高炉本体设计

攀枝花学院本科毕业设计（论文）2000m3高炉本体设计学生姓名：学生学号：200611103117院（系）：材料工程学院年级专业：冶金工程指导教师：教授助理指导教师：二〇一一年五月摘要高炉炼铁的历史悠久，炼铁技术日臻成熟，是当今主要的炼铁方式。

高炉作为炼铁工艺的主体设备，其结构的合理性对炼铁的工艺操作、生产技术指标以及自身的寿命都有十分重要的影响。

根据攀枝花钒钛磁铁矿的高炉冶炼特点，通过进行配料计算和物料平衡计算，设计了2000m3高炉本体。

设计过程除考虑通常的高炉设计方案外，还考虑了攀枝花钒钛磁铁矿多年高炉冶炼的一些生产实践经验。

所设计完成的高炉本体炉缸直径为9.88m、炉腰直径为10.97m、高径比为2.55、有效高度为27.97m；高炉基础的基墩高1.9m、直径13.53m、基座高2m；采用碳砖加高铝砖综合炉底、全碳砖炉缸；冷却设备的设计为水冷炉底、炉缸和炉底采用三段光面冷却壁、炉身采用镶砖冷却壁；高炉钢结构采用炉体框架式结构，最后采用CAD绘制出高炉本体图。

关键词高炉，高炉本体，炉型，钒钛磁铁矿ABSTRACTThe blast furnace iron-making has a long history which has become the main way of iron manufacture. As the main equipment of ironmaking, the blast furnace plays the most important role. The rationality of the blast furnace’s structural design has great influence on the process operations and technique level of ironmaking and it will decide the useful life of the blast furnace itself. According to the characteristics of the vanadic titanomagnetite smelted in BF in Panzhihua, the 2000m3blast furnace body was designed in this subject based on the calculations of the burden control and the material balance. Besides common design plans of the blast furnace, some practical experiences of the vanadic titanomagnetite smelted in BF was considered in this subject. The basic information of the blast furnace which has been designed is as following: the diameter hearth is 9.88m, the belly diameter is 10.97m, the aspect ratio of the furnace is 2.55, the effective height is 27.97m. As to the blast furnace foundation, the height of under hearth is 1.9m, the diameter of the under hearth is 13.53m, the furnace pad or foundation is 2 m. The hearth bottom adopts carbon bricks and high alumina bricks synthesize technic, the hearth just builds up with carbon bricks. The cooling device is designed to water-cooled hearth bottom, three segments mill finish stave is used for the hearth and hearth bottom, the stack uses inlaid brick stave to make it cool down. The steel structure of the BF adopts frame-type for the furnace body. Finally, the diagram of BF body was gained by using the CAD drawing tools.Key words blast furnace，BF body，furnace type，V-Ti magnetite目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 攀枝花钒钛磁铁矿特点 (2)1.3 课题设计的内容及意义 (2)2 高炉设计原始数据 (4)2.1 矿石原料成分 (4)2.2 配矿比 (4)2.3 焦炭成分 (4)2.4 喷吹煤粉成分 (4)2.5 生铁成分 (4)2.6 元素分配比 (5)2.7 炉渣碱度 (5)2.8 工艺技术指标 (5)3 高炉设计工艺计算 (6)3.1 配料计算 (6)3.1.1 根据铁平衡求铁矿石需求量 (6)3.1.2 根据碱度平衡计算石灰石用量 (6)3.1.3 终渣成分 (6)3.1.4 生铁成分校核 (7)3.2 物料平衡计算 (8)3.2.1 需要补充的原始条件 (8)3.2.2 根据碳平衡计算风量 (8)3.2.3 计算煤气成分及数量 (9)3.2.4 编制物料平衡表 (11)4 高炉内型设计计算 (12)4.1 高炉炉型 (12)4.2 高炉炉型设计原则 (13)4.3 高炉内型尺寸确定 (13)4.3.1 炉缸直径 (14)4.3.2 炉腰直径 (14)4.3.3 炉喉直径 (15)4.3.4 铁口中心线到炉底砌砖之间的距离 (15)4.3.5 炉缸高度 (15)4.3.6 炉腹角与炉腹高度 (15)4.3.7 炉身角与炉身高度 (16)4.3.8 有效高度、炉喉高度、炉腰高度 (16)4.3.9 风口、渣口、铁口数 (17)4.3.10 炉容校核 (17)5 高炉本体及主要设备选择 (19)5.1 高炉基础 (19)5.1.1 高炉基础设计条件 (20)5.1.2 基墩设计计算 (20)5.1.3 基座设计 (20)5.2 高炉内衬结构 (21)5.2.1 炉底 (21)5.2.2 炉缸 (22)5.2.3 炉腹 (22)5.2.4 炉腰 (23)5.2.5 炉身 (23)5.2.6 炉喉 (23)5.3 高炉冷却设备设计 (24)5.3.1 冷却设备的作用 (24)5.3.2 冷却介质 (24)5.3.3 高炉各部位冷却设备设计 (24)6 高炉钢结构设计 (26)6.1 炉壳 (26)6.1.1 炉壳厚度的计算 (26)6.1.2 炉壳折点的确定 (27)6.2 炉体平台及走梯 (27)6.3 高炉本体钢结构类型 (28)6.4 高炉主要热工检测仪表 (29)结论 (30)参考文献 (32)致谢 (34)1 绪论1.1课题背景尽管21世纪是一个信息的时代。

内蒙古科技大学毕业设计说明书.内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：包头地区原料条件下1500m3高炉本体设计学生姓名：学号：专业：冶金工程班级：冶金09-1指导教师：摘要高炉炼铁是获得生铁的主要手段，高炉是炼铁的主要设备，高炉本体设计是炼铁厂设计的基础。

本着优质、高产、低耗和对环境污染小的方针，长寿与高效是高炉设计与生产所追求的目标。

本设计说明书进行的详细的设计及计算，同时结合国内外一些大型高炉的先进生产操作经验及相关的数据。

力求设计的高炉做到高度机械化、自动化和大型化。

以期达到最佳的生产效益。

本设计为1500m3高炉本体设计，所设计的炼铁高炉采用的高径比为2.78，高炉的有效利用系数为2.3t/(m3٠d)。

车间采用岛式布置，出铁场采用圆形出铁场。

其炉底和炉缸采用的先进的“陶瓷杯”技术来砌筑，从而达到了隔热保温、减少热损、保护炭砖的目的。

炉腹部位用耐火度较高的铝碳转，炉腰和炉身下部用抗渣和防震较好的碳化硅砖，而炉身上部和炉喉用抗刷和抗侵蚀较好的高铝砖。

高炉冷却方法采用了炉壳喷水冷却，和板壁结合的方式达到冷却效果，其中板壁结合中用到的冷却壁有光面冷却壁、第三代和第四代冷却壁。

合适的钢结构和高炉基础设计保证了高炉的正常冶炼。

关键词高炉；炉衬；冷却系统；钢结构AbstractBlast furnace iron making is the main means for pig iron, the main equipment of iron making is blast furnace, blast furnace design of ontology is the foundation of the iron mill design. In line with high quality, high yield, low consumption and pollution to the environment policy of small, long life and high efficiency is the goal of the design and production of the blast furnace. This design manual for detailed design and calculation, at the same time, combined with some large blast furnace at home and abroad advanced production operation experience and related data. Strive to design blast furnace of high mechanization, automation and large. In order to achieve the best production efficiency.This design for 1500 m3 blast furnace body design, The design of the blast furnace high aspect ratio of 2.78,the effective utilization of blast furnace coefficient of 2.3t/(m3٠d).Workshop uses the island type layout cast house using circular cast house Blast furnace bottom and hearth uses advanced technology to building "ceramic cup", so as to achieve the heat insulation heat preservation, reduce heat loss and protect the carbon brick. Furnace belly with high refractoriness of aluminum carbon, bosh and furnace body with good slag resistance and shock-proof carborundum brick, The furnace body and brush with resistance and erosion resistance furnace throat good high alumina brick.Blast furnace cooling method USES a furnace shell water spray cooling, cooling effect and partition way, combined with the wooden partition used in cooling stave cooling wall has smooth surface, the third and fourth generation of cooling stave.Appropriate steel structure and foundation design guarantees the normal of the blast furnace smelting blast furnace.Key word: blast furnace body;the lining;of blast furnace cooling system;steel structure目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章文献综述 (1)1.1高炉炉型概述 (1)1.1.1高炉炉型的发展 (1)1.1.2高炉炉龄及其影响因素 (2)1.2高炉炉衬的发展 (2)1.2.1高炉各部分耐火材料的选择 (2)1.2.2我国最新对耐火材料的选择 (4)1.3高炉的冷却设备 (4)1.3.1高炉冷却的必要性 (4)1.3.2高炉冷却的目的 (5)1.3.3高炉冷却的方式 (5)1.3.4高炉各个冷却方式的发展以及优缺点 (6)1.4高炉钢结构以及高炉基础的概述 (10)1.4.1高炉的钢结构以及影响因素 (10)1.4.2我国高炉钢结构设计的基本现状 (11)1.4.3我国在高炉钢结构设计上的差距 (12)1.4.4高炉基础的概述 (13)1.5高炉设计方案 (15)第二章炼铁工艺计算 (17)2.1原料成分及参数选择 (17)2.1.1原料成分 (17)2.1.2参数选择 (18)2.2原料成分的整理计算 (19)2.2.1矿石成分补齐计算 (19)2.2.2矿石成分的平衡计算 (20)2.2.3燃料成分的整理计算 (22)2.3配料计算 (23)2.3.1吨铁矿石用量 (23)2.3.2生铁成分计算 (23)2.3.3熔剂用量计算 (24)2.3.4炉料及炉渣成分计算 (24)2.4物料平衡计算 (25)2.5热平衡计算 (29)2.5.1热收入 (29)2.5.2热支出 (30)2.6高温区热平衡计算 (34)2.6.1高温区热收入 (34)2.6.2高温区热支出 (34)2.7炼铁焦比的计算 (36)第三章高炉炉型设计 (38)3.1炉型的计算 (38)3.1.1铁口 (38)3.1.2渣口 (39)3.1.3风口 (39)3.1.4日产铁量的计算 (40)3.1.5炉缸尺寸计算 (40)3.1.6死铁层厚度 (41)3.1.7炉腰直径、炉腹角、炉腹高度的计算 (41)3.1.8炉喉直径、炉喉高度、炉身高度、炉腰高度 (41)3.2炉容的校核 (42)3.3出铁场布置 (42)第四章高炉炉衬设计 (44)4.1各部位砖衬的选择 (44)4.1.1炉底、炉缸部位的选择 (44)4.1.2炉腹部位的选择 (44)4.1.3炉身中下部及炉腰部位的选择 (44)4.1.4炉身上部及炉喉部位的选择 (45)4.2各部位砖量计算 (45)4.2.1炉底、炉缸的砌筑 (46)4.2.2炉腹的砌筑 (46)4.2.3炉腰的砌筑 (47)4.2.4炉身部位的砌筑 (48)第五章高炉冷却系统设计 (52)5.1高炉冷却设备 (52)5.1.1高炉冷却目的及方法 (52)5.1.2冷却设备 (52)5.2冷却器的工作机制 (53)5.3合理的冷却结构 (54)5.4高炉冷却系统的维护 (57)第六章高炉钢结构及基础 (60)6.1高炉钢结构 (60)6.1.1高炉本体钢结构 (60)6.1.2炉壳 (61)6.1.3炉体平台 (61)6.1.4炉体框架 (61)6.1.5热风围管 (62)6.2高炉基础 (62)参考文献 (63)致谢 (65)第一章文献综述1.1高炉炉型概述1.1.1高炉炉型的发展高炉是一种竖炉型的冶炼炉，它由炉体内耐火材料砌成的工作空间、炉体设备、炉体冷却设备、炉体钢结构等组成。

2．高炉本体设计2.1高炉内型设计本例为新建年产200万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间的工艺设计。

2.1.1高炉有效容积的确定年产200万吨生铁，炼钢生铁占80%，铸造生铁占20% 200×20%=40万吨，按1吨铸造生铁相当于1.15吨的炼钢生铁 40×1.15=46万吨，200×80%+46=206万吨高炉日产量,设休风率为2% P=()吨51.2879%983652060000%21365=⨯=-⨯p （2）确定高炉设计有效容积Vu=n p =I pk =2.15.0*51.2879=1200m 3选取： 每吨生铁的焦比k=0.5t/t ，冶炼强度I=1.2t/m 3·d2.1．2高炉内型尺寸确定（1）炉缸① 炉缸直径：d=0.32Vu 0.45=0.32×12000.45=7.78m 取d=7.8m ② 炉缸高度1h ：a 、渣口高度 2z h =1.272d r C N b T p ⋅⋅⋅ =278.73.758.0951.28792.127.1⨯⨯⨯⨯⨯ =1.84m式中：b －生铁产量波动系数，一般b=1.2p －生铁日产量,吨N －日出铁次数,次C －下部炉缸容积(渣口以下)利用系数,一般c=0.55~0.6炉容大,渣量大时选用较低值d －炉缸直径,米V T －铁水比重,一般V T =7.3t/3m取：h z =1.8mb.风口高度： f h = k hz =1.8/0.55=3.27mK-渣口高度与风口高度之比取h z =3.3m风口数n=2(d+1)=2(7.8+1)=17.6取n=18取风口结构尺寸f==0.37mc.炉缸高度1h =f h +f=3.3+0.37=3.67m 取 3.7m③死铁层高度h 0=0.2*炉喉高度=0.2*h 5=0.2*2.7=0.54m（2）炉腰取 D/d=1.15则 D=1.15×7.8=8.95m取D=8.9m（3）炉腹取'3079︒=α h 2=tan *2d D -α=28.79.8-*tan 3079︒=2.96 取2h =3校核α αd D h -2278.76.932-⨯'2879︒=α（4）炉喉①炉喉直径取d 1/D=0.73d 1=0.73D=0.73*8.9=6.49m取d 1=6.5m②炉喉高度取h 5=2.7m（5）炉身、炉腰高度①炉身角β取β=84.5°②炉身高度h 4h 4=21(D-d 1)tan β=21 *(8.9-6.5)tan84.5°=12.46m 取12.5 校核β tan β=6.6946.12*2-=10.38 β=84.5°炉腰高度h 3H u =2.7*D=3.0*8.9=24.6mh 3 =H u -h 1-h 2-h 4-h 5=24.6-3.7-3-12.5-3=2.4m（6）校核炉容炉缸容积： 1V =41πd 21h =41×3.14×28.7×3.7 =176.73m炉顶容积：2V =( d 2+2D +Dd)122h π =(8.92+8.9*7.8+28.7)123⨯π=164.433m 炉腰容积：3V =41π3D 3h =41×3.14×29.8 *2.4 =149.233m炉身容积：4V =（1212Dd d D ++）124h π =(8.92+ 6.52+ 8.9×6.5) 125.12⨯π =586.493m炉喉容积：5V =41π21d 5h =41×3.14×6.52×3 =99.493mV u =1V +2V +3V +4V +5V =1176.34m3相对误差为：|34.117634 .11761200 |×100%=2%约为2%，设计较为合理．。

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：内蒙古包头地区条件下2500m³高炉炉体系统设计学生姓名：张瑜学号：1176803442专业：冶金工程班级：4班指导教师：宋萍包头地区条件下2500m³高炉炉体系统设计摘要高炉炼铁的历史悠久，炼铁技术日益成熟，是当今主要的炼铁方式，随着炼铁技术的不断发展，高炉一代炉役寿命的不断提高，长寿高炉技术应用越来越广泛。

它是降低炼铁成本，提高钢铁企业经济效益的重要手段。

在大型高炉设计中，通过优化炉型、采用合理炉缸内衬结构、铜冷却壁、软水密闭循环冷却系统、薄壁内衬等技术为高炉长寿创造条件，提出了长寿高炉的基本设计思想。

为了适应这一发展趋势，.在本次长寿高炉设计中，对高炉合理内型、合理内衬结构和不同部位耐火材料的选择、冷却方式和冷却系统(包括冷却器的结构、材质与水质等)及其它有关方面作了综合考虑。

关键词：高炉长寿高炉内衬炉体冷却Design of Long Life BFABSTRACTHas a long history of BF ironmaking, is the main way of ironmaking，BF campaign life is continuously increased as unceasing development of iron making technology.It is being used more and more abroad. The long campaign technologies of blast furnace is one of the most important measures which reduce the iron making production cost and improve the economic profits of Iron and Steel Company. In the design of large BF，the technologies like optimized BF profile，reasonable hearth lining，copper stave，soft water closed circulating cooling system and thin-walled lining etc. were applied to prolong BF campaign life. The basic concept of designing long campaign blast furnace was put forward.In order to adapt to the trend，during designing long campaign blast furnace，the rational; furnace profile，rational furnace lining structure and selection of different refractories for various areas，cooling method and system (including cooler structure and material，cooling water and so on) and concerned aspects must be comprehensively considered.Key Words：Blast furnace life .Blast furnace lining. Furnace cooling目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章文献综述 01.1我国高炉炼铁发展现状 01.2高炉概述 (2)1.2.1高炉本体概括 01.2.2高炉冶炼用的原料 (1)1.2.3高炉本体及附属设备 (1)1.2.4高炉炉型的发展现状 (2)1.3高炉炉底、炉缸对高炉长寿的影响 (3)1.3.1高炉长寿概述 (3)1.3.2 炉缸、炉底侵蚀的特征及原因 (3)1.3.3 炉腹、炉腰侵蚀的原因 (4)1.3.4 减少炉缸炉底侵蚀措施 (4)1.3.5 减少炉腹炉身侵蚀措施 (5)1.3.6陶瓷杯与热压小炭块的比较 (6)1.4高炉冷却设备对高炉长寿的影响 (6)1. 4. 1高炉冷却 (6)第二章高炉物料平衡计算 (9)2.1.原料条件 (10)2.2 矿石成分的补齐计算 (13)2.2.1烧结矿中成分的补齐计算 (13)2.2.2 球团矿中成分的补齐计算 (13)2.2.3 生矿成分的补齐计算 (14)2.3 矿石成分的平衡计算 (15)2.3.1 烧结矿平衡计算 (15)2.3.2 球团矿平衡计算 (16)2.3.3 生矿平衡计算 (17)2.4 配料计算 (18)2.4.2 使用熔剂时的配料计算 (19)2.5物料平衡计算 (23)2.5.1 鼓风量的计算 (23)2.5.2 煤气组分及煤气量的计算 (24)2.5.3煤气中水量计算 (26)2.5.4考虑炉料的机械损失后的实际入炉量 (26)2.6 高炉热平横计算 (27)2.6.1全炉热平衡计算(第二种) (27)2.6.2 高温区热平衡 (31)2.7 炼铁焦比计算 (33)第三章2500m3高炉炉体设计 (36)3.1 高炉内型设计 (36)3.1.1炉形设计 (37)3.1.2炉容校核，高径比校核Hu/D及h4/Hu (39)3.2高炉耐火材料 (41)3.2.1 高炉各部位耐火材料的选择 (41)3.3 高炉炉体设备设计 (42)3.3.1 炉体冷却设备设计 (42)3.3.1.1 高炉炉底及炉缸 (42)3.3.1.2 炉腹至炉身中下部 (42)3.3.1.3 炉身中上部 (43)3.3.2高炉冷却水设计 (45)3.3.3风口、铁口及炉底冷却设备的设计 (48)3.3.3.1风口设计 (48)3.3.3.3 炉底冷却设备 (50)3.4 炉壳设计 (50)3.5 高炉附属设备 (53)参考文献 (58)附表 (59)致谢 (67)第一章文献综述1.1我国高炉炼铁发展现状在经济发展的“新常态”下，钢铁行业正处于适应新常态之中转型升级、提质增效的重要阶段，技术创新对产业发展的支撑和引领作用日益突出。

武钢新3#高炉易地改造工程高炉本体砌筑工程施工组织设计1、工程概况武钢3#高炉易地大修改造工程由武汉钢铁设计研究总院设计，改造后容积为3200m3。

现将高炉主要设计尺寸叙述如下：(1) 高炉基本尺寸炉底直径m 15.02炉缸直径/高度m 12.4/8.08炉腹高度m 3.5炉腰直径/高度m 13.9/2炉身高度m 17.9炉喉直径/高度m 10.08/2.4出铁口个 4风口个32(2) 筑炉工程特点1) 高炉炉体内衬采用镶砖冷却壁，水冷炭砖薄炉底，软水闭环冷却。

炉底水冷管铺设在炉底密封钢板以上。

在炉底水冷管中心线下20mm以下，密封钢板以上采用耐热砼。

水冷管中心线以上则采用导热性能好的炭素捣打料。

2) 炉底砌体高3207mm，炉底最下两层为竖砌碳砖（周边为6层卧砌碳砖），最上两层为综合炉底。

为增加炉底碳砖砌体的稳定性和整体性，竖砌碳砖侧面设有圆形键槽和圆形碳键，起到互锁作用。

3) 炉缸采用11层环砌炭砖，铁口采用碳砖砌筑，风口采用组合砖砌筑。

4) 炉腹、炉腰及炉身下部采用赛隆结合碳化硅砖砌筑，炉身中部采用氮化硅结合碳化硅砖砌筑，最上层为浸磷粘土砖，最后一带为倒扣冷却壁。

5) 在炉腹到炉身中部的冷却壁(共7带)镶砖表面涂抹一层不定形的防氧化涂料。

2、砌筑方案2.1 进场条件2.1.1 炉喉以下炉壳及冷却壁安装完毕,并试压合格。

2.1.2 炉底密封钢板及水冷管安装完毕，并通水试压合格。

2.1.3 铁口及风口安装就位，各口中心位置检查合格；各风口相交点与炉底、炉缸中心交重合。

2.1.4铁口框内空尺寸符合设计要求，工序交接手续完整。

2.1.5出铁场平台土建完工，场棚屋面安装完，天车能交筑炉使用，平台上下交筑炉堆放机具和材料。

2.1.6 合格的耐火材料已进现场库。

2.2 运输方案2.2.1 工程材料、施工用料及施工机具用火车或汽车运至出铁场平台下,用出铁场天车吊至平台上各处定置堆放。

2.2.2 砌筑炉底和炉缸时,用天车将炭砖及陶瓷杯砖吊至风口进料平台上的辊道上，推至炉内进料平台上，通过炉腹保护棚的环吊装置吊入炉内各砌筑部位。

高炉炼铁综合计算及高炉本体设计目录前言 (3)摘要 ........................................................................................... 错误!未定义书签。

第一章高炉炼铁综合计算 .. (5)1.1 原始条件 (5)1.2 工艺计算 (8)1.2.1 配料计算 (8)1.2.2 物料平衡 (13)1.2.3 热平衡计算 (19)1.2.3.2 热平衡表 (24)m的高炉本体设计 (26)第二章有效容积127532.1 技术经济指标确定 (26)2.2 高炉内型尺寸计算 (26)2.2 炉衬材质及厚度 (29)2.2.1炉底衬砖的设计 (29)2.2.2炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑 (30)2.2.3炉身上部和炉喉砌筑 (30)2.3高炉冷却 (30)2.3.1冷却的目的和意义 (32)2.3.2高炉冷却介质 (32)2.3.3冷却设备 (32)2.4炉体钢结构 (33)2.4.1炉体钢结构 (33)2.4.2炉壳 (34)2.5 高炉基础 (34)结论 ........................................................................................... 错误!未定义书签。

谢辞 . (37)参考文献 (38)前言高炉炼铁是以铁矿石（天然富矿、烧结矿、球团矿）为原料，以焦炭、煤粉、重油、天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为熔剂，在高炉内通过燃料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程获得生铁。

其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。

为实现优质、低耗、高产和延长炉龄，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。

现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一种综合生产装置。