【正文】 砌磚表面通常設一個空間，使其中存在的渣鐵不流動，起到保護爐底及穩(wěn)定渣鐵溫度的作用。大型高爐一般取 ~。高爐爐型設計n 渣、鐵口數(shù)及風口數(shù)目 通常小型高爐設置一個渣口，大中型高爐設置兩個渣口，兩個渣口高度往往相差 100~200mm，渣口直徑為 φ50~60mm。當超大型高爐設置 3~4個鐵口時，高爐可以不設渣口。 高爐鐵口數(shù)目根據爐容及產量確定，一般 1000m3以下的高爐設一個鐵口， 1500~3000m3的高爐設 2~3個鐵口， 3000m3以上的高爐往往設 3~4個鐵口。也可以按照每 1500~2500噸出鐵量設一個鐵口。 高爐風口數(shù)目主要取決于爐容大小、風口間距和操作空間。風口數(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。通常風口數(shù)可按下式計算，計算后往往取整數(shù)。 式中： n為風口數(shù)； d為爐缸直徑， m； S為風口中心距，在~，常常取 ~。 爐型尺寸設計完后，應該對爐容進行校核，容積誤差應小于%。高爐內襯n 高爐用耐火材料 n 碳質耐火材料 n 陶瓷質耐火材料 n 碳化硅質耐火材料 n 復合型耐火材料 n 不定型耐火材料 n 高爐內襯設計 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鍵。高爐設計時，爐底耐火材料的選擇主要考慮抗鐵水性能和導熱性能。使爐底 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耐火材料。高爐內襯n 陶瓷杯爐缸爐底圖 67陶瓷杯爐底圖高爐內襯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。過去碳磚只砌到風口以下，但目前已經砌筑到爐缸上沿。陶瓷杯爐缸爐底在爐缸內側有一層剛玉砌體。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。爐腹部位溫度還經常波動，造成爐襯的破損。生產實踐表明，高爐爐腹部位耐火材料開爐后很快損壞，主要靠產生的渣皮工作，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形成噴涂層，待高爐開爐后形成渣皮來維持內型。 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）。目前高爐爐身部內襯正向薄的方向發(fā)展，如果不砌耐火磚，使用噴涂料時，爐襯厚度可進一步降低。高爐內襯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構形式（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變，煤氣流對爐腰部爐襯沖刷嚴重，使爐腰耐火爐襯受損，造成爐腹擴大上升，徑向尺寸變大。厚墻爐腰有利于這種轉化，薄墻爐腰有固定爐型的作用不利于這種轉化，過渡型爐腰介于兩者之間。圖 68爐腰結構圖高爐內襯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，爐襯可能會受到沖擊，所以目前有些高爐在爐身與爐喉交界處，設一段鋼內襯，內部噴涂一層噴涂料。 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，可以采用鋼結構件，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板（如圖 69）。高爐內襯n 爐喉鋼磚圖 69條狀爐喉保護板高爐冷卻器n 高爐使用的冷卻器主要包括風渣口、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、熱風閥冷卻器等。n 高爐風、渣口冷卻通常采用水套。風口冷卻采用三個水套，風口小套用紫銅制造，形式有空腔式、復腔貫流式和螺旋式三種?？涨皇嚼鋮s強度最低但造價低，螺旋式冷卻強度最高但造價高。目前普通高爐多使用空腔式風口，長壽高爐多使用復腔貫流式風口。風口中套由紫銅或青銅制造，大套是鑄鐵制造的，內部鑄有蛇形鋼管。寶鋼高爐的新式風口如圖 610。圖 610高爐風口圖高爐冷卻器n 風口高爐冷卻器n 高爐渣口 渣口冷卻采用四個水套，大套、二套為鑄鐵制造，內部鑄有蛇形鋼管。渣口三套是青銅制造的空腔式結構。渣口小套是紫銅制成的空腔式結構，內徑 45~60mm。渣口結構如圖 611。圖 611高爐渣口圖高爐冷卻器n 普通高爐鐵口不冷卻，但出鐵負荷過大的鐵口可以在其上方、兩側插入冷卻板進行冷卻。n 高爐爐底通常采用風冷或水冷。 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)大型高爐應該采用軟水或純水閉路循環(huán)冷卻方式。爐體冷卻應該滿足分區(qū)分段冷卻，使高爐可以調節(jié)爐體各部位的冷卻強度。n 冷卻水耗量 可根據冷卻熱負荷及進出水溫差確定。設計時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 應該保證大于該處爐內煤氣壓力，防止冷卻器損壞時煤氣流入冷卻器。一般風口冷卻水壓力要比熱風壓力高 ，爐身部分冷卻水壓要比該處爐內壓力高 ?，F(xiàn)代大型高爐風口冷卻水壓達到 。冷卻水流速根據冷卻器形式確定。鑄有無縫鋼管的冷卻器內部流速為 ~?？涨皇嚼鋮s器內部流速通常較低，只有提高水壓才能提高內部冷卻水流速。復腔貫流式冷卻器中冷卻水流速很快，如寶鋼風口水壓 ，流速在 12~19m/s。n 冷卻水進水溫度 高爐應該控制冷卻水進水溫度，一般不超過 35℃ ，最大不應該超過 40℃ 。冷卻水溫差根據高爐不同部位確定，爐缸 3~4℃ ，爐腹爐腰 6~12℃ ，爐身下部 8~12℃ ，爐身上部 10~16℃ ，風口3~5℃ ，風渣口大套 5~6℃ ，風渣口二套 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供電點，最好有自己的備用發(fā)電機。泵房應有足夠的備用泵，向高爐供水應設置兩條供水主管路及兩套供水網。還應該設置水塔，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水流速 ~，排水管直徑為供水管直徑的 ~。供水管上應該設置逆止閥，防止煤氣倒流入冷卻水系統(tǒng)。排水槽、箱標高應高于冷卻器，保證冷卻器內充滿水。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構n 高爐鋼結構包括：爐殼、支柱和框架、爐腰托圈、爐頂平臺、斜橋、熱風爐及其送風管道、除塵器及煤氣系統(tǒng)管道以及走梯、過橋、平臺等。設計高爐鋼結構應該考慮以下各點： 1）各種設備的安裝、檢修、更換的可行性、安全性和方便性，大型設備的運進運出、吊裝、臨時停放的可能性、安全性及方便性。 2）某些鋼結構的高溫強度、耐磨性和密封性。 3）運動裝置運動軌跡周圍應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）支撐件應根據載荷做強度校核，必須考慮到靜載荷、動載荷、事故載荷、檢修安裝時的附加載荷及外部載荷（如風、地震等的載荷）。 5）露天及揚塵點附近的鋼結構應避免積塵積水。 6）合理設計走梯、過橋、平臺等，達到安全可靠且操作方便。高爐鋼結構 n 高爐鋼結構形式 高爐本體鋼結構主要解決爐頂載荷及爐身載荷傳遞到高爐基礎的方式，同時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高爐鋼結構圖高爐鋼結構n 大框架和爐缸支柱式： 爐頂載荷由爐體框架傳遞到基礎，爐身載荷由爐腰托圈、爐缸支柱傳遞到基礎。這種方式工作可靠但風口平臺擁擠，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。特點是節(jié)約鋼材造價低，但風口平臺擁擠，操作不便，大修更換爐殼不方便，特別是爐齡后期，爐皮強度下降，冷卻不好時易發(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，所有載荷經過爐腰托圈通過爐缸支柱傳遞到高爐基礎。這種方式工作可靠，造價較低，但風口平臺擁擠，操作不方便?？捎糜谥写笮透郀t。高爐鋼結構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料設備、大小鐘等的載荷通過爐體框架傳遞到高爐基礎。煤氣導出管、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。這種形式由于取消了爐缸支柱，風口平臺寬敞，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。高爐結構簡單，操作方便，投資最低，但只使用于中小高爐。高爐鋼結構n 高爐爐殼 爐殼的作用主要是固定冷卻設備，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，還承受熱應力和內部煤氣壓力等，有時還要抵抗煤氣爆炸、崩料、坐料等的突然沖擊力，所以爐殼必須有足夠的強度 。 爐殼形狀要求與高爐內型、爐襯厚度、冷卻設備結構形式相適應。應該盡量減少爐殼轉折點。爐缸下部轉折點應在鐵口框以下 100mm，爐腹下部轉折點應在風口大套法蘭盤邊緣以上不小于 100mm處。爐腹上部的轉折點位置決定于爐體內襯厚度及結構形式。對于有爐缸支柱的薄壁爐腰高爐，爐腹上部轉折點一般與爐腰高度相適應。對于有爐缸支柱的厚壁爐腰高爐，轉折點一般與爐腹內型高度或托圈高度相適應。爐頂封板與爐喉外殼連接處的轉折角（水平夾角）一般應大于 50176。 高爐鋼結構n 爐殼使用 A3鋼，也有使用 16Mn低合金鋼的。爐殼厚度應與工作條件相適應。對于 A3鋼，爐殼厚度可由下式計算 : δ=KD 式中： δ為計算部位的爐殼厚度 (mm)； D為計算部位爐殼的直徑 (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 ：β≥55176。時 ： 爐身（不包括下弦） : 爐身下弦 : 爐腰、爐腹、爐缸、爐底：熱風 爐筒體下弦 帶 ： 熱風 爐筒身： 表 610