高炉钢结构详解

高炉钢结构设计 (steel structure design of blast furnace)炼铁高炉专用钢结构的设计。

高炉钢结构设计主要内容包括高炉本体和炉顶、上料系统、热风炉系统、粗煤气除尘系统、出铁场和辅助设施钢结构的设计，做好系统间整体配合联系、进行结构的材料选择和采取安全防护措施。

高炉系统钢结构见图1。

设计时要进行结构形式的选择，构件强度稳定性、变形的计算和合理的构造处理，以保证结构安全使用与经济合理。

设计应按《钢结构设计规范》及其它有关规范规定进行。

对于地震区的高炉钢结构，其抗震设计要求还要符合抗震设计规范规定。

高炉钢结构的大部分是高炉生产设备的主要组成部分，其特点是：(1)种类繁多，形式特殊。

有多层空间框架的炉体框架、多折点壳体的炉壳、异形壳体组成的热风炉壳、圆或椭圆形筒壳的通廊等。

(2)结构尺寸及构件断面较大。

如：5000m3 左右高炉全高可达120m，炉壳直径为20m，炉壳厚度可达90～120mm，炉体框架箱形柱的断面尺寸达2．0m×4．0m。

(3)钢材用量多，如5000m3 高炉，包括运输、动力、管线在内钢结构用量近9万t。

(4)工作条件较苛刻。

如：炉体及周围结构受高温影响及水气锈蚀作用，热风炉外壳上部有时受晶间应力腐蚀开裂作用，上料料车卷扬机的作业率高达80％，壳体构件还要承受煤气爆炸等事故性内压力和砖衬被侵蚀后高炉外壳局部温度过热的作用。

(5)各系统间结构穿插交错，荷载辗转传递。

要控制其变形，使其相互协调。

高炉本体和炉顶钢结构高炉本体结构形式主要有自立式和非自立式两种(图2)，也有介于两者之间的过渡形式。

自立式高炉包括高炉外壳、炉体框架和炉顶刚架。

炉壳独自承受炉内有关全部竖向荷载，而在炉周设炉体框架支承上部设备及平台。

大中型高炉多用此种形式。

非自立式高炉在炉壳下部设托圈和炉缸支柱，以支持炉内荷载，且多不设炉体框架，而将炉身平台及炉顶刚架支承在炉壳上，小型高炉多用此种形式。

高炉本体3.2 高炉炉衬优化高炉炉型我国炼铁工作者历来重视高炉炉型设计，通过研究总结高炉破损机理和高炉反应机理，优化高炉炉型设计的基本理念已经形成。

（1）加深死铁层深度实践证实，高炉炉缸炉底“象脚状”的异常侵蚀，主要是由于铁水渗透到碳砖中，使碳砖脆化变质，再加之炉缸内铁水环流的冲刷作用而形成的。

加深死铁层深度，是抑制炉缸“象脚状”异常侵蚀的有效措施。

死铁层加深以后，避免了死料柱直接沉降在炉底上，加大了死料柱与炉底之间的铁流通道，提高了炉缸透液性，减免了铁水环流，延长了炉缸底部寿命。

理论研究和实践表明，死铁层深度一般为炉缸直径的15%~20%。

（2）适当加高炉缸高度高炉在大喷煤操作条件下，炉缸风口回旋区结构将发生变化。

适当加高炉缸高度，不仅有利于煤粉在风口前的燃烧，而且还可以增加炉缸容积，以满足高效化生产条件下的渣铁存储，减少在强化冶炼条件下出现炉缸“憋风”的可能性。

近年我国已建成或在建的大型高炉都有炉缸高度增加的趋势，高炉炉缸容积为有效容积的16%~18%。

（3）加深铁口深度铁口是高炉渣铁排放的通道，铁口区的维护十分重要。

研究表明，适当加深铁口深度，对于抑制铁口区周围炉缸内衬的侵蚀具有显著作用，铁口深度一般为炉缸半径的45%左右。

这样可以减轻出铁时在铁口区附近形成的铁水涡流，延长铁口区炉缸内衬的寿命。

(4)降低炉腹角降低炉腹角有利于炉腹煤气的顺畅排升，从而减少炉腹热流冲击，而且还有助于在炉腹区域形成比较稳定的保护性渣皮，保护冷却器长期工作。

现代大型高炉的炉腹角一般在800以下，本钢1号高炉2600（上标）炉腹角已降低到75.370。

3.3 炉体冷却方式长寿炉缸炉底的关键是必须采用高质量的碳砖并辅之合理的冷却。

通过技术引进和消化吸收，我国大型高炉炉缸炉底内衬设计结构和耐火材料应用已达到国际先进水平。

以美国UCAR公司为代表的“导热法”（热压炭砖法）炉缸设计体系已在本钢、首钢、宝钢、包钢、湘钢等企业的大型高炉上得到成功应用；以法国SAVOIE公司为代表的“耐火材料法”（陶瓷杯法）炉缸设计体系在首钢、梅山、宝钢、鞍钢等企业的大型高炉上也得到了推广应用。

高炉炼铁设计与设备知识点高炉是一种用于炼铁的设备，它起着至关重要的作用。

在高炉炼铁的过程中，设计和设备的选择十分关键。

本文将介绍一些与高炉炼铁设计和设备相关的知识点。

一、高炉的结构高炉通常由炉身、崩塌室、渣口、风口和煤气出口等部分组成。

炉身是高炉的主体部分，由内、外砌砖层构成。

炉身内部分为上、中、下三段，分别进行还原、融化和收集铁水的过程。

二、高炉的炉料高炉的炉料是指进入高炉的原料，通常包括铁矿石、焦炭和石灰石等。

其中，铁矿石是炉料的主要成分，通常由赤铁矿、磁铁矿和针铁矿组成。

焦炭是炉料的还原剂，而石灰石用于脱硫。

三、高炉的还原还原是高炉炼铁的关键步骤之一。

在高炉内，焦炭的碳与铁矿石中的氧发生化学反应，生成一氧化碳和一氧化碳二氧化碳等还原气体。

这些还原气体与铁矿石中的氧反应，将铁矿石还原成为金属铁。

四、高炉的融化和冶炼在高炉的融化和冶炼过程中，铁矿石被还原成金属铁，然后与渣、石灰石等杂质形成熔融的铁水。

随后，铁水收集在高炉的下部，并通过渣口排出。

五、高炉的煤气排放在高炉炼铁过程中，除了产生铁水外，还会产生大量的高炉煤气。

这些煤气含有一氧化碳、氢气、一氧化碳二氧化碳等成分。

为了充分利用这些煤气，通常会对其进行净化和脱硫处理，然后用于发电或供热等用途。

六、高炉炼铁的控制高炉炼铁的过程需要进行精确的控制。

通过对炉温、煤气成分、料层厚度等参数的监测和调整，可以提高炼铁效率，减少能耗和杂质含量，并延长高炉的使用寿命。

七、高炉炼铁的应用高炉炼铁广泛应用于钢铁行业。

炼铁产出的铁水，经过进一步的炼钢处理，可以制成各种钢材，被用于建筑、制造、交通等领域。

总结：通过了解高炉炼铁的设计和设备知识点，我们可以更好地理解高炉炼铁的工作原理和过程。

高炉的结构、炉料、还原、融化和冶炼、煤气排放、控制等方面都对高炉的炼铁效果和效率有着重要的影响。

只有合理设计和选择设备，并进行科学的操作和控制，才能保证高炉炼铁的顺利进行，提高钢铁生产的效益和质量。

高炉的结构详解高炉是炼铁生产的主要设备,它具有产量大、生产率高和成本低的优点,这是其他炼铁方法无法比拟的。

随着炼铁工业的迅速发展,炼铁的不断强化,高炉日趋大型化,有效容积已从近1500立方米增加到5000立方米左右,日产生铁量达到或超过1万吨,同时采用高压炉顶、高风温、综合喷吹和电子计算机控制等新技术,利用系数不断提高,焦比不断降低,可是高炉炉衬工作条件随之发生了重大变化,使其使用寿命降低较多,一般只有5─6年。

特别是高炉炉身下部及炉腰、炉腹部委,其寿命就更为短暂。

这就说明,炼铁技术的飞跃发展要求耐火材料必须发生重大变革,否则很难石英现代炼铁工艺的要求。

我过高炉距离原冶金部确定的一代炉龄8年不中修,单位炉容产铁量5000吨每立方米的目标要求还有一定的距离。

这与高炉各部委耐火材料的选择,耐火材料的各种性能有很大关系。

耐火材料寿命不断提高,将直接影响高炉下一代的寿命。

所以,一个稳产、高产、顺行的高炉,没有性能优异的耐火材料做坚强的后盾是不行的。

世界各国的炼铁工作者为了提高高炉炉龄,做了大量的工作。

主要是进行高炉解体破损调查,探讨炉衬损坏机理,提高砖衬的指令并创造新品种;砌筑综合炉衬;改变或改进冷却系统的结构和材质;加强维护操作和采用不定形耐火材料等。

因此,炼铁方面的新技术,耐火材料的新品种不断涌现,由于采用上述新技术措施,目前大、中型高炉炉衬的使用寿命普遍有所提高。

高炉是冶炼生铁的主体设备。

他有耐火材料砌筑成竖式圆筒形的炉体,外有钢板炉壳加固密封,内嵌冷却壁保护。

高炉内部工作空间的形状称为高炉内型,它有炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5段组成。

高炉的大小用有效容积来表示,所谓的有效容积就是自出铁口中心线到大料钟下降位置下缘这段有效高度范围内的内部工作空间的体积。

要完成高炉生产,除高炉本体外,还必须有其他的附属设备。

1、供料系统,包括贮矿槽、过筛、输送、称量及上料机等一系列设备。

2、送风系统,包括鼓风机、加湿和脱湿装置、热风炉及一系列管道阀门等设备,主要是连续不断地供给送风。

高炉内衬结构和原理
高炉内衬的结构和原理如下：
高炉炉体分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸及炉底等部位。

其中，炉喉、炉腰和炉缸为中空圆柱体，炉身和炉腹则分别为上小下大和上大下小的平截空心圆锥台体，炉底为圆柱体。

高炉各部位的工作温度也不同。

具体来说，炉底、炉缸区的工作温度为1450~1800℃；炉腹、炉腰区域的工作温度为1400~1600℃；而炉身上部的工作温度为600~800℃。

高炉内衬由耐火砖砌筑而成，直接承受高温、化学侵蚀、炉材、气体运动磨损等因素的破坏。

高炉衬里的作用是构成高炉的工作空间，减少热损失，保护炉壳和其他金属结构免受热应力和化学侵蚀。

在炼铁过程中，原料从高炉炉顶加入后，经过预热、铁氧化物的还原和熔化、铁和渣下滴流动分离、焦炭的燃烧及产生煤气等过程而获得生铁。

这一过程是在高温下连续进行的。

以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询钢铁厂炼铁专家。

冶金高炉本体高炉本体是高炉炼铁的核心设备，@代大型和超大型高炉一代炉龄在不中修的情况下可达到15 -20年•，单位炉容产铁量可达到d000t以上。

高炉本体主要由钢结构（炉体支承框架、炉壳）、炉衬（耐火材料）、冷却设备（冷却壁、冷却板等）、送风装置（热风围管、支管、直吹管、风口）和检测仪器设备等组成。

图5-4为钢3号高炉（4360m3)炉体结构图。

1 钢结构高炉钢结构包括炉体支承结构和炉壳。

炉体支承结构采用如图5-5所示的大框架自立式结构。

其特点是大料斗、小料4*和旋转布料器的重量由炉壳支承，上升管、大小钟和受料漏斗等重量通过炉顶框架支承在炉顶平台上（第7层平台）。

对无料钟炉顶，旋转溜槽、中心喉管等重量由炉壳支承。

料罐、受料漏斗、密封阀、上升管等设备重童通过炉顶框架支承在炉顶平台上，炉顶平台的所有重量再由大框架传递给基础。

大框架自立式结构的优点是风口平台宽敞，炉前操作方便，利于风口平台机械化作业。

新建的大、中型和超大型高炉都采用这种结构。

高炉炉壳用高强度钢板焊接而成，起承重、密封煤气和固定冷却器的作用，图5-6所示为正在安装中的5500m3高炉炉壳。

2 炉衬高炉炉衬由耐火砖砌筑而成，由于各部分内衬工作条件不同，采用的耐火砖材质和性能也不同。

如炉身中上部炉衬主要考虑耐磨，炉身下部和炉腰主要考虑抗热震破坏和碱金属的侵蚀，炉腹主要考虑高FeO的初渣侵蚀，炉缸、炉底主要考虑抗铁水机械冲刷和耐火砖的差热膨胀。

目前，冶金备件大型高炉上部以碳化硅和优质硅酸盐耐火材料为主，中部以抗碱金属能力强的碳化硅砖或高导热的炭砖为主，高炉下部以高导热的石墨质炭砖为主，冷却壁基体可用高韧性球墨铸铁、铸钢或纯铜浇铸而成，内部水冷管夫低碳钢管。

镶砖冷却壁在基体的砖槽内再砌人耐火砖，镶砖也可用散状耐火材料捣打成型。

图5-9为不同结构的镲砖冷却壁，结构^和^;带凸台，用在炉腰和炉身，对炉衬耐火砖起意图。

3 冷却设备冷却设备的作用是降低炉衬温度，提髙炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力，使炉衬材料处于良好的服役状态。

高炉钢结构施工方案1. 引言高炉钢结构是指用于高炉建筑的钢结构体系，其施工方案的制定和实施是确保高炉稳定运行和安全生产的关键环节。

本文档将详细介绍高炉钢结构施工方案的制定过程和具体实施方法。

2. 施工方案制定在制定高炉钢结构施工方案之前，需要进行详细的前期调研和工程测量，确定施工现场的地形地貌、基础情况、条件限制等。

制定施工方案时需要考虑如下几个方面：2.1 结构设计根据高炉的设计要求和工程测量结果，确定钢结构的尺寸、材料和连接方式。

结构设计需要满足高炉的稳定性和承载能力要求，并考虑施工时的方便性和经济性。

2.2 施工顺序根据施工现场的具体情况，确定高炉钢结构的施工顺序。

通常情况下，施工顺序应先进行基础施工，然后逐步搭建上部钢结构，最后进行连接与固定。

2.3 施工工艺根据结构设计和施工顺序，确定高炉钢结构的具体施工工艺。

需要考虑到钢结构的安装方式、吊装设备、施工临时设施等因素，并制定相应的安全操作规程。

3. 施工实施高炉钢结构的施工实施过程主要包括基础施工、上部钢结构搭建和连接固定。

具体步骤如下：3.1 基础施工3.1.1 地基处理根据地质勘探结果，对施工现场的地基进行处理。

常见的地基处理方式包括夯实、加固和挖土填埋等。

3.1.2 基础浇筑在地基处理完成后，进行基础的混凝土浇筑。

根据结构设计的要求，确保基础的稳定性和承载能力。

3.2 上部钢结构搭建在基础施工完成后，开始搭建上部钢结构。

根据施工方案确定的施工顺序，使用吊装设备将钢结构部件逐步安装在预定位置。

3.3 连接固定钢结构部件安装完毕后，需要进行连接与固定。

通常采用焊接或螺栓连接的方式，确保钢结构的稳定性和密封性。

4. 安全与质量控制在高炉钢结构施工过程中，安全和质量控制是至关重要的。

为了保障施工安全和工程质量，需要做好以下几方面的工作：4.1 安全措施制定详细的施工安全措施和操作规程，并对施工人员进行安全教育和培训。

确保施工过程中的人员安全和设备安全。

目录一、工程概况 (1)二、施工程序 (2)三、制作场地平面布臵 (2)四、主要构件的施工方法及技术要求 (2)五、施工进度计划 (8)六、劳动力配备计划 (8)七、施工机具、仪表、用料计划 (9)八、重要施工质量、安全、环保措施 (11)九、附图 (15)湘钢2#高炉易地大修改造工程高炉本体系统钢结构，包括炉身框架平台、炉顶刚架平台、热风围管等。

炉身框架平台等约重1200t，主要采用Q235-B、Q345-B钢材，采用自立式大框架结构，框架分两层：标高▽27.05以下是由4根规格为Φ1500×34、材质为Q345-B的焊接卷管柱与框架梁组合成的26m×17m矩形框架结构，标高▽30.900以上是由4根规格为Φ1200×34、材质为Q345-B的焊接卷管柱和框架梁组合成的17m×17m正方形框架结构，上、下部框架柱间通过十字柱相接。

炉身共设5层平台，框架梁、平台主梁采用实腹焊接H型钢，次梁等采用轧制型钢，实腹焊接H型钢最大截面尺寸为HA2500×1000×32×48，框架柱最大单重近74t(按吊装单元及现场拼装单元确定分段制作)。

炉顶刚架平台等约重800t，为17m×9m长方体结构，刚架顶标高为▽96.760，其上单轨吊梁底标高为▽104.000。

钢柱均为材质为Q345-B的焊接卷管柱，共分两层：下部柱规格为Φ1200×32/28，立于▽39.600平台大梁上，其顶标高为▽75.942；上部柱规格为Φ600×20，立于下层钢柱上。

刚架梁及平台主梁为实腹焊接H型钢梁，次梁为轧制型钢梁。

实腹焊接H型钢梁最大截面尺寸为HA1500×400×20×32。

炉顶共设10层平台，其中炉顶小车平台的行车梁挑出刚架近20m，其下用Φ700×25焊接卷管撑支撑，管撑坐落在炉顶刚架上。