第三章高爐本體設(shè)計(jì)(爐型)1

1、3 高爐本體設(shè)計(jì)高爐本體高爐本體包括爐型（形）-工作空間；爐襯（耐火材料）；冷卻；金屬結(jié)構(gòu)（爐殼、支柱）；高爐基礎(chǔ)。目前高爐本體發(fā)展方向目前高爐本體發(fā)展方向F1）爐型向大型橫向發(fā)展F2）爐襯由單一陶瓷質(zhì)向陶瓷質(zhì)和碳質(zhì)耐火材料綜合結(jié)構(gòu)發(fā)展F3）高爐冷卻設(shè)備不斷改進(jìn)，貫流式風(fēng)口，軟水密閉循環(huán)廣泛使用1一爐底耐火材料：2一爐殼；3一爐內(nèi)磚襯生產(chǎn)后的侵蝕線；4一爐喉鋼磚，5一爐頂封蓋；6一爐體磚襯；7一帶凸臺鑲磚冷卻壁；8一鑲磚冷卻壁；9一爐底碳磚；10一爐底水冷管；11一光面冷卻壁3.1 高爐爐型高爐爐型v密閉的高爐本體是冶煉生鐵的主體設(shè)備。它是由耐火材料砌筑成豎式圓筒形，外有鋼板爐殼加固密封，內(nèi)嵌

2、冷卻設(shè)備保護(hù)。3 高爐本體設(shè)計(jì)3 高爐本體設(shè)計(jì)一、爐型的發(fā)展過程一、爐型的發(fā)展過程v高爐爐型是指高爐爐型是指高爐內(nèi)部工作空間剖面的形狀。（即通過高爐中心線的剖面輪廓）1.1.無型階段無型階段 2.2.大腰階段大腰階段爐腰尺寸過大的爐型。爐腰尺寸過大的爐型。 爐缸和爐喉直徑小，有效高度低，而爐腰直徑很大。爐缸和爐喉直徑小，有效高度低，而爐腰直徑很大。 3.3.近代高爐近代高爐 3 高爐本體設(shè)計(jì)原始高爐爐型 1-中國；2-德國；3-英國(P75)近代高爐爐型（1：500）1-攀鋼高爐，V有1000m3，H有/D=3.05；2-本鋼高爐，V有2000m3，H有/D=2.68；3-日本鹿島，V有505

3、0m3，H有/D=1.95(P75)高爐容積/m3Hu/D20世紀(jì)7080年代20世紀(jì)90年代以后100020002.92.52.730010002.93.52.73.23003.53.2高爐內(nèi)型變化情況表3 高爐本體設(shè)計(jì)3.1 爐型3.1.1 高爐五段爐型1）爐型及其意義： 牽涉到高爐冶煉順行，還與高爐冶煉能量消耗有關(guān)，高爐壽命的長短。2）五段爐型(尺寸要素是約定俗成) 高爐內(nèi)型從下往上分為爐缸、爐腹、爐腰、爐身爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉和爐喉五個部分，該容積總和為它的有效容積有效容積，反映高爐所具備的生產(chǎn)能力。 五段爐型是適應(yīng)爐料變化，TV，T煤氣 V我國高爐內(nèi)型尺寸的表示方法(P76)

4、Dd風(fēng)口中心線渣口中心線鐵口中心線Hufzhh012345hhhhhhd1Hu有效高度；有效高度；h0死鐵層厚度；死鐵層厚度；h1爐缸高度；爐缸高度；h2爐腹高度；爐腹高度；h3爐腰高度；爐腰高度；h4爐身高度；爐身高度；h5爐喉高度；爐喉高度；hf風(fēng)口高度；風(fēng)口高度；hz渣口高度；渣口高度；d爐缸直徑；爐缸直徑；D爐腰直徑；爐腰直徑；d1爐喉直徑；爐喉直徑；爐腹角；爐腹角；爐身角；爐身角；圖31 五段式高爐內(nèi)型圖3 高爐本體設(shè)計(jì)3.1 爐型3.1.2 爐型尺寸的確定1）Vu、Hu Vu:根據(jù)任務(wù)確定， 現(xiàn)在：大型1000m3，中小型1500m3按23個鐵口 巨型設(shè)4個鐵口，60,120 風(fēng)口

5、數(shù)=2(d+1）；保證風(fēng)口間距s=1.11.5m =2(d+2)大型； =3d巨型（4000m3）sdnS 取值在取值在1.11.6m之間之間, 風(fēng)口數(shù)目一般取偶數(shù)。風(fēng)口數(shù)目一般取偶數(shù)。 3 高爐本體設(shè)計(jì)3.1 爐型3.1.2 爐型尺寸的確定h0 h0鐵口中心線到爐底砌磚表面表面之間的距離。 h0有加厚的趨勢。新設(shè)計(jì)高爐的死鐵層厚度新設(shè)計(jì)高爐的死鐵層厚度h0=0.2d。作用：v（1）殘留的鐵水可隔絕鐵水和煤氣對爐底的沖刷侵蝕，保護(hù)爐底；v（2）熱容量可使?fàn)t底溫度均勻穩(wěn)定，消除熱應(yīng)力的影響；v（3）穩(wěn)定渣鐵溫度。3 高爐本體設(shè)計(jì)3.1 爐型3.1.2 爐型尺寸的確定3）爐腹、爐腰尺寸爐腹在爐缸上

6、部，呈倒截圓錐形。爐腹在爐缸上部，呈倒截圓錐形。v爐腹的結(jié)構(gòu)尺寸是爐腹高度和爐腹角。爐腹的結(jié)構(gòu)尺寸是爐腹高度和爐腹角。v爐腹高度由下式計(jì)算爐腹高度由下式計(jì)算 ：vh2=3.03.6m 爐腹安一段冷卻壁v爐腹角爐腹角一般為一般為7983，v過大過大阻損小，風(fēng)口煤氣上爐墻,不利于煤氣分布并破壞穩(wěn)定的不利于煤氣分布并破壞穩(wěn)定的渣皮保護(hù)層；渣皮保護(hù)層；v過小則增大對爐料下降的阻力，不利于高爐順行過小則增大對爐料下降的阻力，不利于高爐順行,煤氣離爐墻遠(yuǎn)。tgdDh22（1）爐腹的形狀適應(yīng)了爐料熔化滴落后體積的收縮，）爐腹的形狀適應(yīng)了爐料熔化滴落后體積的收縮，穩(wěn)定下料速度。穩(wěn)定下料速度。（2）可使高溫煤氣

7、流離開爐墻，既不燒壞爐墻又有）可使高溫煤氣流離開爐墻，既不燒壞爐墻又有利于渣皮的穩(wěn)定。利于渣皮的穩(wěn)定。（3）燃燒帶產(chǎn)生大量高溫煤氣，氣體體積激烈膨脹，）燃燒帶產(chǎn)生大量高溫煤氣，氣體體積激烈膨脹，爐腹的存在適應(yīng)這一變化。爐腹的存在適應(yīng)這一變化。爐腹作用：爐腹作用：3 高爐本體設(shè)計(jì)3.1 爐型3.1.2 爐型尺寸的確定3）爐腹、爐腰尺寸 DD/dd 一般爐腰直徑（D）與爐缸直徑（d）有一定比例關(guān)系，D/d取值： 大型：1.10 1.15； 中型1.15 1.25； 小型高爐1.251.5 h3一般取值13m，爐容大取上限，設(shè)計(jì)時可通過調(diào)整爐腰高度修定爐容。 （1）爐腰處恰是冶煉的軟熔帶，透氣性變差

8、，）爐腰處恰是冶煉的軟熔帶，透氣性變差，爐腰的存在擴(kuò)大了該部位的橫向空間，改善了透爐腰的存在擴(kuò)大了該部位的橫向空間，改善了透氣條件。氣條件。 （2）在爐型結(jié)構(gòu)上，起承上啟下的作用，使?fàn)t）在爐型結(jié)構(gòu)上，起承上啟下的作用，使?fàn)t腹向爐身的過渡變得平緩，減小死角。腹向爐身的過渡變得平緩，減小死角。 作用：作用：爐腹上部的圓柱形空間為爐腰，是高爐爐型中直徑最大的部位。爐腹上部的圓柱形空間為爐腰，是高爐爐型中直徑最大的部位。3 高爐本體設(shè)計(jì)3.1 爐型3.1.2 爐型尺寸的確定3）爐腹、爐腰尺寸Hu/D:指高爐有效高度與高爐爐腰直徑之比值。大型：2.5 3.12.0巨型（矮胖）中型：2.9 3.5小型：3

9、.7 4.5（過去細(xì)長） Hu/D 大，煤氣利用好，K不利于順行，小高爐 Hu/D 小，煤氣利用不好，K有利于順行，大高爐3 高爐本體設(shè)計(jì)3.1 爐型3.1.2 爐型尺寸的確定4）爐身、爐喉尺寸v爐身呈正截圓錐形。作用： v（1）適應(yīng)爐料受熱后體積的膨脹，有利于減小爐料下降的摩擦阻力，避免形成料拱。v（2）適應(yīng)煤氣流冷卻后體積的收縮，保證一定的煤氣流速。v（3）爐身高度占高爐有效高度的5060，保障了煤氣與爐料之間傳熱和傳質(zhì)過程的進(jìn)行。 一般取值為一般取值為81.585.5之間。大高爐取小值，之間。大高爐取小值，中小型高爐取大值。中小型高爐取大值。例如：小高爐例如：小高爐 =8485巨型強(qiáng)調(diào)順

10、行，巨型強(qiáng)調(diào)順行， 小，例如，小，例如，40005000m3高爐高爐角取值為角取值為81.5左右，前蘇聯(lián)左右，前蘇聯(lián)5580m3高爐高爐角取值角取值 根據(jù)爐料情況，粉末多或爐料膨脹大；取小些。 174279 爐身角：爐身角：爐身高度爐身高度 ：tgdDh2143 高爐本體設(shè)計(jì)3.1 爐型3.1.2 爐型尺寸的確定4）爐身、爐喉尺寸v爐喉呈圓柱形。作用：承接爐料，穩(wěn)定料面，保證爐料合理分布。v爐喉直徑與爐腰直徑比值 d1/D取值在0.640.73之間。 vd1d1/D=0.64(中小型) 0.73（大型） h5： 大型2.0 3.0m,滿足布料； 中型1.52.0m； 小型： 0.61.5m；3

11、.1.3 爐型設(shè)計(jì)與計(jì)算爐型設(shè)計(jì)與計(jì)算 （1）設(shè)計(jì)爐型：按照設(shè)計(jì)尺寸砌筑的爐型；）設(shè)計(jì)爐型：按照設(shè)計(jì)尺寸砌筑的爐型；（2）操作爐型：指高爐投產(chǎn)后，工作一段時）操作爐型：指高爐投產(chǎn)后，工作一段時間，爐襯被侵蝕，高爐內(nèi)型發(fā)生變化后的爐型；間，爐襯被侵蝕，高爐內(nèi)型發(fā)生變化后的爐型；（3）合理爐型：指冶煉效果較好，可以獲得）合理爐型：指冶煉效果較好，可以獲得優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)和長壽的爐型，具有時間性優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)和長壽的爐型，具有時間性和相對性。和相對性。 名詞概念：名詞概念： 由給定的產(chǎn)量確定爐容，根據(jù)建廠的冶煉由給定的產(chǎn)量確定爐容，根據(jù)建廠的冶煉條件，尋找條件相似，爐容相近，各項(xiàng)生產(chǎn)技條件，尋找條

12、件相似，爐容相近，各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)較好的合理爐型作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。經(jīng)過術(shù)指標(biāo)較好的合理爐型作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。經(jīng)過幾次修訂參數(shù)和計(jì)算，確定較為合理的爐型。幾次修訂參數(shù)和計(jì)算，確定較為合理的爐型。目前，設(shè)計(jì)高爐多采用這種方法。目前，設(shè)計(jì)高爐多采用這種方法。 1. 比較法：比較法：計(jì)算法即經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)法。計(jì)算法即經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)法。 計(jì)算時可選定某一關(guān)系式，算出某一主計(jì)算時可選定某一關(guān)系式，算出某一主要尺寸，再根據(jù)爐型中各部位尺寸間的關(guān)系要尺寸，再根據(jù)爐型中各部位尺寸間的關(guān)系式作爐型計(jì)算，最后校核爐容，修定后確定式作爐型計(jì)算，最后校核爐容，修定后確定設(shè)計(jì)爐型。設(shè)計(jì)爐型。 2. 計(jì)算法：計(jì)算法：大型高爐：

13、大型高爐： 2 . 044. 6uuVH45. 032. 0uVd 適應(yīng)于我國適應(yīng)于我國5070年代年代10002000m3高高爐的基本情況，爐型為瘦長型。爐的基本情況，爐型為瘦長型。 經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 ：中小型高爐：中小型高爐： 256. 005. 4uuVH37. 0564. 0uVd 這兩個公式基本適應(yīng)于我國這兩個公式基本適應(yīng)于我國5060年年代中小型高爐狀況。代中小型高爐狀況。 高爐爐型高爐爐型計(jì)算計(jì)算設(shè)計(jì)年產(chǎn)制鋼生鐵設(shè)計(jì)年產(chǎn)制鋼生鐵280萬噸的高爐車間萬噸的高爐車間（1）確定年工作日：）確定年工作日： )(2.8069347102804tP總)(347%95365天日產(chǎn)量：日產(chǎn)量：（

14、2）定容積：）定容積：dmtV30.2)(40352tPP總)(20180 .240353mPVVu每座高爐容積：每座高爐容積：每座高爐日產(chǎn)量：每座高爐日產(chǎn)量：選定高爐座數(shù)為選定高爐座數(shù)為2座，利用系數(shù)座，利用系數(shù)（3）爐缸尺寸：）爐缸尺寸：dmtI395.0hmti205.1燃)(83. 905. 1201895. 023. 023. 0miVIdu燃md8 . 975.268.9420182AVu合理合理22 228校核：校核：?。喝。簞t：則：燃燒強(qiáng)度：燃燒強(qiáng)度：選定冶煉強(qiáng)度：選定冶煉強(qiáng)度：爐缸直徑：爐缸直徑：渣口高度：渣口高度： 64. 18 . 91 . 755. 010403520.

15、 127. 127. 122dNCbPhz鐵mhz7 . 1取取爐缸高度：爐缸高度：風(fēng)口高度：風(fēng)口高度： 03. 356. 07 . 1khhzfmhf0 . 3取取風(fēng)口數(shù)目：風(fēng)口數(shù)目： 6 .23) 28 . 9 (2) 2( 2dn個24n取取風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸：風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸：選?。哼x?。?a=0.5m)( 5 . 35 . 00 . 31mahhf則爐缸高度：則爐缸高度：（4）死鐵層厚度）死鐵層厚度mh5 . 10選?。哼x?。海?）爐腰直徑、爐腹角、爐腹高度）爐腰直徑、爐腹角、爐腹高度13.1dD則：則： 07.118 . 913. 1DmD11取取選?。哼x?。?8. 3308022tgdDh

16、選?。哼x?。?080則：則：mh5 . 32校核校核取取83. 58 . 9115 . 3222dDhtg 1 1680：（6）爐喉直徑、爐喉高度）爐喉直徑、爐喉高度 選?。哼x?。?68. 01Dd48. 71168. 01dmd5 . 71mh0 . 25則：則： 取取選?。哼x?。海?）爐身角、爐身高度、爐腰高度）爐身角、爐身高度、爐腰高度選?。哼x取： 8465.168425 . 711214tgtgdDh則：則：mh174取取71. 95 . 711172214dDhtg校核校核 21 784選?。哼x?。?56. 2DHumHu16.281156. 2mHu2 .28取取mhhhhHhu2 . 20 . 2175 . 35 . 32 .2854213求得：求得： 則：則：校核爐容：校核爐容：3212101.2645 . 38 . 944mhdV爐腹體積：爐腹體積： 322222265.297)8 . 98 . 91111(5 . 312)(12mdDdDhV爐缸體積：爐缸體積：爐腰體積：爐腰體積： 3222308.2092 . 21144mhDV爐身體積：爐身體積： 32221124404.1156)5 . 75 . 71111(171