【文章內(nèi)容簡介】 會對磚襯產(chǎn)生化學侵蝕；鐵水和爐渣在出鐵時的流動對爐底產(chǎn)生沖刷作用；爐料重量的10～20%和液態(tài)渣鐵、煤氣的靜壓力作用；開爐初期鐵水與爐渣中氧化物、煤氣中的二氧化碳、水蒸氣對碳磚的氧化。使用的耐火材料：采用滿鋪碳磚砌筑，用泥漿為黏土火泥—水泥泥料填充料。砌筑方式：滿鋪碳磚爐底砌筑，碳磚砌筑在水冷管的碳搗層上，有厚縫和薄縫兩種連接形式，薄縫連接時，厚縫連接時，磚縫為35～45mm，縫中以碳素搗料搗固。目前的砌法是碳磚的短縫用薄縫連接，兩側(cè)的長縫用厚縫連接。相鄰兩行碳磚磚縫必須錯縫200mm以上。兩成碳磚磚縫成90176。計算：（1）所選炭磚型號：。（2）計算塊數(shù)：由于d=9800m、h0=1960mm，、所以：≈50塊。厚層數(shù)=1960/400≈5層，總磚數(shù)。破壞機理：爐缸下部是盛渣鐵夜的地方，周期地進行聚集和排出，所以渣鐵的流動、爐內(nèi)渣鐵液面的升降，大量的煤氣流等高溫氣體對爐襯的沖刷是主要的破壞因素，特別是鐵口、鐵口附近的爐襯是沖刷最厲害的地方；高爐爐渣偏堿性而常用的耐火磚偏酸性，故在高溫下化學性渣化，對爐缸磚襯是一個重要的破壞因素；風口帶是爐內(nèi)最高溫度區(qū)域，爐襯經(jīng)常承受1800～2400℃的高溫作用，發(fā)生蠕動，加上堿金屬、鋅侵蝕和渣鐵沖刷，磚襯很容易損壞，磚縫增大。使用的耐火磚：采用熱壓碳磚，用炭質(zhì)填料及熱固性炭膠粘結(jié)。計算：（1）熱壓炭磚的型號：磚縫：2mm. 砌磚與冷卻壁：100～150mm（2）爐鋼高度h1=3900mm縱層數(shù)：h1/c=3900/64=61層。橫層數(shù)：1150/229=5層。第一內(nèi)層所需磚數(shù)為：。即第二內(nèi)層總數(shù)：同理：第三內(nèi)層磚數(shù)為：154塊第四內(nèi)層磚數(shù)為：158塊第五內(nèi)層磚數(shù)為：161塊所以最底層磚數(shù)為：，總磚塊數(shù)為：。、爐腰和爐身下部的爐襯設(shè)計爐腹部位內(nèi)襯破損機理：爐腹距風口最近，受強烈熱作用力，不僅爐襯內(nèi)表面溫度高，而且由溫度波動引起的熱沖擊，或稱熱震破壞力很大；由于爐腹傾斜，受料柱壓力和崩料、坐料時沖擊力的影響；承受由上部落入爐缸的渣鐵水和高速向上運動的高溫煤氣的沖刷，化學侵蝕和氧化作用。爐腹爐襯設(shè)計：耐火磚的選擇：采用高鋁磚砌筑。（1）砌筑方式：由于開爐后爐腹部位的砌磚很快被侵蝕掉，靠渣皮工作，一般砌一層高鋁磚或黏土磚，厚度為345mm左右，爐腰有3種結(jié)構(gòu)，采用薄壁式爐腰，爐身砌磚厚度通常為690～805mm（選取690mm）用鑲磚冷卻壁冷卻爐腹、爐腰及爐身下部，砌磚緊靠冷卻壁，縫隙填濃泥漿。也有的后墻爐身，采用冷卻水箱冷卻，這時砌磚與冷卻水箱之間側(cè)面和上面縫隙為5～20mm，下面為10～15mm，爐腹、上下層砌縫和環(huán)縫均勻錯開，爐身傾斜部分按3層磚依次砌筑。（2）選用的高鋁磚型號：（3）爐腹高度：h2=3400mm 厚度為345mm α=80176。48′40″縱層數(shù)：橫層數(shù)：1層計算磚數(shù)：第一層：，所以第二層與第三層均為（87+150）塊磚。第四層為（87+151）塊磚；……同理：第45層為（87+164）塊； 第46層為（87+165）塊；即楔形磚總數(shù)為：。直形磚總數(shù)：。爐腰、爐身下部內(nèi)襯破損機理：高溫煤氣沖刷和熱沖擊；堿金屬、鋅蒸汽和沉積碳的侵蝕；初渣氧化亞鐵、氧化錳的侵蝕，爐腰部比爐腹的更高。采用剛玉磚砌筑，剛玉型號：GAZ—98 。取h3=2000mm ，D=11700mm，且采用薄壁式爐腰，厚度為345mm。砌筑方式：選用高鋁磚砌筑，h5=2400mm，厚度690mm，按三層錯臺一次砌筑。爐身上部砌磚與爐殼間隙為100～150mm，填以水渣石棉隔熱材料。耐材種類：高鋁磚：G2：G4：計算（損耗5%）：縱層數(shù)：；截面橫層數(shù)：；設(shè)每三層為一階，則爐身總階數(shù)為每階減少內(nèi)徑：。總層數(shù)。……塊楔形磚總塊數(shù)：。直形磚總塊數(shù)：。爐喉爐喉襯板以鑄鋼件制成，在爐喉的鋼殼上裝有吊掛座，座下裝有橫的擋板。 高爐冷卻設(shè)備 冷卻設(shè)備的作用高爐冷卻設(shè)備是高爐爐體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對爐體壽命可起到如下作用： 爐喉鋼磚1—爐喉鋼磚；2—鋼軌形吊掛；3—爐殼保護爐殼。在正常生產(chǎn)時，高爐爐殼只能在低于80℃的溫度下長期工作，爐內(nèi)傳出的高溫熱量由冷卻設(shè)備帶走85%以上，只有15%的熱量通過爐殼散失。對耐火材料的冷卻和支撐。維持合理的操作爐型。當耐火材料大部分侵蝕后，能靠冷卻設(shè)備上的渣皮繼續(xù)維持高爐生產(chǎn)。 冷卻介質(zhì)及水的軟化高爐冷卻用冷卻介質(zhì)是水，因為水的熱容量大、熱導率大、便于輸送，成本低廉。水的軟化主要是將鈉離子經(jīng)過離子交換劑與水中的鈣、鎂離子進行交換，而水中其它的陰離子沒有改變，軟化后水中的堿度未發(fā)生變化，而水中含鹽量比原來略有增加。 冷卻方式爐缸、爐腹及爐腰的冷卻本設(shè)計采用爐體砌磚與冷卻壁（銅冷卻壁）一體化，即將氮化物結(jié)合的碳化硅磚（相當于爐體砌磚）與冷卻壁合注在一起，這樣較好的解決了磚襯的支承問題，縮短了施工工期。其優(yōu)點是：冷卻壁安裝在爐殼內(nèi)部，爐殼不開口，所以密封性好；由于均布于爐襯之外，所以冷卻均勻，侵蝕后爐襯內(nèi)壁光滑。爐身冷卻為了提高高爐爐身壽命，本設(shè)計采用爐身冷卻模塊技術(shù)，將冷卻水管直接焊接在爐殼上，并澆鑄耐熱混凝土，是由爐殼—厚壁鋼管—耐熱混凝土構(gòu)成的大型冷卻模塊組成。冷卻模塊將爐身部位的爐殼沿徑向分成數(shù)塊，塊數(shù)取決于爐前的起重能力。將厚壁（15mm）把手型無縫鋼管作為冷卻元件直接焊在爐殼鋼甲上，在爐殼及鋼管見澆注耐熱混凝土，混凝土層高出水管110～130mm，構(gòu)成大型預制冷卻模塊。通過爐頂托圈吊裝與爐腰鋼甲對接，經(jīng)兩面焊接后即形成新爐身。主要技術(shù)優(yōu)點如下：⑴與傳統(tǒng)的“爐殼—鑄鐵冷卻壁—爐襯”相比，爐身壽命提高近1倍。⑵明顯降低爐身造價。新型冷卻模塊結(jié)構(gòu)以鋼管代替鑄鐵冷卻壁使冷卻設(shè)備重量大大降低，而以耐熱混凝土代替耐火磚，不論價格或數(shù)量都大為減少，使高爐爐身造價成倍降低。⑶縮短大修時間，大型模塊的制造可在停爐前預先進行，停爐后只進行吊裝、焊接、澆注對接縫等，相當于在高爐上整體組裝爐身，大大縮短大修工期。⑷高爐大修初始即形成操作爐型，有力高爐順行，同時由于爐襯減薄，也擴大了爐容，在供排水方面無特殊要求，利用原有系統(tǒng)即可正常進行。爐底冷卻本設(shè)計高爐爐缸直徑較大，周圍徑向冷卻壁的冷卻，已不足以將爐底中心部位的熱量散發(fā)出去，如不進行冷卻則爐體底部侵蝕嚴重，因此，高爐爐底中心部位要冷卻。水冷管中心線一下埋置在爐基耐火混凝土基墩上表面中，中心線以上為碳素搗固層，水冷管為φ40mm10mm，爐底中心部位水冷管間距200～300mm邊緣水冷管間距為350～500mm，水冷管兩端伸出爐殼外50～，開孔處應(yīng)避開爐殼折點150mm以上。水冷爐底結(jié)構(gòu)應(yīng)保證切斷給水后，可排出管內(nèi)積水，工作時排水口要高于水冷管水平面，保證管內(nèi)充滿水。 高爐冷卻系統(tǒng)采用軟（純）水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，這是一個完全密閉的系統(tǒng)，用軟水作為冷卻介質(zhì)。軟水由循環(huán)泵送往冷卻設(shè)備，冷卻設(shè)備排出的冷卻水經(jīng)膨脹罐送往空氣冷卻器，經(jīng)空氣冷卻器散發(fā)于大氣中，然后再經(jīng)循環(huán)泵送往冷卻設(shè)備。 軟（純）水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)1—冷卻設(shè)備；2—膨脹罐；3—空氣冷卻器；4—循環(huán)泵；5—補水；6—加藥；7—充氮膨脹罐為一圓柱形密閉容器，其中充以氮氣，用以提高冷卻介質(zhì)壓力，提高飽和蒸汽的溫度，進而提高飽和蒸汽與冷卻設(shè)備內(nèi)冷卻水實際溫度之差，即提高冷卻水的欠冷度。膨脹罐具有補償由于溫度的變化和水的泄露而引起的系統(tǒng)冷卻水體積的變化，穩(wěn)定冷卻系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，并且通過罐內(nèi)水位的變化，判斷系統(tǒng)泄露情況和合理補充軟水。空氣冷卻設(shè)備由風機和散熱器組成，用來散發(fā)熱量，降低冷卻水溫度。軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)的特點有：工作穩(wěn)定可靠：由于冷卻系統(tǒng)內(nèi)具有一定的壓力，所以冷卻介質(zhì)具有較大的欠冷度。冷卻效果好，高爐壽命長。它使用的冷卻介質(zhì)是軟（純）水，是經(jīng)過化學處理即除去水中硬度和部分鹽類的水。這就從根本上解決了在冷卻水管或冷卻設(shè)備內(nèi)壁結(jié)垢的問題，保證有效冷卻并能延長冷卻設(shè)備的壽命。節(jié)水。因為整個系統(tǒng)完全處于密閉狀態(tài)，所以沒有水的蒸發(fā)損失，而流失也很少。電能耗量低。閉路系統(tǒng)循環(huán)水泵的揚程僅取決于系統(tǒng)的阻力損失。 高爐送風管路高爐送風管路由熱風總管、熱風圍管、與各風口相連的送風支管（包括直吹管）及風口（包括風口中套、風口大套）等組成[3]。 熱風圍管熱風圍管的作用是將熱風總管送來的熱風均勻地分配到各送風支管中去。熱風總管和熱風圍管都由鋼板焊成，管中由耐火材料筑成的內(nèi)襯。為了不影響爐前作業(yè)，熱風圍管都采用吊掛式，大框架熱風圍管吊掛在橫梁上，熱風總管與熱風圍管的直徑相同，其直徑由下式計算：D===式中 D——熱風總管或熱風圍管內(nèi)徑，m Q——氣體實際狀態(tài)下的體積流量，m3/s v——氣體實際狀態(tài)下的流速，m/s。 本計算取30m/s 送風支管送風支管的作用是將熱風圍管供來的熱風通過風口送入高爐爐缸，還可通過它向高爐噴吹燃料。送風支管長期處于高溫、多塵的環(huán)境中，工作條件很惡劣，所以要求送風支管密封性好，壓損小，熱量損失小，在熱脹冷縮的條件下由自動調(diào)節(jié)位移的功能。送風支管由送風支管本體、送風支管張緊裝置、送風支管附件等組成。 直吹管直吹管是高爐送風支管的一部分，尾部與彎管相連，端頭與風口緊密相連。熱風經(jīng)熱風圍管、彎管傳到直吹管，通過風口進入高爐爐缸。直吹管由端頭、管體噴吹管、尾部法蘭和端頭水冷管路五部分組成。 直吹管結(jié)構(gòu)圖1—端頭；2—管體；3—噴吹管；4—冷卻水管；5—法蘭 風口裝置風口風口也稱風口小套或風口三套，是送風管路最前端的一個部件。它位于高爐爐缸上部，成一定角度探出爐壁。風口與風口中套、風口大套裝配在一起，加上冷卻水管等其他部件，形成高爐的風口設(shè)備。 風口裝置結(jié)構(gòu)示意圖1—風口中套冷水管；2—風口大套密封罩；3—爐殼；4—抽氣孔；5—風口大套；6—灌泥漿孔；7—風口小套冷水管；8—風口小套；9—風口小套壓緊裝置；10—灌泥漿孔；11—風口法蘭；12—風口中套壓緊裝置；13—風口中套風口中套風口中套的作用是支撐風口小套，其前端內(nèi)孔的錐面與風口小套的外錐面配合，上端的外錐面與大套配合，用鑄造紫銅制作。風口大套風口導套的功能是支撐風口中套與小套，并將其與高爐爐體相連成為一體。風口大套的前端錐面與風口中套上端錐面配合，上端通過風口法蘭與爐體裝配連接在一起。風口導套為鑄鋼件。 高爐鋼結(jié)構(gòu)高爐鋼結(jié)構(gòu)包括爐殼、爐體框架、爐頂框架、平臺和梯子等。高爐鋼結(jié)構(gòu)是保證高爐正常生產(chǎn)的重要設(shè)施。 高爐本體鋼結(jié)構(gòu)本設(shè)計采用爐體框架式。其特點是由4根支柱連接成框架，而框架是一個與高爐本體不相連接的獨立結(jié)構(gòu)?？蚣芟虏抗潭ㄔ诟郀t基礎(chǔ)上，頂端則支撐在爐頂平臺。因此爐頂框架的重量、煤氣上升管的重量、各層平臺及水管重量，完全由大框架直接傳給基礎(chǔ)。只由裝料設(shè)備重量經(jīng)爐殼傳給基礎(chǔ)。 高爐本體鋼結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)由于取消了爐缸支柱，框架離開高爐一定距離，所以風口平臺寬敞，爐前操作方便，還有利于大修時高爐容積的擴大。 爐殼爐殼是高爐的外殼，里面有冷卻設(shè)備和爐襯，頂部是裝料設(shè)備和煤氣上升管，下部坐落在高爐基礎(chǔ)上，是不等截面的圓筒體。爐殼的主要作用是固定冷卻設(shè)備，保證高爐砌磚的牢固性、承受爐內(nèi)壓力和起到爐體密封作用，因此爐殼必須具有一定強度。爐殼厚度應(yīng)與工作條件相適應(yīng)，各部位厚度可由下式計算；δ=kD式中δ——計算部位爐殼厚度，mm；D——計算部位爐殼外弦?guī)е睆剑琺；K——系數(shù)，mm/m；與弦?guī)恢糜嘘P(guān)。 爐體框架爐體框架由四根支柱組成，上至爐頂平臺，下至高爐基礎(chǔ)，與高爐中心成對稱布置，在風口平臺以上部分用鋼結(jié)構(gòu)。風口平臺以下是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。保證支柱與熱風圍管的250mm間距。 爐缸爐身支柱、爐腰支圈和支柱坐圈爐缸支柱是用來承擔爐腹或爐腰以上，經(jīng)爐腰支圈傳遞下來的全部負荷。它的上端與爐腰支圈連接，下端則伸到高爐基座的坐圈上。大中型高爐一般都是用24～40mm的鋼板，焊成工字形斷面的支柱，為了增加支柱的剛度，常加焊水平筋板。支柱外傾斜角6176。左右，以使爐缸周圍寬敞。支柱的數(shù)目為12個（風口數(shù)目的一半），并且均勻地分布在爐缸周圍，其位置不能影響風口、鐵口、渣口的操作，其強度則應(yīng)考慮到個別支柱損壞時，其它相鄰支柱仍能承擔全部負荷。為了防止發(fā)生爐缸燒穿時，渣鐵水燒壞爐缸支柱，應(yīng)從高爐基座的坐圈直到鐵口以上1m處的支柱表面，用耐火磚襯保護。爐身支柱的作用是支撐爐頂框架及爐頂平臺上的載荷、爐身部分的平臺走梯、給排水管道等。爐腰支圈的作用是把它承托的上部均布荷載變成幾個集中載荷傳給爐缸支柱，同時也起著密封作用。： 爐腰支圈支柱坐圈是為了使支柱作用于爐基上的力比較均勻。在每個支柱下面都由鑄鐵或型鋼做成的單片墊板，并且彼此用拉桿或整環(huán)連接起來，以防止支柱在推力作用下或基礎(chǔ)損壞時發(fā)生位移。 高爐基礎(chǔ)高爐基礎(chǔ)是高爐下部的承重結(jié)構(gòu)，它的作用是將高爐全部載荷均勻地傳遞到地基。高爐基礎(chǔ)由埋在地下的基座部分和地面上的基頓部分組成。 高爐基礎(chǔ)的負荷高爐基礎(chǔ)承受的荷載有：靜負荷、動負荷、熱應(yīng)力的作用，其中溫度造成的熱應(yīng)力的作用最危險。 高爐基礎(chǔ) 1—冷卻壁；2—水冷管；3—耐火磚；4—爐底磚；5耐熱混凝土基墩；6—鋼筋混凝土基座靜負荷高爐基礎(chǔ)承受的靜負荷包括高爐內(nèi)部的爐料重量、渣、鐵液重量、爐體本身的砌磚重量、金屬結(jié)構(gòu)的重量、冷卻設(shè)備及冷卻水重量、爐頂設(shè)備重量等，另外還有爐下建筑物、斜橋、卷揚機等分布在爐身周圍的設(shè)備重量。就力的作用情況來看，前者是對稱的，作用在爐基上，后者則常常是不對稱的，是引起力矩的因素，可能產(chǎn)生不均勻下沉。動負荷生產(chǎn)中常由崩料、坐料