高炉炉体设计说明书

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1、学校代码：10128学 号：201120411032题目：年产炼钢生铁550万吨的高炉车间的高炉炉体设计学生姓名：王卫卫学院：材料科学与工程班级：冶金112指导教师：代书华2014年 12月 29日内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：冶金工程课程设计学院：材料科学与工程班级：冶金11-2学生姓名：王卫卫学号： 201120411032指导教师： 代书华一、题目年产铁水量550万吨的高炉炉体设计二、目的与意义1. 通过课程设计，巩固、加深和扩大在冶金工程专业课程及相关课程教育中所学到的知识， 训练学生综合运用这些知识去分析和解决工程实际问题的能力。2. 学习冶金炉设计的一般方法，了解和

2、掌握常用冶金设备或简单冶金设备的设计方法、设计 步骤，为今后从事相关的专业课程设计、毕业设计及实际的工程设计打好必要的基础。3. 使学生在计算、制图、运用设计资料，熟练有关国家标准、规范、使用经验数据、进行经 验估算等方面受全面的基础训练。三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）31、设计年产炼钢生铁550万吨的高炉车间的高炉炉型，高炉2座，高炉工作日347d，冶炼强度1=0.91.2t/（md），高炉有效利用系数 n =2.0t/（m3id）,燃烧强度i=1.1t/m3d2、高炉炉容校核误差V 1%3、完成高炉的纵向剖面图、俯视图、风口布置图和风口结构剖面图，要求完

3、成图纸二张。4、图纸要求整洁、干净，图形线条准确，清晰四、工作内容、进度安排课程设计可分为以下几个阶段进行。2014.12.22 2014.12.28 查阅相关资料。2014.12.29 2015.1.11计算、画图、设计说明书的完成。2015.1.12 2015.1.16 图纸，设计说明书的完善。五、主要参考文献1 郝素菊等编.高炉炼铁设计原理.北京：冶金工业出版社，1992.2 周传典等编.高炉炼铁生产技术手册.北京：冶金工业出版社，2002.3 朱苗勇主编.现代冶金学.北京：冶金工业出版社，2005.4刘麟瑞等编.冶金炉料手册（第2版）.北京：冶金工业出版社，2005.审核意见系（教研室

4、）主任（签字）指导教师下达时间年指导教师签字：月日摘要本设计主要从高炉炉型设计、炉衬设计、高炉冷却设备的选择、风口及出铁 口的设计。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。高炉 的横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，高炉的壳内砌耐火砖内衬。同时为 了实现优质、低耗、高产、长寿炉龄和对环境污染小的方针设计高炉，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。在设计高炉炉体时，根据技术经济指标 对高炉炉体尺寸进行计算确定炉型。对耐火砖进行合理的配置，对高炉冷却设备 进行合理的选择、对风口及出铁口进行合理的设计。

5、目录第一章文献综述14. 国内外高炉发展现状 15. 我国高炉发展现状16. 高炉发展史27. 五段式高炉炉型4第二章高炉炉衬耐火材料 52014.12.23高炉耐火材料性能评价方法的进步 52014.12.24高炉炉衬用耐火材料质量水平分析 52014.12.25陶瓷杯用砖 72014.12.26炉腹、炉身和炉腰用砖 7第三章高炉炉衬82014.12.30炉衬破坏机理 82014.12.31高炉炉底和各段炉衬的耐火材料选择和设计 9第四章高炉各部位冷却设备的选择1.1.2015.1.13冷却设备的作用 1.1.2015.1.14炉缸和炉底部位冷却设备选择 1.1.2015.1.15炉腹、炉腰

6、和炉身冷却设备选择 1.1.第五章高炉炉型设计135.1炉型设计要求135.2炉型设计方法135.3主要技术经济指标145.4设计与计算145.5校核炉容16参考文献17第一章文献综述8. 国内外高炉发展现状在近年来钢铁产业竞争日益加剧的形势下，京都议定书和哥本哈根协议将引领钢铁行业未来走向绿色环保的低碳型产业。我国近年推出的钢铁产 业发展政策中规定高炉炉容在 300 m3以下归并为淘汰落后产能项目，且仍存 在扩大小高炉容积的淘汰范围的趋势。同时国内钢铁产业的快速发展均加速了世 界和我国高炉大型化的发展进程。由于大型化高炉具备的单位投资省、效能高和 成本低等特点，从而有效地增强了其竞争力。最近

7、二十年来，日本和欧盟区的在役高炉座数由 1990年的65座和92座下 降到28座和58座，下降幅度分别为56. 9%和37%，但是高炉的平均容积却分 一3 一3 .一一3 一3.一、-一别由1 558 m 和1 690 m 上升到4 157 m 和2 063 m，上升幅度为1668%和 22%,这基本代表了国外高炉大型化的发展状况。在国内，伴随国内市场与国际市场的接轨和环保标准的不断提高，国内小高炉的竞争力明显弱化，相反具备相对占地小、污染物排放少和生产成本低的大型 高炉优势日益突出，受到国内钢铁企业的高度关注和青睐。9. 我国高炉发展现状我国高炉大型化的发展模式与国外基本相近，主要是采取新建

8、大型高炉、以 多座旧小高炉合并成大型高炉和高炉大修扩容等形式来推动着高炉的大型化发 展。据不完全统计，我国自2004年以来相继建成投产的3 200 m3级 15 座，4 000 3级8座，5000 m3级3座，且有越来越大的趋势。万方目前，河北迁钢和山东 m济钢等企业也正在建设4000 m3级高炉，近来宝钢湛江和武钢防城港项目也在规划筹建5500 m3级超大型高炉。我国高炉大型化的标准主要是依据高炉容积的大小来划分的，且衡量标准也由过去的1000 m3提高到2000 m3，甚至更大。虽然大型化高炉相对于小高炉存在着生产率高、生产稳定、指标先进和成本低等显著的优点，但是对于我国高炉大型化的发展状

9、况，我们仍然需要科学客观地看待。高冶炼强度、高富氧喷煤比和长寿命化作为大型高炉操作的主要优势受到大 家越来越高的热情关注和青睐，但是高炉大型化作为一项系统工程，它在立足自 身条件的基础上仍需要匹配的炼钢、 烧结和炼焦等工序平衡能力的综合系统，因此，我国钢铁企业在走高炉大型化发展的道路上，需要依据自身所具备的技术、设备、资源条件和钢铁流程的综合平衡状况进行选择性定位。只有建成符合企业自身条件的大型化高炉，才能真正实现 “优质、高效、稳定和长寿”的大型高炉预 期目标。10.高炉发展史如图1.1原始形高炉炉型，当时工业不发达，高炉冶炼以人力、畜力、风力、 水力、鼓风等等，当时鼓风能力很弱，为了确保整

10、个炉缸截面获得高温，炉缸直 较小；冶炼基本上以木炭或者无烟煤为燃料，机械强度低的不能再低了，为了避 免在高炉下部压碎而影响料柱透气性，所以原始高炉高度很小，使人力装料方便 并且能够将炉料装入炉喉中心， 炉喉直径也相当的小，而大的炉腰直径减小了烟 气外流速度，因此延长了烟气在炉内停留时间，起到焖住炉内热量的作用。所以， 炉缸和炉喉直径小，炉身下部炉腹直径大，高度小等，是各国高炉原始炉型的共 同点0915图1.1原始高炉炉型j 0610-18世纪末，煤和蒸汽机使英国的炼铁业彻底的改革，铁的年产量从公元1720 年的2.05万吨（基本上是木炭铁）增加到1806年的25万吨（几乎全是焦炭铁）。 估计，

11、每生产1吨焦炭需煤3.3吨左右，但是，高炉烧焦炭势必增加碳含量，早 期焦炭铁的碳含量在1.0%以上，全部成为灰口铁既石墨铁。高炉的尺寸在18世纪内一直在增大。见图1.2所示。从公元1650年7米左右，到1794年俄国的涅夫扬斯克高炉已增加到 13.5米左右，由于蒸汽鼓风机和焦炭 的使用，炉顶装料装置慢慢实现机械化，高炉内型走向于扩大炉缸炉喉直径，并 向高度方向发展，逐渐形成所见到的近代五段式高炉炉型。全部高炉设有两个以 上的风口，还有一个巨大进步就是采用热风。近代高炉，由于鼓风机能力进一步 的提高，原料燃料处理更加精细，高炉炉型向着“大型横向”发展。最近几年大型钢铁企业多采用3000m3以上的

12、大型高炉。图1.2近代高炉炉型11.五段式高炉炉型效高度：七死铁层厚度: 七炉缸高度： *,炉腹高度： j炉腰高度& 如炉身Aft*炉喉高度：hf风LI高度： 札门高度； rf炉缸直径, D炉腰宜径； di炉唯直径：a炉腹角I。炉身角;图1.3五段式高炉第二章高炉炉衬耐火材料12. 高炉耐火材料性能评价方法的进步过去炼铁工作者对高炉耐火材料性能的要求仅限于一些常规性能，如 对炭砖仅要求灰份、耐压强度、体积密度、气孔率等指标，对陶瓷耐火材料仅要 求化学成分、耐火度、荷重软化温度、显气孔率、体积密度、耐压强度、重烧线 变化率等指标。我们在研究炭砖时发现，我国上世纪60年代生产的普通炭砖，如果只看其

13、常规性能，如气孔率、体积密度、强度、灰份等指标，比国外的优质 炭砖并不差。如果进一步对导热系数、抗碱性、微气孔指标进行对比，就发现国 产炭砖的差距很大。这使我们认识到这些特殊性能应作为评价高炉耐火材料优劣 的重要标准。对于高炉耐火材料使用性能的检测方法，武钢已进行了近20年的长期研究。 我们在研究高炉砖衬破损和侵蚀机理的基础上，对高炉耐火材料提出了多项特殊 使用性能要求，并研究出了相应的试验方法，通过原冶金部制定了检验方法标准。 主要的检验方法标准有以下8种：导热系数；抗碱性；抗铁水熔蚀性； 抗炉渣侵蚀性；平均孔径；小于 1“m孔容积率；透气度；抗氧化性。 武钢应用这些检验方法选用高炉耐火材料

14、已有十多年历史，对武钢高炉寿命的提高发挥了重要的作用。这些检验方法目前已在国内得到广泛应用，很多新型优质高炉耐火材料不断地开发出来，有的综合性能已赶上国际先进水平，有些指标甚 至超过了国际先进水平。13. 高炉炉衬用耐火材料质量水平分析高炉炭砖有半石墨炭砖、微孔炭砖、超微孔炭砖、石墨砖和模压小炭砖等。 我们曾对国内外同类炭砖产品进行了使用性能的对比试验，下面是各种炭砖的对比试验结果。2014.12.27半石墨炭砖国产半石墨炭砖和日本 BC-5型半石墨炭砖相比，其导热系数、抗碱性、铁 水熔蚀等性能相当。德国半石墨炭砖的600C导热系数达到18.04 W/m.k，优于一般的国产半石墨炭砖，其它性能则相当。但是，兰州新研制的半石墨炭砖的导 热系数、微气孔指标则已经优于德国同类产品。14. 微孔炭砖国产的普通微孔石墨，包括兰州炭素厂、武彭公司、鲁山炭素厂、科瑞公司 等厂家的产品，其主要性能指标和日本BC-7S碳砖、法国AM-102碳砖已很接近， 国内很多高炉的使用效果较好。例如武钢4号高炉就是使用国内某厂的普通微孔 碳砖，寿命已达到了 10年。15. 超微孔碳砖要使高炉寿命进一步提高到 15-20年，对炭砖应有更高的要求，主要是导 热系数和微气孔指标应该更高。满足以上要求的国外碳砖以日本的 BC-