【正文】 數(shù)小，熱穩(wěn)定性好，不易發(fā)生開裂，防止渣鐵滲透 ⑤ 碳和石墨在氧化氣氛中氧化成氣態(tài)， 400℃能被氧化， 500℃時和水氣作用， 700℃開始和 CO2作用，均生成 CO 氣體被損壞。碳化硅在高溫 下也緩慢發(fā)生氧化作用。這些都是碳質耐火材料的主要缺點。 碳硅的優(yōu)點多，所以目前已廣泛用于高爐爐底和爐缸的砌筑，有部分高爐在爐腹及其以上部位也采用碳質耐火材料。 高爐爐襯結構設計 爐底 和 爐缸 爐底 和 爐缸是高爐積存鐵水和爐渣的部位，燃料在風口前燃燒。因此，爐底和爐鋼不僅長期經受著渣，鐵的侵蝕，而且長期經受著高溫的熱負荷作用，工作條件十分惡劣，是影響高爐壽命的最關鍵的部分，國內外在提高耐火磚質量和改造爐底結構形式等方面，都作了大量的探討和研究。 對于本設計，爐底采用綜合爐底結構。在爐底最 下層滿鋪國產大碳磚， 其上面的四周仍砌環(huán)形碳磚，中央砌筑黏土磚或高鋁磚。環(huán)形碳磚可一直砌到渣口中心線 或風口區(qū)域以下，從而爐底厚度較薄。同時，爐缸外側鐵口中心線以下、爐缸爐底交界處緊貼冷卻壁砌筑一定厚度的熱壓小炭塊 磚 NMA， 爐缸壁外側鐵口中心線以上，砌筑國產環(huán)形大塊炭磚 。 最后在爐底爐缸內緣 砌筑陶瓷墊。 爐腹 由于爐腹部位工作條件十分惡劣，開爐后不久耐火磚襯即被侵蝕掉而靠形成的渣皮來維持工作，因此，爐腹部分主要是靠加強冷卻而不是靠增加襯磚的厚度來維持一代爐齡壽命，國內部分高爐的爐腹部分一般采 用一層厚度為 mm345 的粘土磚或高鋁磚，周圍采用鑲磚冷卻壁，只有少數(shù)高爐在爐腹砌碳質耐火材料。高爐爐 腹以上區(qū)域采用磚壁合一、薄內襯 50mm)1( 結構形式，耐火磚襯采用冷鑲方式直接與冷卻壁砌成整體，磚與冷卻壁采用燕尾槽連接，鑄鐵冷卻壁燕尾槽深 5mm7 ，耐火磚凸出壁體表面 50mm1 。冷卻壁上耐火磚在爐外砌筑，砌筑完畢并固結好后再進行安裝。冷卻壁與冷卻壁之間的水平縫和豎縫分 區(qū)域采用不同材質的填料填充搗實。 爐腰和爐身 爐腰和爐腹是爐身的過渡段，爐身和爐腰的爐襯結構在設計時，主要考慮能形成合理的，較為穩(wěn)定的操作爐型。為此，爐襯的砌磚厚度有厚墻和薄墻兩種，厚墻一般為 805mm1035mm 厚的粘土磚或高鋁磚，并且配置冷卻板或支梁式水箱冷卻：薄墻為 345mm575mm 或 690mm 活的粘土磚，高鋁磚及碳磚等，并配置鑲磚冷卻壁冷卻。 爐喉 爐喉是處于高爐最上部位，主要是受爐料的沖擊和煤氣流的沖刷。爐喉內側一般都是采用吊掛式金屬板結構，國外部分采用鐘 閥式高爐的爐喉也有設計成可調徑活動爐喉板結構。在爐喉上面的爐頭部分，一般都采用緊靠爐殼砌筑一層粘土磚或高鋁磚，有的高爐爐頭采用耐火泥料澆注，其作用是為隔熱和保護金屬爐殼。 爐體冷卻 概述 高爐爐襯必須經過冷卻，其冷卻介質通常為水，汽水混合物及空氣。高爐各部位由于工作條件不同，冷卻的作用不完全相同，總起來說高爐冷卻有以下幾方面的作用： ① 降低耐火磚襯溫度，使其能保持足夠的強度，維持高爐合理工作空間。 ② 使襯表面形成保護性渣皮，并依靠渣皮保護或代替爐襯工作，維持合理的操作爐型。 ③ 保護爐殼及金屬構 件，使其不致于在熱負荷作用下遭到損壞。 冷卻結構 根據(jù) 國 歸內外高爐大中修調查情況及高爐長壽生產的需要爐體采用全冷卻壁形式， 高爐采用全冷卻壁冷卻元件，取消冷卻壁凸臺。為確保高爐長壽，冷卻設備采用如下技術措施：①在爐腹（第 5段）、爐腰（第 6段）和爐身下部（第 7段）采用銅冷卻壁。②適當增加冷卻壁水冷管直徑和每段冷卻壁塊數(shù)，提高水冷管比表面積。③雙層水冷管冷卻壁安裝部位延伸至爐身中部。 從爐底到爐身上部共設 16 段冷卻壁。第 5~1 段為光面冷卻壁（爐底和爐缸區(qū)域），壁厚 為 mm140 ，材質為灰口鑄鐵； 從爐腹第 6 段到爐身中上部第 13 段為全覆蓋或鑲磚冷卻壁，鑲磚冷卻壁設計厚度為 50mm4 ，其中冷卻壁本體（材質為鐵素體基球墨鑄鐵）厚度為 mm150 ； 爐身上部第 14 段到爐喉下沿第 16 段冷卻壁為倒“ C”型冷卻壁，壁厚為 mm170 ，材質為鐵素體基球墨鑄鐵。 冷卻設備 為適應大高爐高冶強生產需要，冷卻介質通常為水、空氣或汽水混合物 。 冷卻設 備采用軟水閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)全。它具有不接逅，冷卻強度高，冷卻效果好以及補充水量少等許多優(yōu)點。本次設計考慮到高爐各個部分的工作條件和薄壁爐襯結構。選擇相應的冷卻系統(tǒng)，即軟水閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)和工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)。 爐體鋼結構 爐體鋼結構主要包括爐體支柱、爐頂框架、爐殼及平臺結構等。本設計采用自立式大框架結構，上下部采用間距 17m71 ? 的正方形框架；平臺寬敞，爐殼負荷輕，兩個鐵口間夾角 180176。 爐體支撐結構 爐體支柱是支承爐體及爐頂?shù)慕Y構件。根據(jù)工藝要求最好是承 重部分不受熱，受熱不承重，以延長鋼結構壽命，同時也便于檢修和布置有關設備。 爐頂框架 爐頂框架是設置在爐頂平臺上面的鋼結構支承受料漏斗、大小料鐘平衡桿機構及安裝大梁等，因此，爐頂框架必須有足夠高的強度及剛性，以避免歪斜和因過度搖擺而引起裝料設備工作失常。 爐殼 爐殼是高爐的外殼，里面有冷卻設備和爐襯，頂部有裝料設備和煤氣上開管，下部坐落在高爐基礎上，是不等截面的圓筒體。 高爐下部鋼殼較厚，是因為這個部位經常受到高溫的作用，以及安裝渣口、鐵口和風口，開孔較多的緣故。 風口 、 渣口 及 鐵口 設計 風口 風口裝置是向高爐送風的設備，封口裝置包括：熱風圍管以下的鵝頸管彎管，直吹管和風口各水套及吊掛裝置等。均為鑄鋼制成，內部砌筑耐火磚或搗打不定形耐火材料，以隔熱和體溫，采用常壓操作高爐的彎頭，直吹管及風口小套之間的聯(lián)絡均為球面接觸壓緊連接，球面接觸是為了適應熱變形，防止漏風。 風口是有風口大套，二套和三套組成，風口大套一般用鑄鐵或鑄鋼制成，內有蛇形無縫鋼管通水冷卻。用法蘭盤與爐殼連接。風口三個水套之間均為以磨檫接觸壓緊固定，因此接觸面必須精加工，避免漏氣。風口小套的通風道一般為 錐狀，其通風道前端內徑應該根據(jù)高爐操作對風速的要求來確定。風口裝置不僅要求封閉性好，耐高溫和隔熱而要求拆換風口水套應該方便迅速，以免影響高爐操作。 渣口 渣口裝置由大套，二套，三套和渣口等四個部分組成。渣口各套的材質，結構及固定方式均于風口基本相同，只是渣口二套和渣口小套，由于熱負荷不如風口大，均為空腔式結構。渣口小套內直徑，一般常壓為 5060mm，高壓高爐為 3045mm。 鐵口 鐵口裝主要是指鐵口套，鐵口套的作用是保護鐵口處的爐殼，鐵口套一般用鑄鋼制成的，并于爐殼餾結或焊接， 理論不使應力集中，鐵口套的形狀，一般作成橢圓形或回角大圓弧半徑方形。 爐體附屬設備 爐體附屬設備包括爐喉十字測溫裝置、爐喉鋼磚、爐喉灑水裝置和送風裝置。 (1)爐喉十字測溫 采用有水冷爐喉十字測溫裝置，共 4 臺，呈十字布置。沿半徑方向各有 5 點和中間一點共 21 點測溫。 (2) 爐喉鋼磚 爐喉鋼磚采用長條形鑄鋼磚。 (3) 爐喉灑水裝置 在爐頂溫度異常升高超過 350℃時，爐喉灑水裝置自動噴水以保護爐頂設備，共 6套。 (4) 送風裝置 送風支管采用萬向帶膨脹器的高溫高壓迷宮式的結構型式。除 小套和直吹管采用球面密封外，其它部位均采用法蘭聯(lián)接。小套、中套和直吹管端部采用水冷，大套為鑄鋼件，不冷卻。 5 高爐爐缸、爐底設計 隨著高爐煉鐵技術的發(fā)展，進一步強化冶煉、降低焦比，廣泛采用精料、大風量、高風溫、大噴吹的操作方法，高爐爐體特別是爐缸爐底工作條件日趨惡劣，不適應性與日俱增。爐缸爐底是高爐最關鍵的部位，同時高爐爐齡長短主要取決于爐缸爐底耐材的損耗狀況。為了延長爐役壽命，必須了解爐缸爐底耐材的損耗機理，并設法檢測其侵蝕過程。從而找到更為 適合現(xiàn)代高爐爐底爐缸結構的炭磚結構，延長高爐壽命。 高爐爐缸爐底侵蝕機理 為了 設計出 合理的爐底爐缸 結構 ，有必要了解爐底、爐缸的侵蝕機理。主要有以下幾種原因： (1)化學侵蝕，包括堿金屬侵蝕和鐵水對炭磚的滲透以及炭磚中的碳向鐵水中的溶解所導致的侵蝕； (2)鐵水流動對炭磚的沖刷； (3)炭磚的氧化； (4)熱膨脹和熱應力造成裂紋。 這幾種侵蝕在爐缸區(qū)同時發(fā)生，特別是爐底、爐缸過渡區(qū)域，鐵水對炭磚的侵蝕和沖刷尤為嚴重。 對于普通 無煙煤基炭磚，其抗鐵水爐渣侵蝕性能差、熱膨脹系數(shù)大、抗壓強度低 。 因此，很容易被 侵蝕而形成所謂的“象腳狀” 或“蒜頭狀” 侵蝕，威脅高爐安全生產。針對上述侵蝕機理，從 20世紀 80年代開始，炭磚制造商們開始致力于抗侵蝕炭磚的研制開發(fā) (如微孔炭磚的研究 )，從而彌補了無煙煤基普通炭磚的缺陷。同時，人們也開始不斷對爐缸結構進行探討，通過改進爐底、爐缸結構或采取有效控制措施來減輕上述各種侵蝕的程度。 爐底及爐缸不同區(qū)域侵蝕程度 見表 3 表 3 爐底及爐缸不同區(qū)域侵蝕程度 侵蝕程度 侵