【正文】 angular double casthouse, four iron port balance arrangement, slag and iron ditch is reasonably arranged, and molten iron to swing stream mouth, a flat field of iron blast furnace equipment selection high degree of mechanization, the choice of the dust removal facilities to improve iron field operating environment.Key words: blast furnace；design；refractory；cooling equipment；slag and iron目 錄摘 要 IAbstract II第一章 文獻(xiàn)綜述 1 1 1 2 2 2 3 3 3 3 3 3 5 6 7 8 8 8 10 10 11 渣鐵處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 11 14 15 16 17 17 17 18第二章 煉鐵工藝計(jì)算 19 高爐物料平衡計(jì)算 19 原料條件及平衡計(jì)算[22] 19 物料平衡計(jì)算 24 高爐熱平衡計(jì)算 28 全爐熱平衡 28 高溫區(qū)熱平衡 33 35 爐缸設(shè)計(jì) 37 爐缸尺寸 37 渣口高度 37 風(fēng)口高度 37 風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸 37 風(fēng)口數(shù)目的確定 37 死鐵層厚度 38 爐腰直徑D，爐腹角β，爐腹高度h2 38 爐喉直徑d1，爐喉高度h5，爐身角α，爐身高度h4，爐腰高度 h3 38 校核爐容 39 爐頂高度h6，全高H 39第四章 爐襯設(shè)計(jì) 42 高爐各部位耐火材料的選擇 42 爐缸及爐底部 42 爐腹部位、爐腰部位及爐身中下部 42 爐身上部及爐喉部位 42 爐襯砌筑 43 爐缸及爐底部位的砌筑 43 爐腹部位砌筑 44 爐腰部位砌筑 44 爐身部位砌筑 44第五章 高爐冷卻設(shè)備的選擇 46 46 爐底冷卻設(shè)備 46 爐缸側(cè)壁冷卻設(shè)備 47 爐底，爐缸的砌筑 47 爐腹冷卻設(shè)備的選擇 47 47 48 爐腰、爐身下部冷卻設(shè)備的選擇 4爐身下部冷卻設(shè)備 48 爐腰冷卻設(shè)備砌筑 4上部冷卻設(shè)備 49 爐身中部冷卻設(shè)備 49 爐身上部及爐喉冷卻設(shè)備 50 50 高爐冷卻水系統(tǒng) 52第六章 渣鐵處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 54 54 54 54 5渣溝及撇渣器的設(shè)計(jì) 55 55 55 55 56 56 59 鑄鐵機(jī)的選擇 59 INBA（因巴）法爐渣處理 60 61參考文獻(xiàn) 62致謝 65 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一章 文獻(xiàn)綜述高爐冶煉是獲得生鐵的主要手段，它以鐵礦石（天然礦、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦）為原料，焦煤、煤粉、重油、天然氣等燃料和還原劑，以石灰石、等為溶劑、在高爐內(nèi)通過燃料燃燒、氧化物中鐵元素的還原及非鐵氧化物造渣等一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程，獲得生鐵，起主要副產(chǎn)品為高爐爐渣和高爐煤氣。這些指標(biāo)都是以高爐有效容積(Vu)為基準(zhǔn)得來。d)高爐冶煉強(qiáng)度 ，t/(m3d)焦比kg/t310煤比kg/t200max250熱風(fēng)溫度186。d爐缸燃燒強(qiáng)度 對(duì)比而言，后者比前者在冶金概念上要科學(xué)些，生產(chǎn)實(shí)踐表明，在一定的冶煉條件上，高爐的入爐風(fēng)量、燃料燃燒量、煤氣生產(chǎn)量和生鐵產(chǎn)量都與爐缸面積成正比，這是高爐大型化的基本出發(fā)點(diǎn)。 生產(chǎn)實(shí)踐證明，大型高爐容加上精料、高風(fēng)溫、高壓爐頂、綜合噴吹以及春水冷卻等近代技術(shù)，可以降低單位燒結(jié)面積的基建投資和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，燒結(jié)礦質(zhì)量，使高爐能耗降低、壽命增加，同時(shí)生產(chǎn)管理方便，易于環(huán)境治理。d焦比Kg/t冶強(qiáng)t/m3隨著高爐冶煉的強(qiáng)度的增加，爐料正向著精料方向發(fā)展，精料包括入爐礦石的品味，改善入爐原料的還原性能，調(diào)高熟料率，穩(wěn)定入爐原料成份和粒度。近年來，噴吹燃料量逐漸增加，提高風(fēng)溫更是迫切的事情。爐頂壓力的提高有利于減少壓差、穩(wěn)定爐況、提高煤氣利用率、最終提高產(chǎn)量。富氧鼓風(fēng)可以克服這些足，合適的富氧率與噴吹的燃料成分有關(guān)，富氧大噴吹可達(dá)到優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長(zhǎng)壽的冶煉效果。高爐爐型發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。2) 近代爐型 19世紀(jì)中葉，由于蒸汽鼓風(fēng)機(jī)和焦炭的普遍使用，爐頂裝料裝置逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，高爐爐型趨向于擴(kuò)大爐缸爐喉直徑，并向高度方向發(fā)展，逐漸形成近代的五段式高爐爐型。高爐大型化成為高爐冶煉的發(fā)展趨勢(shì)。 高爐爐型尺寸表示方法1) 表征了高爐的矮胖程度，即高徑比。但值較大時(shí)卻增加了料柱的高度，從而相應(yīng)的增加了煤氣流通過料柱的阻力損失，不利于高爐冶煉的順行。2) 爐缸尺寸 爐缸是高爐的核心部位。爐缸的高度應(yīng)能保證在爐缸內(nèi)容納兩次出鐵間隔時(shí)間內(nèi)所生成的鐵水和一定數(shù)量的爐渣，并應(yīng)考慮因故而不能按時(shí)放渣放鐵時(shí)能容納多余的鐵水和爐渣，因此爐缸高度直接決定了渣口和風(fēng)口的高度，同時(shí)也影響風(fēng)口前氧化帶的形狀和大小，從而也是影響爐況的主要要因素。爐腹過高，有可能在爐料尚未熔融就進(jìn)入收縮階段，易造成難行和懸料，爐腹過低則可能減弱爐腹應(yīng)有的作用。4) 爐腰尺寸 爐腰的高度大小對(duì)高爐冶煉沒有嚴(yán)重影響。5) 爐身尺寸 爐身尺寸包括爐身高度和爐身角。爐身角的大小與爐料的下降和煤氣流的上升過程中的分布狀態(tài)關(guān)系極大。但是，爐身角過小，邊緣沒氣流過分發(fā)展，會(huì)給高爐操作上下部調(diào)節(jié)帶來困難，不利于煤氣熱能和化學(xué)能的充分利用，容易使?fàn)t襯過熱而損壞。一般取值在之間，現(xiàn)代大型高爐爐身角取值在之間。爐喉高度一般以m為宜。爐襯的主要作用是構(gòu)成工作空間，減少散熱損失，以及保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)件免遭熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕作用。 隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展，高爐爐型正在想著大型高效長(zhǎng)壽低耗清潔的方向發(fā)展，高爐長(zhǎng)壽技術(shù)發(fā)展尤為突出，新建的高爐或大修改造高爐均積極的采用高爐長(zhǎng)壽技術(shù)，如陶瓷杯技術(shù)，UACR碳磚、銅冷卻壁、軟水密閉循環(huán)、高爐人工智能等專家系統(tǒng)等。以日本川崎鋼鐵公司千葉6號(hào)高爐(5153m)和水島2號(hào)高爐(2857m)為代表,千葉6號(hào)高爐爐齡已達(dá)到23年以上，一代爐齡產(chǎn)鐵量13388t/m,創(chuàng)造了高爐長(zhǎng)壽的世界紀(jì)錄；水島2號(hào)高爐1979年開爐至今仍在運(yùn)行，正在創(chuàng)造高爐爐齡新的世界紀(jì)錄。高爐陶瓷杯爐缸爐底結(jié)構(gòu)是在爐底炭磚和爐缸炭磚的內(nèi)緣，砌筑一層高鋁質(zhì)杯狀剛玉砌體層，其具有明顯的優(yōu)越性。(2)陶瓷質(zhì)耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)比炭磚低對(duì)爐缸鐵水有保溫作用, 能提高鐵水溫度, 降低煉鐵能耗。 陶瓷杯結(jié)構(gòu)及理論等溫線分布過去煉鐵工作者對(duì)高爐耐火材料性能的要求僅限于一些常規(guī)性能, 如對(duì)炭磚僅要求灰分、耐壓強(qiáng)度、體積密度、氣孔率等指標(biāo), 對(duì)陶瓷耐火材料僅要求化學(xué)成分、耐火度、荷重軟化溫度、顯氣孔率、體積密度、耐壓強(qiáng)度、重?zé)€變化率等指標(biāo)。例如, 有些高爐內(nèi)有堿金屬和鋅的循環(huán)富集, 對(duì)耐火磚襯形成很強(qiáng)的侵蝕, 成為磚襯的重要侵蝕源。對(duì)于高爐耐火材料使用性能的檢測(cè)方法, 武鋼已進(jìn)行了近20 年的研究: 在研究高爐磚襯破損和侵蝕機(jī)理的基礎(chǔ)上, 對(duì)高爐耐火材料提出了多項(xiàng)特殊使用性能要求, 并研究出相應(yīng)的試驗(yàn)方法, 通過原冶金部制定了檢驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。目前, 這些檢驗(yàn)方法已在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用, 很多新型優(yōu)質(zhì)高爐耐火材料不斷地開發(fā)出來, 有的綜合性能已趕上國(guó)際先進(jìn)水平, 有些指標(biāo)甚至超過了國(guó)際先進(jìn)水平[10]~[11]。石墨炭磚和日本BC5 型半石墨炭磚相比, 其導(dǎo)熱系數(shù)、抗堿性、鐵水熔蝕等性能相當(dāng)。但是, 蘭州新研制的半石墨炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)、微氣孔指標(biāo)則優(yōu)于德國(guó)同類產(chǎn)品。cm3)顯氣孔率，%耐壓強(qiáng)度，MPa透氣度，mDa氧化率，%鐵水熔蝕指數(shù)，%平均孔徑，μm孔容積率，%導(dǎo)熱系數(shù)（600186。m1應(yīng)指出的是, 石墨磚一般用于爐底最下層, 是利用其高導(dǎo)熱性強(qiáng)化爐底冷卻, 在高爐爐役后期減緩鐵水的侵蝕。3) 陶瓷杯用磚 目前國(guó)內(nèi)高爐陶瓷杯用磚有復(fù)合棕剛玉磚、剛玉莫來石磚、塑性相結(jié)合剛玉磚、微孔剛玉磚、法國(guó)陶瓷杯磚( 澆注塊) 等5 種, 陶瓷杯磚性能對(duì)比性能法國(guó)澆注塊1995年 2002年微孔剛玉磚塑性相剛玉磚復(fù)合剛玉磚剛玉莫來石體積密度，(gC），WK1抗堿度優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)差差, 國(guó)產(chǎn)微孔剛玉磚的各項(xiàng)性能均已達(dá)到或優(yōu)于法國(guó)陶瓷杯磚, 其中抗?fàn)t渣侵蝕性和耐壓強(qiáng)度更好。塑性相結(jié)合棕剛玉磚除微氣孔指標(biāo)較差外, 其他性能都較好, 是目前應(yīng)用最多的一種。1) 保護(hù)爐殼及各種鋼結(jié)構(gòu)，使其不因受熱變形或破壞。3) 維持合理的操作爐型，使耐火材料的侵蝕內(nèi)型線接近操作爐型，對(duì)高爐內(nèi)煤氣流的合理分布、爐料順行起到良好作用。根據(jù)高爐不同部位的工作條件及冷卻的要求，所用的冷卻介質(zhì)也不同，一般常用的冷卻介質(zhì)有：水、空氣和汽水的混合物，即水冷、風(fēng)冷和汽化冷卻。我國(guó)常用的冷卻設(shè)備有外部噴水冷卻、風(fēng)口和渣口的冷卻、冷卻壁、冷卻板、支梁式水箱以及風(fēng)冷或水冷爐底等。在使用材質(zhì)上又分為耐熱鑄鐵、球墨鑄鐵、鋼和銅冷卻壁。冷卻板型式有鑄銅冷卻板，其中有兩通道的，四通道的，還有埋入式鑄鐵冷卻板等。大中型高爐在爐齡末期，冷卻器被燒毀的情況下，為了繼續(xù)維持生產(chǎn)，爐皮噴水冷卻時(shí)一項(xiàng)重要措施。2) 風(fēng)口和渣口冷卻 風(fēng)口一般由大中小三個(gè)套組成。3) 冷卻壁 冷卻壁裝設(shè)在磚襯和爐殼之間，它是內(nèi)部鑄有無縫鋼管的鑄鐵板。冷卻結(jié)構(gòu)的的合理與否對(duì)高爐長(zhǎng)壽影響巨大。爐體結(jié)構(gòu)的合理性也表現(xiàn)在冷卻壁的熱面溫度能控制在400℃，因?yàn)槔鋮s壁溫度超過400℃就發(fā)生相變從而加速冷卻壁的破損。隨著高爐強(qiáng)化熔煉水平的提高，球墨鑄鐵冷卻壁越來越難以滿足要求。高導(dǎo)熱性的紫銅冷卻壁的國(guó)產(chǎn)化及應(yīng)用也得到很好地發(fā)展。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有部分鋼鐵企業(yè)使用剛冷卻壁，如濟(jì)鋼、南鋼和鞍鋼等，效果較好。隨著銅冷卻壁的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的加快，成本的不斷降低和技術(shù)的不斷成熟，可以預(yù)見，銅冷卻壁在我國(guó)的使用，特別是在大型高爐上的使用將會(huì)不斷加快。在大型高爐上將可能綜合采用銅冷卻壁、剛冷卻壁和球墨冷卻壁是高爐爐體冷卻結(jié)構(gòu)更加合理[15]~[16]。高爐基地由地下的基座和地面上的基墩組成。2) 具有一定的耐熱能力?；睆脚c載荷和地基土質(zhì)有關(guān)，基座底表面積可按下式計(jì)算： m 式中 —基座底部表面積，； —包括基礎(chǔ)質(zhì)量在內(nèi)的總載荷，； —小于1的安全系數(shù)，取值視地基土質(zhì)而定； —地基土質(zhì)允許承受能力。包括風(fēng)口平臺(tái)、渣口平臺(tái)和出鐵場(chǎng)。為了便于觀察風(fēng)口和檢查冷卻設(shè)備以及進(jìn)行更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備的操作，風(fēng)口平臺(tái)應(yīng)寬敞平坦，但應(yīng)留有一定泄水坡度。出鐵場(chǎng)有矩形出鐵場(chǎng)、雙矩形出鐵場(chǎng)和環(huán)行出鐵場(chǎng)。 我國(guó)3000m3以上高爐出鐵場(chǎng)形式及鐵口夾角項(xiàng)目爐容，m3鐵口數(shù)，個(gè)出鐵場(chǎng)形式鐵口夾角寶鋼1號(hào)40634雙矩形出鐵場(chǎng)40186。寶鋼3號(hào)43504雙矩形出鐵場(chǎng)寶鋼4號(hào)47474雙矩形出鐵場(chǎng)太鋼5號(hào)43504雙矩形出鐵場(chǎng)天鋼2號(hào)32004雙矩形出鐵場(chǎng)90186。鞍鋼新1號(hào)32004雙矩形出鐵場(chǎng)，目前這種布置已經(jīng)很少見了。1高爐；2南渣口；3西渣口；4東渣口；5水渣溝；6信號(hào)室；7鐵水主溝；8撇渣器；9鐵水溝；10下渣溝；11爐前吊車；12鐵路；13電泡操作室14泥溝庫；15炮泥庫；16焦粉庫高爐；2主溝；3鐵溝；4下渣口；5擺動(dòng)溜嘴；6風(fēng)口平臺(tái)；7出鐵場(chǎng)；8鐵水罐停放、運(yùn)輸線；9汽車直接上出鐵場(chǎng)平臺(tái)通道；10輔助材料運(yùn)輸線；11爐前起重機(jī)2) 出鐵場(chǎng)除塵為了改善爐前高溫、多塵的勞動(dòng)環(huán)境，減少煙塵和熱輻射對(duì)人體的危害，在渣鐵溝上方設(shè)計(jì)有溝蓋，在渣、鐵罐上方設(shè)計(jì)有抽塵罩，除塵管道全部采用側(cè)吸式并埋入沙層中。未抽盡的煙塵通過出鐵場(chǎng)上的排煙氣樓自然排出[42]。爐前設(shè)備主要有開鐵口機(jī)、堵鐵口泥炮、堵渣機(jī)、換風(fēng)口機(jī)、振搗鐵溝的機(jī)械等。開口機(jī)走行梁一端可以繞一固定軸回轉(zhuǎn)，另一端通過電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)使其離開或送至開鐵口位置。中小高爐使用的是電動(dòng)鉆孔式，大中型高爐采用全氣動(dòng)全液壓氣液復(fù)合傳動(dòng)沖鉆式開口機(jī)。開鐵口機(jī)必須瞞住一下要求：開鐵口時(shí)不得破話泥套和覆蓋在鐵口區(qū)域爐缸內(nèi)壁上的泥炮；能遠(yuǎn)距離操作，工作安全可靠；外形尺寸應(yīng)盡可能的小，并當(dāng)打開出鐵口后能很快撤離出鐵場(chǎng)；開出的出鐵口應(yīng)為具有一定斜度角、滿足出鐵要求的直線孔道。泥炮需要在高爐不停送風(fēng)的全風(fēng)情況下把堵泥壓進(jìn)鐵口，其壓力應(yīng)大于爐缸內(nèi)壓力，并能頂開由于放鐵后堆滿鐵口內(nèi)側(cè)的焦炭。1　 泥炮工作缸應(yīng)具有足夠的容量，以供應(yīng)足夠堵口的耐火泥，能夠一次堵住出鐵口。3　 炮嘴應(yīng)有合理的運(yùn)動(dòng)軌跡，泥炮到達(dá)工作位置時(shí)要有一定傾角，而且炮嘴進(jìn)入出鐵口泥套時(shí)，應(yīng)盡量沿直線運(yùn)動(dòng)，以免損壞泥套。泥炮按驅(qū)動(dòng)方式不同，分為氣動(dòng)泥炮、電動(dòng)泥炮和液壓泥炮。 1—打泥機(jī)構(gòu) 2—壓炮機(jī)構(gòu)3—轉(zhuǎn)炮機(jī)構(gòu) 4—鎖炮機(jī)構(gòu)電動(dòng)泥炮有絲桿和螺母易磨損，修理困難，炮體過大等缺點(diǎn)。3)