第三章高炉炼铁工艺设备

3.3.1 高炉本体
密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。它是由耐火材料 砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设 备保护。
⑴ 高炉内型 ——高炉其内部工作空间的形状，即通过高炉中心线
的剖面轮廓。 高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五 个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的 生产能力。
⑷ 高炉基础与高炉金属结构
高炉基础是将所承受的静负荷、动负荷和热负荷等均匀 的传给地层，并与地层承载应力相适应，由耐热混凝上 基墩和钢筋混凝土基座两部分组成。
高炉基础
1—冷却壁；2—风冷管；3—耐火砖；4—炉 底砖；5—耐热混凝土基墩；6—钢筋混凝土
基座
⑸ 炉顶装料设备
按炉顶装料结构分为双钟炉顶 装料设备和无钟炉顶装料设备。
② 炉衬的侵蚀和破坏与冶炼条件密切相关，不同位置的 耐火材料受侵蚀破坏机理不同，因此要求各部位内衬与侵 蚀破损机理相适应，以延缓内衬破损速度。
⑶ 高炉冷却设备
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投状态。
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 炉村中，对炉衬的冷却深度大，并对炉衬有一定的支托作用。
① 冷却壁：冷却壁分光面冷却壁和镶砖冷却壁。光面冷却 壁主要用于冷却炉缸和炉底炭砖；镶砖冷却壁主要用于冷却 炉腹、炉腰、炉身各部位的炉衬。
② 冷却板：冷却板用纯铜制造，安装时水平插人炉衬砖层 中，对炉衬具有一定支托作用。
③ 风口：风口是鼓风
进入炉缸的入口。由 大套、二套和小套组 成，一般将风口小套 简称风口。风口由纯 铜制造。风口区域是 高炉温度最高的区域， 鼓风温度本身高达 1100～1300℃。为了 保证风口得到良好冷 却，风口环流水道内 流速达到8～14m/s。 幻灯片 26
⑹ 探料装置与均压装置 探料装置的种类主要有：料面仪、放射性同位素探料和激 光探料等。 目前应用较多的是机械探料装置。 均压采用高压煤气或氮气。
3.2.2 附属设备
⑴ 原料供应系统
用带式运输机的沟下运料系统 1—板式给矿机；2—板式运输机(热矿)；3—矿石称量漏斗； 4—主矿槽；5—石灰石称量漏斗；6—石灰石皮带机；7—焦 炭皮带机；8—焦筛；9，11—焦炭称量漏斗；10—碎焦卷扬；
① 双钟式炉顶装料设备 双钟式炉顶装料设备目前使用 较多的是马基式炉顶。
② 无料钟炉顶装料设备 ▪ 可实现：定点布料，环形布料，扇形布料，螺旋布料。 ▪ 目前，大型高炉采用的无料钟炉顶有并罐和串罐形式。 ▪ 武钢、包钢主要采用并罐无料钟炉顶；宝钢采用串罐无料
钟炉顶。
采用了旋转布料溜槽， 溜槽上面有两个料仓，轮 换装料与卸料，每个料仓 的上下各有一个密封阀。 当料仓的上阀密封开启， 下密封阀关闭时，处在装 料状态下，反之则为卸料。
12—矿石称量漏斗
斜桥料车式上料机 1—斜桥(其上铺轨道)；2—支柱；3—料车卷扬机室； 4—料车坑；5—料车；6—卷扬机；7—钢绳；8—导向轮
⑵ 高炉炉衬
高炉内耐火材料砌筑的实体称为高炉炉衬，其作用是形成 高炉工作空间。炉衬在冶炼过程中将受到侵蚀和破坏。炉 衬被侵蚀到一定程度，就需要采取措施修补。
高炉炉衬组成
陶瓷质材料(包括ห้องสมุดไป่ตู้土质和高铝质) 碳质材料(炭砖、炭捣体、石墨砖等）
炉身中上部炉衬主要考虑耐磨。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。
炼铁高炉的结构
1一炉底耐火材料： 2一炉壳； 3一炉内砖衬生产后的侵 蚀线；
4一炉喉钢砖， 5一炉顶封盖； 6一炉体砖衬； 7一带凸台镶砖冷却壁； 8一镶砖冷却壁； 9一炉底碳砖； 10一炉底水冷管； 11一光面冷却壁
▪ 高炉内型尺寸表示方法
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 d —炉缸直径 d1 —炉喉直径 D—炉腰直径
第三章 高炉炼铁工艺
▪ 3.1 概述 ▪ 3.2 高炉冶炼原理 ▪ 3.3 高炉本体及附属系统 ▪ 3.4 高炉操作
3.3 高炉炼铁工艺设备
高护炼铁设备组成有： ①高炉本体；②供料设备；③送风设备；④喷吹设备； ⑤煤气处理设备；⑥渣铁处理设备。
▪ 通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的4~5倍。生产 中，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、 大规模的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系统必 须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂 时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。
7-上罐；8-挡料阀；9-下罐；10-下 密封阀；11-旋转溜槽；12-中心喉 管；13-节流阀；14-导料器；15上密封阀；16-导料器；17-上料皮 带
布料过程： 炉料通过上料皮带机将铁矿石或焦炭分批装进上罐，装料过 程中上罐旋转以消除集中堆尖。当接到下罐装料信号时，开 上密封阀，开档料闸阀，上罐内的铁矿石(或焦炭)卸入下罐。 关上密封阀后对下罐充煤气均压，使下密封阀上下压力一致 后打开下密封阀。当接到向高炉布料信号后，启动溜槽旋转， 同时打开节流阀放料，铁矿石(或焦炭)通过中心喉管和旋转溜 槽将铁矿石(或焦炭)布入炉内。
α—炉腹角 β—炉身角
Hu=h1+h2+h3+h4+h5；高炉有效高度
Vu=V1+V2+V3+V4+V5；高炉有效容积
Vu>3000m3，超大型高炉； 1500～2500m3，大型高炉； 600～1000m3，中型高炉； <300m3，小型高炉。 包钢高炉1#、3#、4#：2200m3；2#1780m3；5#1500m3；6#2500m3。 宝钢1#：4063m3。
炉身下部和炉腰主要考虑抗热震 破坏和碱金属的侵蚀，高炉下部以 高导热的石墨质炭砖为主。 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。
炉缸、炉底砌筑结构示意图
对高炉炉衬的基本要求如下： ① 各部位内衬与热流强度相适应，以保持在强热流冲击 下内衬的稳定性。