高炉本体和附属设备介绍
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4)有些冷却设备还可以起到支撑部分砖衬的作用。
冷却方式和介质
目前，高炉冷却介质常用水、空气、气水混合物。即 水冷、风冷和气化冷却三种。
1) 水冷：水的热容量大，导热能力好，且价廉，易得。 故首先被广泛用于高炉冷却，尤其工业水冷却。但 工业水容易结垢，降低冷却强度，导致冷却设备烧 坏；同时水量和能耗均大；
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。
价格因素
高炉常用耐火材料
陶瓷质材料： 粘土砖、高铝砖、刚玉砖和 不定型耐火材料等；
碳质材料 ： 碳砖、石墨碳砖、石墨碳化 硅砖、氮结合碳化硅砖等；
1. 粘土砖：
主要成分：SiO2 55%, Al2O3 42%; 基本特性： （1）良好的物理机械性能； （2）抗渣性好； （3）成本较低； 使用部位：炉身－－温度较低
（2）抗渣性能好；
（3）高导热性； （4）热膨胀系数小，体积稳定性好； （5）致命弱点是易氧化，对氧化性气氛抵抗能力 差。
炉底耐火砖
炉底破损情况，国内外大体一致，呈大蒜头形 状：
内衬破损机理 ① 机械作用：铁水和炉渣的冲刷、对流、环流，铁水 和其他液态金属（如铅）渗入砖缝，使砖飘浮。 ②化学作用： SiO2 +Fe+2C铁水 =FeSi+2CO •碱金属的破坏作用，生成钾霞石，体积膨胀，破裂。 • CO2 、H2O及铁氧化物对碳砖氧化作用。 ③热力作用 ： 铁水对流（由温差引起）温度波动；
3. 物理作用 ①装料时炉料对内衬的冲击,炉料下降时 对内衬的磨擦 ; ②高温含尘煤气流和高温液态渣铁 的机械冲刷； ③渗入砖缝的液态物质对砖的浮力; ④液态渣铁和高压煤气的压力等作用；
质量要求：
1. 在高温下，不熔化、不软化、不挥发； 2. 在高温、高压下能保持炉体结构的强度； 3. 耐热冲击、耐腐蚀； 4. 具有对于铁水、炉渣和炉内煤气的化学稳定性； 5. 具有适当的导热率，同时又不影响冷却效果；
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；
2) 风冷：由于空气热容量较小，所以风冷一般用于冷 却强度要求不大的部位如炉底；
3) 气化冷却：气化冷却能克服上述水质上的缺点，但 不能对热流过大的区域如风口进行有效的冷却且不 易检漏。所以尽管用水量仅为常规水冷的1％左右、 没有水垢且可不靠外界能源工作，现在气冷应用仍 不广泛。
目前趋势是发展软水密闭循环冷却。 冷却介质是软水。软水含有害杂质很少， 硬度也很低，对设备的腐蚀速率和结垢 速率都远低于工业水，从根本上解决了 结垢问题。利于延长冷却设备寿命，并 提高冷却效果。该系统由于完全密闭， 没有蒸发损失。补充水仅用于泵密封处 泄漏和因检修而排外的水，所以补充水 量很少。
五段式高炉内型是经过长期生产实践 总结出来的，完全适应冶炼工艺的要求。 它与炉料相煤气两大流体在炉内运动规律 相适应，竖立的炉体使炉料可借重力而自 动下降，在与上升的煤气流接触中进行热 交换和一系列的物理化学反应，既利于煤 气的能量利用又利于渣铁液的形成。
两头小，中间粗略带锥度的圆柱形空 间，既保证了炉料下降过程受热膨胀、松 动软溶和最后形成液态而体积收缩的需要， 又符合煤气上升过程中冷却收缩和高温煤 气上升不至烧坏炉腹砖衬的特点。
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
水的软化处理： 就是将Ca2+、Mg2+ 离子除去，通
常用Na+ 阳离子置换。
高炉冷却结构形式
两种： 外部冷却：向炉壳外部喷水冷却；
高炉本体和附属设备 介绍
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) 合理炉型：促进改善高炉冶炼指标， 并利于长寿的炉型。
hf hz
d1
β D
α 风口中心线
渣口中心线 d
铁口中心线
h0 h1 h2 h3
h4
h5
Байду номын сангаас
Hu
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； h4——炉身高度； h5——炉喉高度； hf——风口高度； hz——渣口高度； d——炉缸直径；
这种装置简单、易于检修，但冷却不能深入， 只限于炉皮或碳质炉衬的冷却。我国小型高 炉炉身和炉腹多采用喷水冷却，国外也有大 型高炉炉身和炉缸用碳砖结构配以炉皮喷水 冷却的。
2. 高铝砖：
主要成分：SiO2 36%, Al2O3 60%; 基本特性： （1）比粘土砖有更高的耐火度和荷重软 化点； （2）由于Al2O3为中性，故抗渣性较好； （3）加工困难，成本较高；
使用部位：炉身下部－－温度较高；
3. 碳质耐火材料：
主要特性：
（1）耐火度高，不熔化也不软化，在3500℃升 华；
D——炉腰直径；
d1——炉喉直径； α——炉腹角；
β——炉身角；
高炉大小用“有效容积”表示，在我国有 1000m3以中小型高炉，也有2000m3以上大 型高炉。目前我同最大的高炉是上海宝山 钢铁总厂的4号高炉，容积为4063m3。在国 外已有5000m3以上的巨型高炉。
为提高生铁产量和降低生产每吨生铁的建 设费和能耗，高炉容积向着大型化发展。
冷却方式和介质
目前，高炉冷却介质常用水、空气、气水混合物。即 水冷、风冷和气化冷却三种。
1) 水冷：水的热容量大，导热能力好，且价廉，易得。 故首先被广泛用于高炉冷却，尤其工业水冷却。但 工业水容易结垢，降低冷却强度，导致冷却设备烧 坏；同时水量和能耗均大；
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。
价格因素
高炉常用耐火材料
陶瓷质材料： 粘土砖、高铝砖、刚玉砖和 不定型耐火材料等；
碳质材料 ： 碳砖、石墨碳砖、石墨碳化 硅砖、氮结合碳化硅砖等；
1. 粘土砖：
主要成分：SiO2 55%, Al2O3 42%; 基本特性： （1）良好的物理机械性能； （2）抗渣性好； （3）成本较低； 使用部位：炉身－－温度较低
（2）抗渣性能好；
（3）高导热性； （4）热膨胀系数小，体积稳定性好； （5）致命弱点是易氧化，对氧化性气氛抵抗能力 差。
炉底耐火砖
炉底破损情况，国内外大体一致，呈大蒜头形 状：
内衬破损机理 ① 机械作用：铁水和炉渣的冲刷、对流、环流，铁水 和其他液态金属（如铅）渗入砖缝，使砖飘浮。 ②化学作用： SiO2 +Fe+2C铁水 =FeSi+2CO •碱金属的破坏作用，生成钾霞石，体积膨胀，破裂。 • CO2 、H2O及铁氧化物对碳砖氧化作用。 ③热力作用 ： 铁水对流（由温差引起）温度波动；
3. 物理作用 ①装料时炉料对内衬的冲击,炉料下降时 对内衬的磨擦 ; ②高温含尘煤气流和高温液态渣铁 的机械冲刷； ③渗入砖缝的液态物质对砖的浮力; ④液态渣铁和高压煤气的压力等作用；
质量要求：
1. 在高温下，不熔化、不软化、不挥发； 2. 在高温、高压下能保持炉体结构的强度； 3. 耐热冲击、耐腐蚀； 4. 具有对于铁水、炉渣和炉内煤气的化学稳定性； 5. 具有适当的导热率，同时又不影响冷却效果；
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；
2) 风冷：由于空气热容量较小，所以风冷一般用于冷 却强度要求不大的部位如炉底；
3) 气化冷却：气化冷却能克服上述水质上的缺点，但 不能对热流过大的区域如风口进行有效的冷却且不 易检漏。所以尽管用水量仅为常规水冷的1％左右、 没有水垢且可不靠外界能源工作，现在气冷应用仍 不广泛。
目前趋势是发展软水密闭循环冷却。 冷却介质是软水。软水含有害杂质很少， 硬度也很低，对设备的腐蚀速率和结垢 速率都远低于工业水，从根本上解决了 结垢问题。利于延长冷却设备寿命，并 提高冷却效果。该系统由于完全密闭， 没有蒸发损失。补充水仅用于泵密封处 泄漏和因检修而排外的水，所以补充水 量很少。
五段式高炉内型是经过长期生产实践 总结出来的，完全适应冶炼工艺的要求。 它与炉料相煤气两大流体在炉内运动规律 相适应，竖立的炉体使炉料可借重力而自 动下降，在与上升的煤气流接触中进行热 交换和一系列的物理化学反应，既利于煤 气的能量利用又利于渣铁液的形成。
两头小，中间粗略带锥度的圆柱形空 间，既保证了炉料下降过程受热膨胀、松 动软溶和最后形成液态而体积收缩的需要， 又符合煤气上升过程中冷却收缩和高温煤 气上升不至烧坏炉腹砖衬的特点。
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
水的软化处理： 就是将Ca2+、Mg2+ 离子除去，通
常用Na+ 阳离子置换。
高炉冷却结构形式
两种： 外部冷却：向炉壳外部喷水冷却；
高炉本体和附属设备 介绍
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) 合理炉型：促进改善高炉冶炼指标， 并利于长寿的炉型。
hf hz
d1
β D
α 风口中心线
渣口中心线 d
铁口中心线
h0 h1 h2 h3
h4
h5
Байду номын сангаас
Hu
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； h4——炉身高度； h5——炉喉高度； hf——风口高度； hz——渣口高度； d——炉缸直径；
这种装置简单、易于检修，但冷却不能深入， 只限于炉皮或碳质炉衬的冷却。我国小型高 炉炉身和炉腹多采用喷水冷却，国外也有大 型高炉炉身和炉缸用碳砖结构配以炉皮喷水 冷却的。
2. 高铝砖：
主要成分：SiO2 36%, Al2O3 60%; 基本特性： （1）比粘土砖有更高的耐火度和荷重软 化点； （2）由于Al2O3为中性，故抗渣性较好； （3）加工困难，成本较高；
使用部位：炉身下部－－温度较高；
3. 碳质耐火材料：
主要特性：
（1）耐火度高，不熔化也不软化，在3500℃升 华；
D——炉腰直径；
d1——炉喉直径； α——炉腹角；
β——炉身角；
高炉大小用“有效容积”表示，在我国有 1000m3以中小型高炉，也有2000m3以上大 型高炉。目前我同最大的高炉是上海宝山 钢铁总厂的4号高炉，容积为4063m3。在国 外已有5000m3以上的巨型高炉。
为提高生铁产量和降低生产每吨生铁的建 设费和能耗，高炉容积向着大型化发展。