各种管道、 平台、过桥以及走梯等。 对钢结构的要求是：简单耐用，安全可 靠、操作便利、容易维修和节省材料。
4.1.2 高炉炉衬 高炉炉型是炉子的冶炼空间， 高炉炉型是炉子的冶炼空间，这个空间 是由炉墙围成的。炉墙由耐火炉衬、 是由炉墙围成的。炉墙由耐火炉衬、冷却 设施及炉壳三部分组成。 设施及炉壳三部分组成。
（1）对高炉炉衬的质量要求。用于高炉的耐火材 料，必须对于炉内反应保持物理和化学上的稳定 性，因此在质量方面 质量方面应达到以下的要求： 质量方面 1）在高温下，应该不熔化、不软化、不挥发； 2）在高温、高压条件下能保持炉体结构的强度； 3）耐热冲击、耐订磨蚀的性能要强； 4）具有对于铁水、炉渣和炉内煤气等的化学稳定 性。 5）具有适当的导热率，同时又不影响冷却效果。 这些特性，对高炉不同部位上的耐火材料来说， 其重点是不同的。
一般，冷却方法有 1、强迫冷却 2、自然冷却（喷水） 强迫冷却具有冷却强度大的优点，但 自然冷却设备简单，故小高炉常用外部喷 水冷却的方法。目前，强迫冷却用的冷却 介质有水冷、风冷和汽化冷却三种。
高炉钢结构施工方案
高炉钢结构施工方案1. 引言高炉钢结构是指用于高炉建筑的钢结构体系，其施工方案的制定和实施是确保高炉稳定运行和安全生产的关键环节。
本文档将详细介绍高炉钢结构施工方案的制定过程和具体实施方法。
2. 施工方案制定在制定高炉钢结构施工方案之前，需要进行详细的前期调研和工程测量，确定施工现场的地形地貌、基础情况、条件限制等。
制定施工方案时需要考虑如下几个方面：2.1 结构设计根据高炉的设计要求和工程测量结果，确定钢结构的尺寸、材料和连接方式。
结构设计需要满足高炉的稳定性和承载能力要求，并考虑施工时的方便性和经济性。
2.2 施工顺序根据施工现场的具体情况，确定高炉钢结构的施工顺序。
通常情况下，施工顺序应先进行基础施工，然后逐步搭建上部钢结构，最后进行连接与固定。
2.3 施工工艺根据结构设计和施工顺序，确定高炉钢结构的具体施工工艺。
需要考虑到钢结构的安装方式、吊装设备、施工临时设施等因素，并制定相应的安全操作规程。
3. 施工实施高炉钢结构的施工实施过程主要包括基础施工、上部钢结构搭建和连接固定。
具体步骤如下：3.1 基础施工3.1.1 地基处理根据地质勘探结果，对施工现场的地基进行处理。
常见的地基处理方式包括夯实、加固和挖土填埋等。
3.1.2 基础浇筑在地基处理完成后，进行基础的混凝土浇筑。
根据结构设计的要求，确保基础的稳定性和承载能力。
3.2 上部钢结构搭建在基础施工完成后，开始搭建上部钢结构。
根据施工方案确定的施工顺序，使用吊装设备将钢结构部件逐步安装在预定位置。
3.3 连接固定钢结构部件安装完毕后，需要进行连接与固定。
通常采用焊接或螺栓连接的方式，确保钢结构的稳定性和密封性。
4. 安全与质量控制在高炉钢结构施工过程中，安全和质量控制是至关重要的。
为了保障施工安全和工程质量，需要做好以下几方面的工作：4.1 安全措施制定详细的施工安全措施和操作规程，并对施工人员进行安全教育和培训。
确保施工过程中的人员安全和设备安全。
任务2 高炉炉体结构
焦炭的数量，
（2）炉缸高度
按照渣口高度、风口高度以及风口安装尺寸的确
定。 （3）铁渣口数目 铁口位于炉缸下水平面，铁口数目根据高炉萨容 或高护产量而定。
（4）风口数目
风口数目主要取决于炉容大小，与炉缸直径成正 比，还与预定的冶炼强度有关。风口数
炉腹
炉腹在炉缸上部，呈倒截圆锥形。 炉腹的形状适应了炉料熔化滴落后体 积的收缩。
炉身角： 一般取值为81.5º ～85.5º 之间。大高 炉取小值，中小型高炉取大值。 4000～5000m3高炉β角取值为81.5º 左右， 炉身高度 ：一般16~18m
炉腰：
炉腹上部的圆柱形空间为炉腰， 是高炉炉型中直径最大的部位。
作用： （ 1 ）炉腰处恰是冶炼的软熔带，透气性 变差，炉腰的存在扩大了该部位的横向空 间，改善了透气条件。 （2）在炉型结构上，起承上启下的作用， 使炉腹向炉身的过渡变得平缓，减小死角。
α
hf
风口中心线 渣口中心线 铁口中心线
hz
d
β——炉身角；
图3－1 五段式高炉内型图
有效高度：
高炉大钟下降位置的下缘到铁口 中心线间的距离称为高炉有效高度
（Hu），对于无钟炉顶为旋转溜槽最
低位置的下缘到铁口中心线之间的距
离。
2）高炉有效容积 ： 在有效高度范围内，炉型所包括 的容积称为高炉有效容积（Vu）。
Hu——有效高度； h0——死铁层厚度； h1——炉缸高度； h2——炉腹高度； h3——炉腰高度； h5——炉喉高度； hf——风口高度； hz——渣口高度； d——炉缸直径； D——炉腰直径； d1——炉喉直径； α——炉腹角； h4——炉身高度；
d1
h4
h5 h0 h1 h2 h3 Hu
2#高炉本体钢结构制作方案
目录一、工程概况 (1)二、施工程序 (2)三、制作场地平面布臵 (2)四、主要构件的施工方法及技术要求 (2)五、施工进度计划 (8)六、劳动力配备计划 (8)七、施工机具、仪表、用料计划 (9)八、重要施工质量、安全、环保措施 (11)九、附图 (15)湘钢2#高炉易地大修改造工程高炉本体系统钢结构，包括炉身框架平台、炉顶刚架平台、热风围管等。
炉身框架平台等约重1200t，主要采用Q235-B、Q345-B钢材，采用自立式大框架结构，框架分两层：标高▽27.05以下是由4根规格为Φ1500×34、材质为Q345-B的焊接卷管柱与框架梁组合成的26m×17m矩形框架结构，标高▽30.900以上是由4根规格为Φ1200×34、材质为Q345-B的焊接卷管柱和框架梁组合成的17m×17m正方形框架结构，上、下部框架柱间通过十字柱相接。
炉身共设5层平台，框架梁、平台主梁采用实腹焊接H型钢，次梁等采用轧制型钢，实腹焊接H型钢最大截面尺寸为HA2500×1000×32×48，框架柱最大单重近74t(按吊装单元及现场拼装单元确定分段制作)。
炉顶刚架平台等约重800t，为17m×9m长方体结构，刚架顶标高为▽96.760，其上单轨吊梁底标高为▽104.000。
钢柱均为材质为Q345-B的焊接卷管柱，共分两层：下部柱规格为Φ1200×32/28，立于▽39.600平台大梁上，其顶标高为▽75.942；上部柱规格为Φ600×20，立于下层钢柱上。
刚架梁及平台主梁为实腹焊接H型钢梁，次梁为轧制型钢梁。
实腹焊接H型钢梁最大截面尺寸为HA1500×400×20×32。
炉顶共设10层平台，其中炉顶小车平台的行车梁挑出刚架近20m，其下用Φ700×25焊接卷管撑支撑，管撑坐落在炉顶刚架上。
(第 四 章)高炉本体及附属设备
内部冷却：将冷却介质通入冷却设备内 部进行冷却。包括冷却壁、冷却板、板 壁结合冷却结构、炉身冷却模块及炉底 冷却等。 冷却壁设臵于炉壳与炉衬之间，有光 面冷却壁和镶砖冷却壁两种 。光面冷 却壁用于炉底和炉缸，镶砖冷却壁用 于炉镶砖冷却壁；c－上部带凸 台镶砖冷却壁；d－中间带凸台镶砖冷却壁
3) 合理炉型：促进改善高炉冶炼指标， 并利于长寿的炉型。
Hu——有效高度； h0——死铁层厚度；
d1
h1——炉缸高度； h2——炉腹高度； h3——炉腰高度； h4——炉身高度； h5——炉喉高度；
Hu
h4
h5
hf——风口高度； hz——渣口高度； d——炉缸直径； D——炉腰直径； d1——炉喉直径； α——炉腹角； β——炉身角；
高炉本体及附属设备
The Blast Furnace Facility and Equipment
李杰
学习目的：
高炉结构
高炉附属设备
高炉 本体结构
1、高炉本体介绍
高炉炉型
冷却设施
风口装置
铁口装置
炉顶装料装置
炉型：高炉的内部工作空间是由炉墙砖砌 成的，这个空间的几何形状就是炉型或内 型。 1) 设计炉型：设计时通过高炉中心线绘 在图纸上的炉型； 2) 操作炉型：投产后，炉墙内表面受损 所形成的炉型；
3)冷却水箱(冷却板)：这是埋设在高炉砖衬
中的冷却器。其材质以铸铁为主，也有用铸钢和 钢板焊接的。从外形上可分为扁平卧式和支梁 式．
风口装臵：从热风炉来的热风先通过呈环状围
绕着高炉的围管中，再经风口装臵进入高炉。风 口装臵由热风围管以下的送风支管、弯管、直吹 管、风口水套等组成。
1、热风围管； 2、送风支管； 3、弯管；4、直吹管； 5、风口水套；
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一. 设计高炉钢结构考虑的因素：
（1）考虑到各种设备安装、检修、更换的可行性，要考虑 到大型设备的运进运出，吊上吊下，临时停放等可能性 ；
（2）具有耐高温高压、耐磨和可靠的密封性；
（3）应留有足够的净空尺寸，并且要考虑到安装偏差和受 力变形等因素 ； （4）对于支撑构件，要认真分析荷载条件，做强度计算 ；
高炉基础
1－冷却壁；2－水冷管；3－耐火砖；4－炉底砖；5－耐热混凝土基墩；6荷：
2. 动负荷：
3. 热应力的作用 ：
四. 对高炉基础的要求
①高炉基础应把高炉全部荷载均匀 地传给地基，不允许发生沉陷和不 均匀的沉陷。
②具有一定的耐热能力。
五. 基墩： 基墩断面为圆形，直径与炉底相同 ，高度一般为2.5～3.0m 。
高炉炉身 高炉炉身下弦带 风口带到炉腹上折点 炉缸及炉底
高炉炉体各弦带分界示意图
炉身下弦带高度一般不超过炉身高度的1/4～1/3.5。
我国某些高炉炉壳厚度（mm）
高炉容积，m3 高炉结构型式 100 炉缸 支柱 14 14 14 14 16 8 14 8 255 自立 式 16 16 16 16 － 14 14 12 620 炉缸 支柱 25 25 22 22 30 18 25 18 620 自立式 1000 炉体 框架 28/32 32 28 28 － 25 25 20 1513 炉缸 支柱 36 32 30 30 36 30 36 24 2025 炉体 框架 36 36 32 30 － 28 32 24 4063 炉体 框架 65， 铁口区 90 90 60 60 － 炉身由下至 上依次为 55，50，40， 32，40
3. 缺点：
耗费钢材较多、投资高。
三. 炉体框架式——大型高炉多用
1. 特点：
①由四根支柱连结成一个大框架；
②框架本身是一个与高炉本体不相连接的独 立结构。
③框架下部固定在高炉基础上，顶端支撑在 炉顶平台上。 ④因此除装料设备重量经炉壳传给基础外， 其余所有重量均由大框架直接传给基础。
2. 优点： 风口平台宽敞，炉前操作方便， 有利于大修时高炉容积的扩大。
六. 基座：
基座直径与荷载和地基土质有关，基 座底表面积可按下式计算：
A P
式中：
KS 允
A ——基座底表面积，m2； P ——包括基础质量在内的总荷载，t； K ——小于1的安全系数，取值视土质而定；
S允 ——地基土质允许的承压能力，t/m2。一般
建在>2.0kg/cm2的土质上 。
四. 自立式 ——小型高炉多用
1. 特点：
不设任何支柱，全部荷载均由炉壳承受， 并传递到基础上。 2. 优点： 钢材消耗少，结构简单，炉前宽敞。 3. 注意： 设计时应尽量减少炉壳转折点；高炉生产 过程中应加强炉壳冷却；高炉大修时炉顶设备 需要另设支架。
3.5.2 炉 壳
一. 作用： ①固定冷却设备；
②保证高炉砌砖的牢固性；
③承受炉内压力和起到炉体密封作用。 ④有的要承受炉顶荷载和起到冷却内衬 作用（外部喷水冷却时）。
二. 设计时注意的问题： ①炉壳折点和开孔应避开在同一个截面； ②炉缸下部折点应在铁口框以下100mm以上； ③炉腹折点应在风口大套法兰边缘以上大于 100mm处； ④炉壳开口处需补焊加强板。
与上下炉壳连接处，两侧都用角钢加固， 在外侧边缘也用角钢加固，以加强其刚性。
炉腰支圈
四. 支柱座圈 为了使支柱作用于炉基上的力比较
均匀，在每根支柱下面都有用铸铁或型
钢做成的单片垫板，并且彼此用拉杆或
整环连接起来 。
3.6 高炉基础
一. 作用： 将高炉全部荷载均匀地传递到地基。
二. 组成：
由埋在地下的基座部分和地面上的基 墩部分组成，见图：
4. 应用：目前小高炉多用这种结构。
二. 炉缸、炉身支柱式——五、六十年代大型高炉 1. 特点： ①炉顶装料设备和煤气导出管、上升管等的重 量经过炉身传递到炉腰托圈； ②炉顶框架、大小钟荷载则通过炉身支柱传递 到炉腰托圈； ③传递到炉腰托圈的重量再通过炉缸支柱传递 到基础上。
2. 优点： 降低了炉壳负荷，安全可靠。
2. 数目：
支柱的数目常为风口数目的一半或三分之 一，均匀地分布在炉缸周围。 支柱向外倾斜6º 左右，以使炉缸周围宽敞。
二. 炉身支柱 1. 作用：
支承炉顶框架及炉顶平台上的荷 载、炉身部分的平台走梯、给排水管 道等。
一般为 6 根，下端应与炉缸支柱 相对应。
三. 炉腰支圈 1. 作用：
将其承托的上部均布荷载（砌砖重量及压 力等）变成几个集中载荷传给炉缸支柱，同时 也起着密封作用。
（5）避免积尘积水；
（6）合理设置走梯、过桥和平台 。
3.5.1. 高炉本体钢结构
高炉本体钢结构
a－炉缸支柱式；b－炉缸、炉身支柱式；c－炉体框架式；d－自立式
一. 炉缸支柱式——曾用于中小型高炉 1. 特点： 炉顶荷载及炉身荷载由炉身外壳通过炉缸 支柱传到基础上。 2. 优点： 节省钢材。 3. 缺点： 风口平台拥挤，炉前操作不方便。
炉底 风口区 高炉炉 壳 厚度， mm 炉腹 炉腰 托圈 炉身下部 炉顶及炉喉 炉身其它部位
28 28 28 22 － 20 25 18
3.5.3 炉体框架
炉体框架由四根支柱组成，上至 炉顶平台，下至高炉基础，与高炉中 心成对称布置，保证支柱与热风围管 有250mm间距。
3.5.4 炉缸炉身支柱、炉腰支圈和支柱座圈 一. 炉缸支柱： 1. 作用： 用来承担经炉腰支圈传递下来的全部荷载。
三. 炉壳厚度 可由下式计算：
kD
式中：
——计算部位炉壳厚度，mm；
D—— 计算部位炉壳外弦带直径（对 圆锥壳体采用大端直径），m； k ——系数，mm/m；与弦带位置有 关（见下页图），其值见下表。
高炉各弦带k的取值
炉顶封板与 炉喉 当 50° ＜β＜55° β＞55° 4.0 3.6 2.0 2.2 2.7 3.0