【正文】 砌磚表面通常設(shè)一個(gè)空間，使其中存在的渣鐵不流動，起到保護(hù)爐底及穩(wěn)定渣鐵溫度的作用。大型高爐一般取 ~。高爐爐型設(shè)計(jì)n 渣、鐵口數(shù)及風(fēng)口數(shù)目 通常小型高爐設(shè)置一個(gè)渣口，大中型高爐設(shè)置兩個(gè)渣口，兩個(gè)渣口高度往往相差 100~200mm，渣口直徑為 φ50~60mm。當(dāng)超大型高爐設(shè)置 3~4個(gè)鐵口時(shí)，高爐可以不設(shè)渣口。 高爐鐵口數(shù)目根據(jù)爐容及產(chǎn)量確定，一般 1000m3以下的高爐設(shè)一個(gè)鐵口， 1500~3000m3的高爐設(shè) 2~3個(gè)鐵口， 3000m3以上的高爐往往設(shè) 3~4個(gè)鐵口。也可以按照每 1500~2500噸出鐵量設(shè)一個(gè)鐵口。 高爐風(fēng)口數(shù)目主要取決于爐容大小、風(fēng)口間距和操作空間。風(fēng)口數(shù)目多有利于高爐爐缸部位煤氣沿圓周分布均勻，有利于活躍爐缸。通常風(fēng)口數(shù)可按下式計(jì)算，計(jì)算后往往取整數(shù)。 式中： n為風(fēng)口數(shù)； d為爐缸直徑， m； S為風(fēng)口中心距，在~，常常取 ~。 爐型尺寸設(shè)計(jì)完后，應(yīng)該對爐容進(jìn)行校核，容積誤差應(yīng)小于%。高爐內(nèi)襯n 高爐用耐火材料 n 碳質(zhì)耐火材料 n 陶瓷質(zhì)耐火材料 n 碳化硅質(zhì)耐火材料 n 復(fù)合型耐火材料 n 不定型耐火材料 n 高爐內(nèi)襯設(shè)計(jì) n 爐底 n 爐缸n 爐腹n 爐腰和爐身下部 n 爐身上部和爐喉 圖 66綜合爐底圖高爐內(nèi)襯n 爐底 高爐爐底在 1400~1600℃ 的高溫下，要承受煤氣、爐料和渣鐵的壓力，承受渣鐵的沖刷、侵蝕和滲透，工作條件十分惡劣。爐底位于高爐底部，是高爐最重要的部位之一。爐底被侵蝕破壞的程度是決定高爐大修的關(guān)鍵。高爐設(shè)計(jì)時(shí)，爐底耐火材料的選擇主要考慮抗鐵水性能和導(dǎo)熱性能。使?fàn)t底 1150℃ 等溫線盡量靠近爐底耐火材料表面。目前爐底主要 采用綜合爐底 （如圖 66）、全碳磚爐底 和 陶瓷杯爐缸爐底 （如圖 67）方式，中小型高爐也可以采用陶瓷質(zhì)耐火材料。高爐內(nèi)襯n 陶瓷杯爐缸爐底圖 67陶瓷杯爐底圖高爐內(nèi)襯n 爐缸 高爐爐缸工作環(huán)境與爐底類似，目前主要采用環(huán)形碳磚砌筑。磚縫為薄縫。過去碳磚只砌到風(fēng)口以下，但目前已經(jīng)砌筑到爐缸上沿。陶瓷杯爐缸爐底在爐缸內(nèi)側(cè)有一層剛玉砌體。n 爐腹 高爐爐腹部位工作條件非常惡劣，既要承受煤氣流的沖刷，又要抵御爐料的磨損，還要受到高 FeO渣的侵蝕。爐腹部位溫度還經(jīng)常波動，造成爐襯的破損。生產(chǎn)實(shí)踐表明，高爐爐腹部位耐火材料開爐后很快損壞，主要靠產(chǎn)生的渣皮工作，因此，爐腹部位通常只砌一層345mm厚的粘土磚。近來，大型高爐在爐腹部位也有采用碳化硅磚的。 高爐內(nèi)襯n 爐腰和爐身下部 高爐爐腰和爐身下部，受煤氣流和爐料磨損，還受到高 FeO渣的侵蝕和堿金屬及鋅的破壞，是高爐內(nèi)襯易破損部位，通常采用較好的耐火材料，如高鋁磚、鋁碳磚及碳化硅磚等。近來也有主張不砌耐火磚，采用噴涂料在冷卻器內(nèi)形成噴涂層，待高爐開爐后形成渣皮來維持內(nèi)型。 爐身下部耐火爐襯通常厚 575mm（ 230+345mm兩層磚）、 690mm（ 2303mm三層磚）和 805mm（ 2302+345mm三層磚）。目前高爐爐身部內(nèi)襯正向薄的方向發(fā)展，如果不砌耐火磚，使用噴涂料時(shí)，爐襯厚度可進(jìn)一步降低。高爐內(nèi)襯n 各種爐腰 高爐爐腰有厚墻爐腰、薄墻爐腰和過渡型爐腰三種結(jié)構(gòu)形式（如圖 68）。高爐冶煉過程煤氣沿爐腹斜面上升，在與爐腰交接處方向轉(zhuǎn)變，煤氣流對爐腰部爐襯沖刷嚴(yán)重，使?fàn)t腰耐火爐襯受損，造成爐腹擴(kuò)大上升，徑向尺寸變大。厚墻爐腰有利于這種轉(zhuǎn)化，薄墻爐腰有固定爐型的作用不利于這種轉(zhuǎn)化，過渡型爐腰介于兩者之間。圖 68爐腰結(jié)構(gòu)圖高爐內(nèi)襯n 爐身上部和爐喉 高爐爐身上部溫度較低，爐襯只受煤氣流沖刷和爐料磨損，通常采用粘土磚或高鋁磚。在與爐喉交接處，爐襯可能會受到?jīng)_擊，所以目前有些高爐在爐身與爐喉交界處，設(shè)一段鋼內(nèi)襯，內(nèi)部噴涂一層噴涂料。 爐喉部位除受煤氣沖刷和爐料磨損外，還要承受溫度的急劇波動及爐料的沖擊。由于此處溫度不高，可以采用鋼結(jié)構(gòu)件，所以通常采用鑄鐵、鑄鋼制成爐喉襯板，稱為爐喉鋼磚或爐喉保護(hù)板（如圖 69）。高爐內(nèi)襯n 爐喉鋼磚圖 69條狀爐喉保護(hù)板高爐冷卻器n 高爐使用的冷卻器主要包括風(fēng)渣口、冷卻壁、冷卻板、冷卻水箱、爐身噴水冷卻用環(huán)管、爐底冷卻管、熱風(fēng)閥冷卻器等。n 高爐風(fēng)、渣口冷卻通常采用水套。風(fēng)口冷卻采用三個(gè)水套，風(fēng)口小套用紫銅制造，形式有空腔式、復(fù)腔貫流式和螺旋式三種?？涨皇嚼鋮s強(qiáng)度最低但造價(jià)低，螺旋式冷卻強(qiáng)度最高但造價(jià)高。目前普通高爐多使用空腔式風(fēng)口，長壽高爐多使用復(fù)腔貫流式風(fēng)口。風(fēng)口中套由紫銅或青銅制造，大套是鑄鐵制造的，內(nèi)部鑄有蛇形鋼管。寶鋼高爐的新式風(fēng)口如圖 610。圖 610高爐風(fēng)口圖高爐冷卻器n 風(fēng)口高爐冷卻器n 高爐渣口 渣口冷卻采用四個(gè)水套，大套、二套為鑄鐵制造，內(nèi)部鑄有蛇形鋼管。渣口三套是青銅制造的空腔式結(jié)構(gòu)。渣口小套是紫銅制成的空腔式結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑 45~60mm。渣口結(jié)構(gòu)如圖 611。圖 611高爐渣口圖高爐冷卻器n 普通高爐鐵口不冷卻，但出鐵負(fù)荷過大的鐵口可以在其上方、兩側(cè)插入冷卻板進(jìn)行冷卻。n 高爐爐底通常采用風(fēng)冷或水冷。 n 高爐爐底周圍和爐缸通常采用光面冷卻壁。n 高爐爐腰和爐身中、下部，可以采用密集銅冷卻板冷卻形式、冷卻板（即扁水箱）加冷卻壁的組合冷卻形式或強(qiáng)化型（帶凸臺）冷卻壁冷卻形式。n 高爐爐身上部可以采用支梁式冷卻水箱、冷卻板、鑲磚冷卻壁或不冷卻。 高爐冷卻器n 光板冷卻壁和鑲磚冷卻壁圖 612高爐光面冷卻壁和鑲磚冷卻壁高爐冷卻器n 冷卻水箱1圖 613高爐冷卻水箱， 高爐冷卻方式及給排水n 高爐冷卻方式 在水源充足且水質(zhì)好的地區(qū)，高爐冷卻方式可以采用工業(yè)水開路循環(huán)冷卻方式，一般地區(qū)大型高爐應(yīng)該采用軟水或純水閉路循環(huán)冷卻方式。爐體冷卻應(yīng)該滿足分區(qū)分段冷卻，使高爐可以調(diào)節(jié)爐體各部位的冷卻強(qiáng)度。n 冷卻水耗量 可根據(jù)冷卻熱負(fù)荷及進(jìn)出水溫差確定。設(shè)計(jì)時(shí)冷卻水耗量可參考表 69確定。 表 69 高爐爐體冷卻水耗量爐容 255 620 1000 1260 1500 3200 4063耗水量， t/（ m3h） 高爐冷卻方式及給排水n 冷卻水壓 應(yīng)該保證大于該處爐內(nèi)煤氣壓力，防止冷卻器損壞時(shí)煤氣流入冷卻器。一般風(fēng)口冷卻水壓力要比熱風(fēng)壓力高 ，爐身部分冷卻水壓要比該處爐內(nèi)壓力高 ?，F(xiàn)代大型高爐風(fēng)口冷卻水壓達(dá)到 。冷卻水流速根據(jù)冷卻器形式確定。鑄有無縫鋼管的冷卻器內(nèi)部流速為 ~?？涨皇嚼鋮s器內(nèi)部流速通常較低，只有提高水壓才能提高內(nèi)部冷卻水流速。復(fù)腔貫流式冷卻器中冷卻水流速很快，如寶鋼風(fēng)口水壓 ，流速在 12~19m/s。n 冷卻水進(jìn)水溫度 高爐應(yīng)該控制冷卻水進(jìn)水溫度，一般不超過 35℃ ，最大不應(yīng)該超過 40℃ 。冷卻水溫差根據(jù)高爐不同部位確定，爐缸 3~4℃ ，爐腹?fàn)t腰 6~12℃ ，爐身下部 8~12℃ ，爐身上部 10~16℃ ，風(fēng)口3~5℃ ，風(fēng)渣口大套 5~6℃ ，風(fēng)渣口二套 7~8℃ ，軟水閉路循環(huán)5~15℃ 。高爐冷卻方式及給排水n 高爐給排水系統(tǒng) 高爐車間要求供水系統(tǒng)必須安全可靠，水泵站必須有兩路供電電源且兩路電源不是來自一個(gè)供電點(diǎn)，最好有自己的備用發(fā)電機(jī)。泵房應(yīng)有足夠的備用泵，向高爐供水應(yīng)設(shè)置兩條供水主管路及兩套供水網(wǎng)。還應(yīng)該設(shè)置水塔，儲有供高爐使用 30min的水量。 高爐給排水系統(tǒng)為：供水主管 → 濾水器 → 各層給水圍管 → 配水器 → 冷卻器、噴水管 → 環(huán)形排水槽、排水箱 →排水管 → 集水池（如圖 614）。供水管直徑由給水量確定，正常條件下供水管內(nèi)水流速 ~，排水管直徑為供水管直徑的 ~。供水管上應(yīng)該設(shè)置逆止閥，防止煤氣倒流入冷卻水系統(tǒng)。排水槽、箱標(biāo)高應(yīng)高于冷卻器，保證冷卻器內(nèi)充滿水。高爐冷卻方式及給排水n 給排水圖 614高爐給排水圖高爐鋼結(jié)構(gòu)n 高爐鋼結(jié)構(gòu)包括：爐殼、支柱和框架、爐腰托圈、爐頂平臺、斜橋、熱風(fēng)爐及其送風(fēng)管道、除塵器及煤氣系統(tǒng)管道以及走梯、過橋、平臺等。設(shè)計(jì)高爐鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)該考慮以下各點(diǎn)： 1）各種設(shè)備的安裝、檢修、更換的可行性、安全性和方便性，大型設(shè)備的運(yùn)進(jìn)運(yùn)出、吊裝、臨時(shí)停放的可能性、安全性及方便性。 2）某些鋼結(jié)構(gòu)的高溫強(qiáng)度、耐磨性和密封性。 3）運(yùn)動裝置運(yùn)動軌跡周圍應(yīng)該有足夠的凈空尺寸，要考慮到安裝的允許誤差和受力變形等。 4）支撐件應(yīng)根據(jù)載荷做強(qiáng)度校核，必須考慮到靜載荷、動載荷、事故載荷、檢修安裝時(shí)的附加載荷及外部載荷（如風(fēng)、地震等的載荷）。 5）露天及揚(yáng)塵點(diǎn)附近的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)避免積塵積水。 6）合理設(shè)計(jì)走梯、過橋、平臺等，達(dá)到安全可靠且操作方便。高爐鋼結(jié)構(gòu) n 高爐鋼結(jié)構(gòu)形式 高爐本體鋼結(jié)構(gòu)主要解決爐頂載荷及爐身載荷傳遞到高爐基礎(chǔ)的方式，同時(shí)還要考慮爐殼的密封、高爐周圍操作空間的大小等。目前主要有 5種形式（如圖 614）：圖 615高爐鋼結(jié)構(gòu)圖高爐鋼結(jié)構(gòu)n 大框架和爐缸支柱式： 爐頂載荷由爐體框架傳遞到基礎(chǔ)，爐身載荷由爐腰托圈、爐缸支柱傳遞到基礎(chǔ)。這種方式工作可靠但風(fēng)口平臺擁擠，操作不方便，只使用于較小的高爐。n 爐缸支柱式： 爐頂爐身載荷通過爐皮傳遞到爐腰托圈和爐缸支柱再傳至基礎(chǔ)。特點(diǎn)是節(jié)約鋼材造價(jià)低，但風(fēng)口平臺擁擠，操作不便，大修更換爐殼不方便，特別是爐齡后期，爐皮強(qiáng)度下降，冷卻不好時(shí)易發(fā)生重大事故。只用于中小高爐。n 爐身爐缸支柱式 ： 爐頂裝料設(shè)備和煤氣管道的載荷由爐殼傳遞至爐腰托圈，爐頂框架、大小鐘載荷由爐身支柱傳遞至爐腰托圈，所有載荷經(jīng)過爐腰托圈通過爐缸支柱傳遞到高爐基礎(chǔ)。這種方式工作可靠，造價(jià)較低，但風(fēng)口平臺擁擠，操作不方便。可用于中大型高爐。高爐鋼結(jié)構(gòu)n 爐體框架式： 爐頂框架、煤氣上升管以上的煤氣管道、無鐘爐頂?shù)难b料設(shè)備、大小鐘等的載荷通過爐體框架傳遞到高爐基礎(chǔ)。煤氣導(dǎo)出管、無鐘爐頂?shù)牟剂涎b置、鐘式高爐的大小料斗和布料器、爐頂封蓋、爐身裝置的載荷都通過爐皮傳到基礎(chǔ)。這種形式由于取消了爐缸支柱，風(fēng)口平臺寬敞，爐前操作方便。目前大型和超大型高爐都采取這種方式。n 自立式： 高爐所有載荷都由爐殼承受并傳遞到基礎(chǔ)。高爐結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，投資最低，但只使用于中小高爐。高爐鋼結(jié)構(gòu)n 高爐爐殼 爐殼的作用主要是固定冷卻設(shè)備，保證高爐砌體的牢固，保證氣體密封，承受爐身和部分爐頂載荷等。高爐爐殼除承受巨大的重力外，還承受熱應(yīng)力和內(nèi)部煤氣壓力等，有時(shí)還要抵抗煤氣爆炸、崩料、坐料等的突然沖擊力，所以爐殼必須有足夠的強(qiáng)度 。 爐殼形狀要求與高爐內(nèi)型、爐襯厚度、冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)形式相適應(yīng)。應(yīng)該盡量減少爐殼轉(zhuǎn)折點(diǎn)。爐缸下部轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)在鐵口框以下 100mm，爐腹下部轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)在風(fēng)口大套法蘭盤邊緣以上不小于 100mm處。爐腹上部的轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置決定于爐體內(nèi)襯厚度及結(jié)構(gòu)形式。對于有爐缸支柱的薄壁爐腰高爐，爐腹上部轉(zhuǎn)折點(diǎn)一般與爐腰高度相適應(yīng)。對于有爐缸支柱的厚壁爐腰高爐，轉(zhuǎn)折點(diǎn)一般與爐腹內(nèi)型高度或托圈高度相適應(yīng)。爐頂封板與爐喉外殼連接處的轉(zhuǎn)折角（水平夾角）一般應(yīng)大于 50176。 高爐鋼結(jié)構(gòu)n 爐殼使用 A3鋼，也有使用 16Mn低合金鋼的。爐殼厚度應(yīng)與工作條件相適應(yīng)。對于 A3鋼，爐殼厚度可由下式計(jì)算 : δ=KD 式中： δ為計(jì)算部位的爐殼厚度 (mm)； D為計(jì)算部位爐殼的直徑 (m)； K為系數(shù)(mm/m)，可按表 610取值。爐殼各帶劃分如圖 616。圖 616高爐各弦?guī)Х纸鐖D部位 K值爐 頂 封板與爐喉50176。β≤55176。時(shí) ：β≥55176。時(shí) ： 爐身（不包括下弦） : 爐身下弦 : 爐腰、爐腹、爐缸、爐底：熱風(fēng) 爐筒體下弦 帶 ： 熱風(fēng) 爐筒身： 表 610