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1、 冶金单元设计说明书 第15页辽 宁 科 技 学 院（2013届）冶金单元设计说明书题目：设计一座1750m3的高炉本体 专 业：冶金工程班 级：BG091姓 名：冯昊学 号：0711109104指导教师：尹雪亮 目 录1 高炉本体设计41.1 炉型设计要求41.2 炉型设计方法51.3 炉型设计与计算52 高炉炉衬设计92.1炉底的炉衬设计与砌筑92.2炉缸设计与砌筑92.3炉腹炉衬设计102.4炉腰炉衬设计102.5炉身炉衬设计102.6炉喉炉衬设计103 高炉冷却设备113.1冷却设备的作用113.2冷却分类113.3炉底冷却设计113.4炉缸冷却设计113.5炉腹、炉腰及炉身中上部冷却
2、设计123.6炉身上部到炉喉冷却设计124 高炉送风管路134.1 热风围管134.2 送风支管134.3 直吹管144.4 风口装置145 高炉钢结构155.1高炉钢结构15 5.2炉壳155.3炉体框架155.4炉缸炉身支柱、炉腰之圈和支柱坐圈156 高炉基础176.1静负荷176.2动负荷176.3热应力的作用176.4对高炉基础的要求17结论19参考文献20致 谢211 高炉本体设计 图1.1五段式高炉简图1.1 炉型设计要求高炉炉型的合理性，是高炉能实现高产、优质、低耗、长寿的重要条件。合理炉型应该是使炉型能够很好地适应于炉料的顺利下降和煤气流的上升运动。在设计炉型时，尽可能地使设计
3、炉型接近于合理炉型是设计工作者的重要任务和努力方向。炉型设计应当满足下列要求： 1、与原燃料条件和送风制度等操作条件相适应，有利于炉况的顺行； 2、能够燃烧较多数量的燃料，提高冶炼强度，增加生铁产量； 3、有利于煤气的热能和化学能的充分利用降低焦比； 4、适应于采用喷吹等强化操作的新技术。 5、能与炉衬结构及冷却方式配合，易于生成保护性渣皮，防止炉衬的迅速烧坏和侵蚀，有较长的一代寿命。炉型设计的总原则是合理确定炉型各部分尺寸之间的比例。高炉的合理炉型应该满足冶炼强度，降低焦比，有利于炉况顺行和长寿的要求，随着冶炼条件的改善，装备水平和操作水平的提高，高炉内型尺寸逐步向矮胖型发展。另外，高炉鼓风
4、机能够提供高炉冶炼足够的风量和风压，高炉炉顶设备的改进和发展，能够满足高炉炉顶高压操作和各种布料方式的要求，高炉富氧喷吹煤粉，高风湿的使用等等。为高炉大型化和炉型向矮胖型方向发展提供了有利条件。因此，在设计合理炉型，必须综合考虑，保证高炉炉型合理的情况下，更好地适应于炉料顺行和煤气运动。1.2 炉型设计方法由于高炉冶炼过程和工作条件十分复杂，用理论计算方法设计出来的炉型难以满足生产条件。因此，迄今为止炉型设计仍然是采用分析比较和经验公式来计算的，即根据同类型高炉的生产实践数据，对所设计的高炉具体原料和操作条件，进行分析和比较，确定高炉各部分尺寸之间的比例值，进而设计出高炉的经验公式，进行初步计
5、算取值，最后确定出炉型尺寸。炉型设计的总规则是合理确定炉型各部分尺寸之间比例。这是因为炉型各部分尺寸之间的比例是相互影响，相互制约的。片面过分强调扩大或缩小某部分尺寸，都会给高炉生产带来不利影响，并且这些比例关系中的合适比值，是随着炉子有效容积，炉衬结构，原燃料及操作条件的变化而改变的。1.3 炉型设计与计算1.3.1 炉缸尺寸 1、高炉利用系数=2.0t/(md) 2、高炉容积：Vu=1750m 3、每座高炉日产量P= Vu=3500t 4、选定冶炼强度I=0.95t/(md) 5、炉缸截面燃烧强度：i燃 =1.05t/(mh) 则 d=0.23=0.23=9.15m 取d=9.2m 校核
6、Vu/A=1750/(/49.2)=26.34 合理 1.3.2 炉缸高度 1、渣口高度：hz=1.27bP/(NCd铁) 式中：N昼夜出铁次数，10次； 铁铁水比重，7.1t/ m； b生铁波动系数，1.2； C渣口以下炉缸利用系数，一般取0.550.60，炉熔大，渣量大时， 取低值，本高炉为1800 m大型高炉，所以取0.55. hz=1.27bP/(NCd铁) =1.271.23500/（100.557.19.2） =1.61m 取hz=1.6m 2、风口高度：hf= hz/K=1.6/0.55=2.91m 取hf=2.9m K渣口高度与风口高度之比，一般取0.50.6，渣量大取低值，本
7、高炉取 0.55。 3、风口数目：n=2(d+2)=2(9.2+2)=22.4 取n=23个 4、风口结构尺寸：风口尺寸一般取0.350.5m，越大的高炉，风口尺寸越大， 本高炉为1750 m，所以取a=0.45m。 则炉缸高度：h1=hf+a=2.9+0.45=3.35m 取h1=3.4m 1.3.3 死铁层厚度h0=0.2d=0.29.2=1.84m 取h0=1.8m1.3.4 炉腰直径、炉腹角、炉腰高度 在13002000 m的高炉中，D/d为1.151.12，为80.579.5，高 炉的容积越大，D/d越小，越大，所以本高炉取83，D/d取1.1。 则 D=1.19.2=10.12m
8、取D=10.1m 则 =(D-d)tg83/2 =(10.1-9.2)tg83/2 =3.66m 取=3.7m 校核：tg=2 /(Dd) =23.7/(10.1-9.2) =8.22 =83356 1.3.5 炉喉直径、炉喉高度的确定在高炉中，越大的高炉/D比值越大，/D一般为0.680.73，在本高炉中选取0.7. 选取/D=0.7 则 =0.710.1=7.07 m 取=7.1m 炉喉高度过高会使炉料挤紧而影响其下级，过低将会难以满足装料制度调节要求，一般为22.5m为宜，本高炉取=2.4 m 。1.3.6 炉身角、炉身高度、炉腰高度在13002000 m的高炉中，一般在8583.8 之
9、间，高炉越大，越大，选取=85。则 =(D-)tg/2=(10.1-7.07) tg85/2=17.14m 取=17.1m 校核：tg=2/(D) =217.1/(10.1-7.1)=11.4 =845912 在13002000 m的高炉中，Hu/D在2.852.65之间，高炉越大，Hu/D越小，选取Hu/D=2.84则Hu=2.84D=28.68 m 取Hu=28.7m 求得：h3=Hu-h1-h2-h4-h5=2.1m 1.3.7 校核炉容炉缸体积：=d /4 =3.149.23.4/4 =225.90m炉腹体积：=（D+Dd+d）/12 =3.143.7(10.1+10.19.2+9.2
10、 )/12 =270.67m炉腰体积：=D /4 =3.1410.12.1/4 =168.16m炉身体积：=（D+D+）/12 =3.1417.1（10.1+10.17.1+7.1）/12 =1002.87 m炉喉体积：= /4 =3.147.12.4/4 =94.97m高炉容积：Vu= +=1762.57 m误差：V=（Vu- Vu）/ Vu =（1750-1762.57）/1762.57100% =0.7%1%在允许范围内，故炉型设计符合要求。2 高炉炉衬设计2.1炉底的炉衬设计与砌筑1、破坏机理：炉底破损分两个阶段，初期是铁水渗入将砖漂浮而成锅底深坑；在14001600液态渣铁的高温热力
11、作用下，由于炉底砌体温度分布不均匀,导致砌体开裂，特别是采用不同材质的耐火砖时，由于膨胀系数不同，更会导致砌体开裂，由于炉缸铁水温度不同，造成铁水对流；在高温下，渣铁碱金属会对砖衬产生化学侵蚀；炉料重量的1020%和液态渣铁、煤气的经压力作用；开炉初期铁水与炉渣中氧化物、煤气中的二氧化碳、水蒸气对碳砖的氧化。2、使用的耐火材料：采用满铺碳砖砌筑，用泥浆为黏土火泥水泥泥料填充料。3、砌筑方式：满铺碳砖炉底砌筑，碳砖砌筑在水冷管的碳捣层上，有厚缝和薄缝两种连接形式，薄缝连接时，各列赚砌缝不大于2.5mm，厚缝连接时，砖缝为3545mm,缝中以碳素捣料捣固。目前的砌法是碳砖的短缝用薄缝连接，两侧的长缝用厚缝连接。相邻两行碳砖砖缝必须错缝200mm以上。两成碳砖砖缝成90。2.2炉缸设计与砌筑 1、破坏机理： （1）渣铁的流动、炉内渣铁液面的升降，大量的煤气流等高温流体对炉衬的冲刷是主要的破坏因素；（2）化学侵蚀；（3）风口带为最高温度区。风口带是炉内最高温度区域，炉衬经常承受18002400的高温作用，发生蠕动，加上碱金属、锌侵蚀和渣铁冲刷，砖衬很容易损坏，砖缝增大。 2、使用的耐火砖：采用热压碳砖，用炭质填料及热固性炭胶粘结。 3、计算：采用和砖砌筑炉缸高度3.4m,砖厚400mm层数 取8层 剩余用耐火材料填充则=1616块。2.3炉腹炉衬设
