高炉本体设计共69页
2000m3高炉本体设计
攀枝花学院本科毕业设计（论文）2000m3高炉本体设计学生姓名：学生学号：200611103117院（系）：材料工程学院年级专业：冶金工程指导教师：教授助理指导教师：二〇一一年五月摘要高炉炼铁的历史悠久，炼铁技术日臻成熟，是当今主要的炼铁方式。
高炉作为炼铁工艺的主体设备，其结构的合理性对炼铁的工艺操作、生产技术指标以及自身的寿命都有十分重要的影响。
根据攀枝花钒钛磁铁矿的高炉冶炼特点，通过进行配料计算和物料平衡计算，设计了2000m3高炉本体。
设计过程除考虑通常的高炉设计方案外，还考虑了攀枝花钒钛磁铁矿多年高炉冶炼的一些生产实践经验。
所设计完成的高炉本体炉缸直径为9.88m、炉腰直径为10.97m、高径比为2.55、有效高度为27.97m；高炉基础的基墩高1.9m、直径13.53m、基座高2m；采用碳砖加高铝砖综合炉底、全碳砖炉缸；冷却设备的设计为水冷炉底、炉缸和炉底采用三段光面冷却壁、炉身采用镶砖冷却壁；高炉钢结构采用炉体框架式结构，最后采用CAD绘制出高炉本体图。
关键词高炉，高炉本体，炉型，钒钛磁铁矿ABSTRACTThe blast furnace iron-making has a long history which has become the main way of iron manufacture. As the main equipment of ironmaking, the blast furnace plays the most important role. The rationality of the blast furnace’s structural design has great influence on the process operations and technique level of ironmaking and it will decide the useful life of the blast furnace itself. According to the characteristics of the vanadic titanomagnetite smelted in BF in Panzhihua, the 2000m3blast furnace body was designed in this subject based on the calculations of the burden control and the material balance. Besides common design plans of the blast furnace, some practical experiences of the vanadic titanomagnetite smelted in BF was considered in this subject. The basic information of the blast furnace which has been designed is as following: the diameter hearth is 9.88m, the belly diameter is 10.97m, the aspect ratio of the furnace is 2.55, the effective height is 27.97m. As to the blast furnace foundation, the height of under hearth is 1.9m, the diameter of the under hearth is 13.53m, the furnace pad or foundation is 2 m. The hearth bottom adopts carbon bricks and high alumina bricks synthesize technic, the hearth just builds up with carbon bricks. The cooling device is designed to water-cooled hearth bottom, three segments mill finish stave is used for the hearth and hearth bottom, the stack uses inlaid brick stave to make it cool down. The steel structure of the BF adopts frame-type for the furnace body. Finally, the diagram of BF body was gained by using the CAD drawing tools.Key words blast furnace，BF body，furnace type，V-Ti magnetite目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 攀枝花钒钛磁铁矿特点 (2)1.3 课题设计的内容及意义 (2)2 高炉设计原始数据 (4)2.1 矿石原料成分 (4)2.2 配矿比 (4)2.3 焦炭成分 (4)2.4 喷吹煤粉成分 (4)2.5 生铁成分 (4)2.6 元素分配比 (5)2.7 炉渣碱度 (5)2.8 工艺技术指标 (5)3 高炉设计工艺计算 (6)3.1 配料计算 (6)3.1.1 根据铁平衡求铁矿石需求量 (6)3.1.2 根据碱度平衡计算石灰石用量 (6)3.1.3 终渣成分 (6)3.1.4 生铁成分校核 (7)3.2 物料平衡计算 (8)3.2.1 需要补充的原始条件 (8)3.2.2 根据碳平衡计算风量 (8)3.2.3 计算煤气成分及数量 (9)3.2.4 编制物料平衡表 (11)4 高炉内型设计计算 (12)4.1 高炉炉型 (12)4.2 高炉炉型设计原则 (13)4.3 高炉内型尺寸确定 (13)4.3.1 炉缸直径 (14)4.3.2 炉腰直径 (14)4.3.3 炉喉直径 (15)4.3.4 铁口中心线到炉底砌砖之间的距离 (15)4.3.5 炉缸高度 (15)4.3.6 炉腹角与炉腹高度 (15)4.3.7 炉身角与炉身高度 (16)4.3.8 有效高度、炉喉高度、炉腰高度 (16)4.3.9 风口、渣口、铁口数 (17)4.3.10 炉容校核 (17)5 高炉本体及主要设备选择 (19)5.1 高炉基础 (19)5.1.1 高炉基础设计条件 (20)5.1.2 基墩设计计算 (20)5.1.3 基座设计 (20)5.2 高炉内衬结构 (21)5.2.1 炉底 (21)5.2.2 炉缸 (22)5.2.3 炉腹 (22)5.2.4 炉腰 (23)5.2.5 炉身 (23)5.2.6 炉喉 (23)5.3 高炉冷却设备设计 (24)5.3.1 冷却设备的作用 (24)5.3.2 冷却介质 (24)5.3.3 高炉各部位冷却设备设计 (24)6 高炉钢结构设计 (26)6.1 炉壳 (26)6.1.1 炉壳厚度的计算 (26)6.1.2 炉壳折点的确定 (27)6.2 炉体平台及走梯 (27)6.3 高炉本体钢结构类型 (28)6.4 高炉主要热工检测仪表 (29)结论 (30)参考文献 (32)致谢 (34)1 绪论1.1课题背景尽管21世纪是一个信息的时代。
高炉本体及附属设备
高炉金属结构：
高炉本体的外部结构；
炉壳：
①承受载荷； ②固定冷却设备； ③保证砌体牢固； ④防止煤气逸出； ⑤便于喷水冷却；
高炉结构形式：
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
优点：
➢取消了笨重的大小料钟,而且布料上有很大的 灵活性；
缺点：
➢控制和传动系统较复杂,要求有较高的监测和 自动化水平；
➢对原燃料的粒度上限要求严格,否则容易卡料；
2、高炉附属系统
➢原料供应系统； ➢送风系统； ➢煤气净化除尘系统； ➢渣铁处理系统； ➢高炉喷吹设备；
原料供应系统
是指原料运入高炉车间到装入高炉的一系列 过程,由两部分组成.
(2)无钟炉顶：
随着高炉炉容增大,大钟体积越来越庞大,重量也相 应增大,难以制造、运输、安装和维修,寿命短,而且 大钟直径越大,径向布料越不均匀；
卢森堡保尔乌斯公司在1970年提出的无钟炉顶, 称为PW型炉顶.这种炉顶完全取消了大小料钟,采 用一个旋转溜槽代替大料钟,溜槽可以绕高炉中心 线旋转,也可以在径向上摆动.溜槽正上方有一个控 制溜槽旋转与摆动的气密齿轮箱.溜槽上面有个料 仓,轮换装料与卸料,每个料仓的上下各有一个密 封阀.当料仓的上密封阀开启、下密封闭关闭时, 处在装料状态,反之则为卸料.
炉顶装料装置：
炉顶是炉料的入口也是煤气的出口,又是 高炉的咽喉.炉顶装料设备是把运送到炉 顶的炉料装入炉内,并能得到合理的分布. 现代高炉随着高压操作的广泛应用,炉顶 设备已成为高炉设备中的薄弱环节,其寿 命、结构和制造质量等不但影响高炉的作 业率,也影响高压作业和布料调剂,还决定 着高炉中修甚至大修的期限.
《高炉本体设计》课件
生铁的出炉与运
要点一
总结词
生铁的出炉与运输是高炉工艺流程设计的最后环节，需要 确保生铁的顺利出炉和安全运输。
要点二
详细描述
在生铁的出炉与运输阶段，需要根据高炉工艺要求选择合 适的出铁口和运输设备，并进行合理配置。需要考虑生铁 的温度、成分等参数的控制和调节，以确保生铁的质量和 安全运输。同时，需要考虑生铁运输过程中的环保问题， 如烟尘控制和噪声降低等。
高炉炉壳设计
总结词
高炉炉壳是高炉的重要组成部分，其设 计需要考虑到耐高温、耐腐蚀、承受压 力等多方面因素。
VS
详细描述
高炉炉壳设计需要选用高质量的耐火材料 和钢材，以确保在高温和压力下能够保持 稳定。同时，炉壳结构设计还需考虑散热 和热膨胀问题，以保障高炉的安全运行。
炉体支撑结构设计
总结词
炉体支撑结构的主要作用是承受高炉重量和炉料重量，并将载荷传递给地基。
封部件。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
高炉工艺流程设计
原料准备与运
总结词
原料准备与运输是高炉工艺流程设计的第一 步，需要确保原料的品质和运输的可靠性。
详细描述
在原料准备阶段，需要选择合适的矿石和焦 炭等原料，并进行质量检验和控制。在运输 过程中，需要考虑原料的装载、运输路线的 规划以及运输过程中的安全和环保问题。
REPORT
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CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
燃料与熔剂制备与运
总结词
燃料与熔剂的制备和运输是高炉工艺流程设计中的重 要环节，需要确保燃料和熔剂的质量和供应的稳定性 。
毕业设计 高炉本体设计
内蒙古科技大学毕业设计说明书.内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：包头地区原料条件下1500m3高炉本体设计学生姓名：学号：专业：冶金工程班级：冶金09-1指导教师：摘要高炉炼铁是获得生铁的主要手段，高炉是炼铁的主要设备，高炉本体设计是炼铁厂设计的基础。
本着优质、高产、低耗和对环境污染小的方针，长寿与高效是高炉设计与生产所追求的目标。
本设计说明书进行的详细的设计及计算，同时结合国内外一些大型高炉的先进生产操作经验及相关的数据。
力求设计的高炉做到高度机械化、自动化和大型化。
以期达到最佳的生产效益。
本设计为1500m3高炉本体设计，所设计的炼铁高炉采用的高径比为2.78，高炉的有效利用系数为2.3t/(m3٠d)。
车间采用岛式布置，出铁场采用圆形出铁场。
其炉底和炉缸采用的先进的“陶瓷杯”技术来砌筑，从而达到了隔热保温、减少热损、保护炭砖的目的。
炉腹部位用耐火度较高的铝碳转，炉腰和炉身下部用抗渣和防震较好的碳化硅砖，而炉身上部和炉喉用抗刷和抗侵蚀较好的高铝砖。
高炉冷却方法采用了炉壳喷水冷却，和板壁结合的方式达到冷却效果，其中板壁结合中用到的冷却壁有光面冷却壁、第三代和第四代冷却壁。
合适的钢结构和高炉基础设计保证了高炉的正常冶炼。
关键词高炉；炉衬；冷却系统；钢结构AbstractBlast furnace iron making is the main means for pig iron, the main equipment of iron making is blast furnace, blast furnace design of ontology is the foundation of the iron mill design. In line with high quality, high yield, low consumption and pollution to the environment policy of small, long life and high efficiency is the goal of the design and production of the blast furnace. This design manual for detailed design and calculation, at the same time, combined with some large blast furnace at home and abroad advanced production operation experience and related data. Strive to design blast furnace of high mechanization, automation and large. In order to achieve the best production efficiency.This design for 1500 m3 blast furnace body design, The design of the blast furnace high aspect ratio of 2.78,the effective utilization of blast furnace coefficient of 2.3t/(m3٠d).Workshop uses the island type layout cast house using circular cast house Blast furnace bottom and hearth uses advanced technology to building "ceramic cup", so as to achieve the heat insulation heat preservation, reduce heat loss and protect the carbon brick. Furnace belly with high refractoriness of aluminum carbon, bosh and furnace body with good slag resistance and shock-proof carborundum brick, The furnace body and brush with resistance and erosion resistance furnace throat good high alumina brick.Blast furnace cooling method USES a furnace shell water spray cooling, cooling effect and partition way, combined with the wooden partition used in cooling stave cooling wall has smooth surface, the third and fourth generation of cooling stave.Appropriate steel structure and foundation design guarantees the normal of the blast furnace smelting blast furnace.Key word: blast furnace body;the lining;of blast furnace cooling system;steel structure目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章文献综述 (1)1.1高炉炉型概述 (1)1.1.1高炉炉型的发展 (1)1.1.2高炉炉龄及其影响因素 (2)1.2高炉炉衬的发展 (2)1.2.1高炉各部分耐火材料的选择 (2)1.2.2我国最新对耐火材料的选择 (4)1.3高炉的冷却设备 (4)1.3.1高炉冷却的必要性 (4)1.3.2高炉冷却的目的 (5)1.3.3高炉冷却的方式 (5)1.3.4高炉各个冷却方式的发展以及优缺点 (6)1.4高炉钢结构以及高炉基础的概述 (10)1.4.1高炉的钢结构以及影响因素 (10)1.4.2我国高炉钢结构设计的基本现状 (11)1.4.3我国在高炉钢结构设计上的差距 (12)1.4.4高炉基础的概述 (13)1.5高炉设计方案 (15)第二章炼铁工艺计算 (17)2.1原料成分及参数选择 (17)2.1.1原料成分 (17)2.1.2参数选择 (18)2.2原料成分的整理计算 (19)2.2.1矿石成分补齐计算 (19)2.2.2矿石成分的平衡计算 (20)2.2.3燃料成分的整理计算 (22)2.3配料计算 (23)2.3.1吨铁矿石用量 (23)2.3.2生铁成分计算 (23)2.3.3熔剂用量计算 (24)2.3.4炉料及炉渣成分计算 (24)2.4物料平衡计算 (25)2.5热平衡计算 (29)2.5.1热收入 (29)2.5.2热支出 (30)2.6高温区热平衡计算 (34)2.6.1高温区热收入 (34)2.6.2高温区热支出 (34)2.7炼铁焦比的计算 (36)第三章高炉炉型设计 (38)3.1炉型的计算 (38)3.1.1铁口 (38)3.1.2渣口 (39)3.1.3风口 (39)3.1.4日产铁量的计算 (40)3.1.5炉缸尺寸计算 (40)3.1.6死铁层厚度 (41)3.1.7炉腰直径、炉腹角、炉腹高度的计算 (41)3.1.8炉喉直径、炉喉高度、炉身高度、炉腰高度 (41)3.2炉容的校核 (42)3.3出铁场布置 (42)第四章高炉炉衬设计 (44)4.1各部位砖衬的选择 (44)4.1.1炉底、炉缸部位的选择 (44)4.1.2炉腹部位的选择 (44)4.1.3炉身中下部及炉腰部位的选择 (44)4.1.4炉身上部及炉喉部位的选择 (45)4.2各部位砖量计算 (45)4.2.1炉底、炉缸的砌筑 (46)4.2.2炉腹的砌筑 (46)4.2.3炉腰的砌筑 (47)4.2.4炉身部位的砌筑 (48)第五章高炉冷却系统设计 (52)5.1高炉冷却设备 (52)5.1.1高炉冷却目的及方法 (52)5.1.2冷却设备 (52)5.2冷却器的工作机制 (53)5.3合理的冷却结构 (54)5.4高炉冷却系统的维护 (57)第六章高炉钢结构及基础 (60)6.1高炉钢结构 (60)6.1.1高炉本体钢结构 (60)6.1.2炉壳 (61)6.1.3炉体平台 (61)6.1.4炉体框架 (61)6.1.5热风围管 (62)6.2高炉基础 (62)参考文献 (63)致谢 (65)第一章文献综述1.1高炉炉型概述1.1.1高炉炉型的发展高炉是一种竖炉型的冶炼炉，它由炉体内耐火材料砌成的工作空间、炉体设备、炉体冷却设备、炉体钢结构等组成。
第3章 高炉本体设计(4).ppt
（5）弯管的作用是转变送风支管方向和 连接直吹管，设有观察孔和下部拉杆。
2. 张紧装置：
（1）作用： 稳定和紧固送风支管，并使直吹管
紧压在风口小套上。 （2）组成： 包括吊杆、拉杆、松紧法兰螺栓等。
3.送风支管附件：
包括托座、起吊链钩、观察孔等。 （1）托座固定在炉壳上，用来固定中部 拉杆。 （2）起吊链钩用于更换风口时使弯管和 直吹管成振摆状运动，便于更换风口。 （3）观察孔用来观察风口区燃烧情况。
（2）必须按设计要求进行水压和气密性试验。 （3）要求喷吹管中心线与直吹管管体中心线的 夹角符合设计要求，一般夹角为12°～14°左 右。
3.4.4风口装置
风口（小套）与风口中套、风口大 套装配在一起，加上冷却水管等其它部件， 形成高炉的风口装置。
风口装置结构示意图
1－风口中套冷水管；2－风口大套密封罩；3－炉壳；4－抽气孔；5－风口大套； 6－灌泥浆孔；7－风口小套冷水管；8－风口小套；9－风口小套压紧装置 10－
21, 2021
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3.4 高炉送风管路
3.4.1热风总管与围管
1. 作用： （1）热风总管：输送热风
（2）热风围管ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ将热风总管送来的热 风均匀地分配到各送风支管中。
2. 材质：
均由钢板焊成，管中有耐火材料 筑成的内衬。
3. 直径的确定：
热风总管与热风围管的直径相同， 由下式计算：
式中：
d 4Q
v
d ——热风总管或热风围管内径，m；
3.4.3 直吹管
直吹管是高炉送风支管的一部分， 尾部与弯管相连，端头与风口紧密相连。 1. 组成：
第3章 高炉本体设计(1)
每座高炉日产量： P 总 P 4035 (t ) 2 每座高炉容积：
V
' u
P
V
4035 2018 (m 3 ) 2.0
（3）炉缸尺寸：
①炉缸直径： 选定冶炼强度： I 0.95 t m3 d
m2 h I Vu 0.95 2018 则： d 0.23 ＝0.23 9.83(m) i燃 1.05
4
D h2
2
4
11 2.2 209 .08m
2
3
炉身体积：
V4
12
h4 ( D Dd 1 d )
2 2 1
12
17 (112 11 7.5 7.5 2 ) 1156 .04 m 3
炉喉体积：
V5
4
d h
2 1 5
4
7.5 2.0 88.36 m
（4）死铁层厚度
选取：
h0 1.5m
（5）炉腰直径、炉腹角、炉腹高度 选取： 则： 取
D
d
1.13
D 1.13 9.8 11.07
D 11m
选取： 则： 取 校核
8030'
Dd h2 tg8030' 3.58 2
h2 3.5m
2h2 2 3.5 tg 5.83 D d 11 9.8
意义：①是表示高炉炉型形状，“矮胖”或 “细长”的一个重要设计指标；②与煤气利用 和炉况顺行有关。高径比大，利于煤气利用不 利于炉况顺行。 不同炉型的高炉，其比值的范围是： 巨型高炉 ～2.0 大型高炉 2.5～3.1 中型高炉 2.9～3.5 小型高炉 3.7～4.5
高炉本体尺寸设计
2. 计算法：
计算法即经验数据的统计法。 计算时可选定某一关系式，算出某一主
要尺寸，再根据炉型中各部位尺寸间的关系 式作炉型计算，最后校核炉容，修定后确定 设计炉型。
经验公式 ：
大型高炉：
Hu 6.44Vu0.2
d 0.32Vu 0.45
适应于我国50～70年代1000～2000m3高 炉的基本情况，炉型为瘦长型。
风口数目：
n 2(d 2) 2 (9.8 2) 23.6
取 n 24个
风口结构尺寸： 选取： a=0.5m 则炉缸高度：
h1 hf a 3.0 0.5 3.5(m)
（4）死铁层厚度
选取： h0 1.5m
（5）炉腰直径、炉腹角、炉腹高度
选取：
D d 1.13
铁口中心线到炉底砌砖表面之间的 距离称为死铁层厚度。
作用：
（1）残留的铁水可隔绝铁水和煤气对炉底 的冲刷侵蚀，保护炉底； （2）热容量可使炉底温度均匀稳定，消除 热应力的影响； （3）稳定渣铁温度。
死铁层厚度： 新设计高炉的死铁层厚度h0=0.2d。
3.1.3 炉型设计与计算
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；
2. 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
炉缸截面燃烧强度：指每小时每平方 米炉缸截面积所燃烧的焦炭的数量， 一般为1.0～1.25t/m2·h。
d 0.23 I Vu i燃
式中： I——冶炼強度， t/m3·d
i 燃——燃烧強度，t/m2·h
高炉本体毕业设计完整版
内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：内蒙古包头地区条件下2500m³高炉炉体系统设计学生姓名：张瑜学号：1176803442专业：冶金工程班级：4班指导教师：宋萍包头地区条件下2500m³高炉炉体系统设计摘要高炉炼铁的历史悠久，炼铁技术日益成熟，是当今主要的炼铁方式，随着炼铁技术的不断发展，高炉一代炉役寿命的不断提高，长寿高炉技术应用越来越广泛。
它是降低炼铁成本，提高钢铁企业经济效益的重要手段。
在大型高炉设计中，通过优化炉型、采用合理炉缸内衬结构、铜冷却壁、软水密闭循环冷却系统、薄壁内衬等技术为高炉长寿创造条件，提出了长寿高炉的基本设计思想。
为了适应这一发展趋势，.在本次长寿高炉设计中，对高炉合理内型、合理内衬结构和不同部位耐火材料的选择、冷却方式和冷却系统(包括冷却器的结构、材质与水质等)及其它有关方面作了综合考虑。
关键词：高炉长寿高炉内衬炉体冷却Design of Long Life BFABSTRACTHas a long history of BF ironmaking, is the main way of ironmaking，BF campaign life is continuously increased as unceasing development of iron making technology.It is being used more and more abroad. The long campaign technologies of blast furnace is one of the most important measures which reduce the iron making production cost and improve the economic profits of Iron and Steel Company. In the design of large BF，the technologies like optimized BF profile，reasonable hearth lining，copper stave，soft water closed circulating cooling system and thin-walled lining etc. were applied to prolong BF campaign life. The basic concept of designing long campaign blast furnace was put forward.In order to adapt to the trend，during designing long campaign blast furnace，the rational; furnace profile，rational furnace lining structure and selection of different refractories for various areas，cooling method and system (including cooler structure and material，cooling water and so on) and concerned aspects must be comprehensively considered.Key Words：Blast furnace life .Blast furnace lining. Furnace cooling目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章文献综述 01.1我国高炉炼铁发展现状 01.2高炉概述 (2)1.2.1高炉本体概括 01.2.2高炉冶炼用的原料 (1)1.2.3高炉本体及附属设备 (1)1.2.4高炉炉型的发展现状 (2)1.3高炉炉底、炉缸对高炉长寿的影响 (3)1.3.1高炉长寿概述 (3)1.3.2 炉缸、炉底侵蚀的特征及原因 (3)1.3.3 炉腹、炉腰侵蚀的原因 (4)1.3.4 减少炉缸炉底侵蚀措施 (4)1.3.5 减少炉腹炉身侵蚀措施 (5)1.3.6陶瓷杯与热压小炭块的比较 (6)1.4高炉冷却设备对高炉长寿的影响 (6)1. 4. 1高炉冷却 (6)第二章高炉物料平衡计算 (9)2.1.原料条件 (10)2.2 矿石成分的补齐计算 (13)2.2.1烧结矿中成分的补齐计算 (13)2.2.2 球团矿中成分的补齐计算 (13)2.2.3 生矿成分的补齐计算 (14)2.3 矿石成分的平衡计算 (15)2.3.1 烧结矿平衡计算 (15)2.3.2 球团矿平衡计算 (16)2.3.3 生矿平衡计算 (17)2.4 配料计算 (18)2.4.2 使用熔剂时的配料计算 (19)2.5物料平衡计算 (23)2.5.1 鼓风量的计算 (23)2.5.2 煤气组分及煤气量的计算 (24)2.5.3煤气中水量计算 (26)2.5.4考虑炉料的机械损失后的实际入炉量 (26)2.6 高炉热平横计算 (27)2.6.1全炉热平衡计算(第二种) (27)2.6.2 高温区热平衡 (31)2.7 炼铁焦比计算 (33)第三章2500m3高炉炉体设计 (36)3.1 高炉内型设计 (36)3.1.1炉形设计 (37)3.1.2炉容校核，高径比校核Hu/D及h4/Hu (39)3.2高炉耐火材料 (41)3.2.1 高炉各部位耐火材料的选择 (41)3.3 高炉炉体设备设计 (42)3.3.1 炉体冷却设备设计 (42)3.3.1.1 高炉炉底及炉缸 (42)3.3.1.2 炉腹至炉身中下部 (42)3.3.1.3 炉身中上部 (43)3.3.2高炉冷却水设计 (45)3.3.3风口、铁口及炉底冷却设备的设计 (48)3.3.3.1风口设计 (48)3.3.3.3 炉底冷却设备 (50)3.4 炉壳设计 (50)3.5 高炉附属设备 (53)参考文献 (58)附表 (59)致谢 (67)第一章文献综述1.1我国高炉炼铁发展现状在经济发展的“新常态”下，钢铁行业正处于适应新常态之中转型升级、提质增效的重要阶段，技术创新对产业发展的支撑和引领作用日益突出。
高炉炉型设计
目录1 1 高炉配料.......................................................................................高炉配料 (1)1.1 1.1 原料条件..............................................................................原料条件 (1)1.2 1.2 根据铁平衡求铁矿石需要量......................................................根据铁平衡求铁矿石需要量......................................................2 1.3 1.3 终渣成分..............................................................................终渣成分..............................................................................2 1.4 1.4 生铁成分校核........................................................................生铁成分校核........................................................................3 2 2 物料平衡.......................................................................................物料平衡 (4)2.1 2.1 根据碳平衡计算风量...............................................................根据碳平衡计算风量...............................................................4 2.1.1 2.1.1 风口前燃烧的碳含量风口前燃烧的碳含量C 风 ......................................................4 2.1.2 2.1.2 风量计算风量计算风量计算 ................................................................................................................................................4 2.2 2.2 煤气成分及数量计算...............................................................煤气成分及数量计算...............................................................4 2.3 2.3 编制物料平衡表.....................................................................编制物料平衡表.....................................................................6 3 3 热平衡..........................................................................................热平衡 (7)3.1 3.1 第一总热平衡计算..................................................................第一总热平衡计算..................................................................7 3.1.1 3.1.1 热量收入...........................................................................热量收入...........................................................................7 3.1.2 3.1.2 热量支出...........................................................................热量支出...........................................................................7 3.2 3.2 热平衡指标...........................................................................热平衡指标 (10)4 22003高炉炉型设计高炉炉型设计 (11)4.1 4.1 原始条件..............................................................................原始条件..............................................................................11 4.2 4.2 炉缸尺寸..............................................................................炉缸尺寸..............................................................................11 4.3 4.3 死铁层厚度...........................................................................死铁层厚度...........................................................................11 4.4 4.4 炉腰直径、炉腹角、炉腹高度...................................................炉腰直径、炉腹角、炉腹高度...................................................11 4.5 4.5 炉喉直径、炉喉高度...............................................................炉喉直径、炉喉高度...............................................................12 4.6 4.6 炉身角、炉身高度、炉腰高度...................................................炉身角、炉身高度、炉腰高度...................................................12 4.7 4.7 校核炉容..............................................................................校核炉容..............................................................................12 5 5 结论.............................................................................................结论.............................................................................................14 参考文献 (15)1 1 高炉配料高炉配料1.1 1.1 原料条件原料条件（1）原料成分）原料成分表1 1 原料成分（原料成分（原料成分（%%）原料原料 Fe Mn P S Fe 2O 3 FeO MnO 2 MnO CaO 烧结矿烧结矿天然矿天然矿 混合矿混合矿 55.93 60.52 56.620.093 0.158 0.1030.052 0.022 0.0480.029 0.176 0.05170.58 70.01 70.498.32 14.60 9.26— 0.25 0.040.12 — 0.1010.30 0.57 8.84续上表续上表 原料原料 MgO SiO 2 Al 2O 3 P 2O 5 FeS 2 FeS SO 2 烧损CO 2 合计合计 烧结矿烧结矿 天然矿天然矿 混合矿混合矿 2.570.58 2.275.57 11.426.451.20 1.05 1.180.12 0.05 0.11— 0.33 0.050.08 — 0.07— — —1.14 1.14 1.14100.00 100.00 100.00（2）焦炭成分）焦炭成分表2 2 焦炭成分（焦炭成分（焦炭成分（%%）固定碳固定碳灰分12.27挥发分0.91SiO 2 Al 2O 3 CaOMgOFeOFeSP 2O 5CO 2COCH 4H 2N 285.52 6.16 4.71 0.52 0.16 0.65 0.05 0.02 0.33 0.33 0.04 0.05 0.16续上表续上表有机物，有机物，1.30 1.30合计合计 全S 游离水游离水 H 2 N 2 S 0.40 0.400.50100.000.523.50（3）喷吹物成分）喷吹物成分表3 3 喷吹物成分（喷吹物成分（喷吹物成分（%%）品种品种 C H 2O 2H 2ON 2S灰分，灰分，12.27 12.27合计合计SiO 2 Al 2O 3 CaOMgOFeO煤粉煤粉77.524.36 4.00 0.77 0.43 0.65 7.62 3.33 0.58 0.29 0.45 100.00（4）预定生铁成分：炼钢铁）预定生铁成分：炼钢铁表4 4 生铁成分生铁成分生铁成分成 分 Si Mn S P C Fe 合计合计 %0.350.090.030.084.4595.00100.00（5） 各种元素分配表各种元素分配表表5 5 各种元素分配表各种元素分配表各种元素分配表元 素素 Fe Mn P S 生 铁铁 炉 渣渣 煤 气气0.9970.003 00.5 0.5 0 1.0 0 00.06（6）配矿比：）配矿比： 烧结矿：天然矿烧结矿：天然矿=85:15=85:15=85:15，配成混合矿。
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。
高炉本体设计高炉冷却设备
七. 水冷炉底
•1. 结构： • 水冷管中心线以下埋在耐火混凝 土基墩中，中心线以上为碳素捣固层， 水冷管为φ40×10mm，炉底中心部位 管间距200～300mm，边缘较疏为 350～500mm，水冷管两端伸出炉壳 外50～100mm。
高炉本体设计高炉冷却设备
•2516m3高炉水冷炉底高结炉本构体图设计高炉冷却设备
• 大型高压高炉多采用炉底封板， 水冷管的位置有两种： •①水冷管设置在封板以上：在炉壳上 开孔将降低炉壳强度和密封性，但冷却 效果好；
•②水冷管设置在封板以下：对炉壳没 有损伤，但冷却效果差。
•宝钢1号高炉采用后一种结构。
高炉本体设计高炉冷却设备
3.3.4 冷却设备的工作制度
•概念： • 冷却设备的工作制度，即制定和控 制冷却水的流量、流速、水压和进出水 的温度差等。
高炉本体设计高炉冷却设备
•（2）安装：镶砖冷却壁紧靠炉衬。 •（3）结构型式： • 普通型、上部带凸台型和中间带 凸台型。
•（4）凸台冷却壁的优点：
•①凸台部分除起冷却作用外，还起到 支撑上部砌砖的作用 ；
•②延长炉衬寿命。中间带凸台的冷却 壁更优越。
高炉本体设计高炉冷却设备
•（5）新日铁第三代和第四代冷却壁： • 结构见图
高炉本体设计高炉冷却 设备
2021/1/4
高炉本体设计高炉冷却设备
3.3.1 冷却设备的作用
•（l）保护炉壳。 •（2）对耐火材料的冷却和支承。 •（3）维持合理的操作炉型。 •（4）促成炉衬内表面形成渣皮，代替 炉衬工作，延长炉衬寿命。
高炉本体设计高炉冷却设备
3.3.2 冷却介质
1. 冷却介质：
2.
水——水冷
高炉本体设计
高炉炼铁综合计算及高炉本体设计目录前言 (3)摘要 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章高炉炼铁综合计算 .. (5)1.1 原始条件 (5)1.2 工艺计算 (8)1.2.1 配料计算 (8)1.2.2 物料平衡 (13)1.2.3 热平衡计算 (19)1.2.3.2 热平衡表 (24)m的高炉本体设计 (26)第二章有效容积127532.1 技术经济指标确定 (26)2.2 高炉内型尺寸计算 (26)2.2 炉衬材质及厚度 (29)2.2.1炉底衬砖的设计 (29)2.2.2炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑 (30)2.2.3炉身上部和炉喉砌筑 (30)2.3高炉冷却 (30)2.3.1冷却的目的和意义 (32)2.3.2高炉冷却介质 (32)2.3.3冷却设备 (32)2.4炉体钢结构 (33)2.4.1炉体钢结构 (33)2.4.2炉壳 (34)2.5 高炉基础 (34)结论 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
谢辞 . (37)参考文献 (38)前言高炉炼铁是以铁矿石（天然富矿、烧结矿、球团矿）为原料，以焦炭、煤粉、重油、天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为熔剂，在高炉内通过燃料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程获得生铁。
其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。
为实现优质、低耗、高产和延长炉龄，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。
现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一种综合生产装置。
第三章 高炉本体设计(炉型)1
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：1.10 ～1.15； 中型1.15 ～1.25； 小型高炉1.25～1.5 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。
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。
高炉内型变化情况表
Hu/D 高炉容积/m3 1000～2000 300～1000 ＜300
20世纪70～80年代
＜2.9 2.9～3.5 ＞3.5
20世纪90年代以后
2.5～2.7 2.7～3.2 ＞3.2
3 高炉本体设计
3.1 炉型 3.1.1 高炉五段炉型 1）炉型及其意义： 牵涉到高炉冶炼顺行，还与高炉冶炼能量消耗有 关，高炉寿命的长短。 2）五段炉型(尺寸要素是约定俗成) 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。 我国高炉内型尺寸的表示方法(P76) 五段炉型是适应炉料变化，T↑―V↑，T煤气↓― V↓
3 高炉本体设计
高炉本体包括炉型（形）--工作空间；炉衬（耐火材 料）；冷却；金属结构（炉壳、支柱）；高炉基础。 目前高炉本体发展方向
1）炉型向大型横向发展
2）炉衬由单一陶瓷质向陶瓷质和碳质耐火材料综
合结构发展
3）高炉冷却设备不断改进，贯流式风口，软水密 闭循环广泛使用
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
第三章 高炉本体设计(炉型)1资料
3.近代高炉
3 高炉本体设计
原始高炉炉型
1-中国；2-德国；3-英国(P75)
近代高炉炉型（1：500）
1-攀钢高炉，V有1000m3，H有/D=3.05；2-本钢高炉，V有2000m3，H有/D=2.68； 3-日本鹿岛，V有5050m3，H有/D=1.95(P75)
3.1.2 炉型尺寸的确定 2）d、h1
①炉缸作用： ②d的确定 J-燃烧强度；J=24～28t/(m2·d) 法一： A J Vu I 1 d 2 J Vu I d 1.13 Vu I 4 J 2 J=1.0～1.20t/(m ·h) 设计时往小取，高炉强化留有余地，J↓→d↑ i ：30 ～ 50 t/(m2·h) I Vu
3 高炉本体设计
高炉本体包括炉型（形）--工作空间；炉衬（耐火材 料）；冷却；金属结构（炉壳、支柱）；高炉基础。 目前高炉本体发展方向
1）炉型向大型横向发展
2）炉衬由单一陶瓷质向陶瓷质和碳质耐火材料综
合结构发展
3）高炉冷却设备不断改进，贯流式风口，软水密 闭循环广泛使用
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
3 高炉本体设计
3.1 炉型 3.1.2 炉型尺寸的确定 1）Vu、Hu
内容积：料线到铁口中心线之间的距离。 工作容积：料线到风口中心线之间的距离。 Hu大，可以延长煤气与炉料的接触时间，有利于煤气的热 能和化学能的充分利用；煤气流穿过料柱的阻力大，不利于 高炉顺行。 Hu 过大，可增大煤气流穿过料柱的阻力，不利于高炉顺行。