2900m3高炉设计高炉本体设计
绪论 在近代国家是否发达的主要标志是其工业化及生产自动化的水平,即工业生产在国民经 济中所占的比重以及工业的机械化、自动化程度。而劳动生产率是衡量工业化水平极为重要 的标志之一。为达到较高的劳动生产率需要大量的机械设备。钢铁工业为制造各种机械设备 提供最基本的材料,属于基础材料工业的范畴。钢铁还可以直接为人民的日常生活服务,如 为运输业、建筑业及民用品提供基本材料。故在一定意义上说,一个国家钢铁工业的发展状 况也反映其国民经济发达的程度。 衡量钢铁工业的水平应考察其产量、质量、品种、经济效益及劳动生产率等各方面。纵 观当今世界各国,所有发达国家无一不是具有相当发达的钢铁工业的。 钢铁工业的发展需要多方面的条件,如稳定可靠的原材料资源,包括铁矿石、煤炭及某 些辅助原材料,如镒矿、石灰石及耐火材料等;稳定的动力资源,如电力、水等。此外,由 于钢铁企业生产规模大,每天原材料及产品的吞吐量大,需要庞大的运输设施为其服务。一 般要有铁路或水运干线经过钢铁厂。对于大型钢铁企业来说,还必须有重型机械的制造及电 子工业为其服务。此外,建设钢铁企业需要的投资大,建设周期长,而回收效益慢。故雄厚 的资金是发展钢铁企业的重要前提。 第一章高炉炉型设计计算 1.1定容积 选定高炉座数为1座,高炉利用系数为nv=2.5V(m3 ・d),高炉容积Vu=2900m3 1.2确定年工作日和日产量 年工作日为365x95%=347天,日产量P=Vu-i]v=7250t 1.3炉缸尺寸 (1) 炉缸直径 d= 0.4087 Vu° 4205=l 1.68m 取 11.7m 2Q00 校核Vu/A=——=26.99.一般大型高炉在22〜28之间,计算合理。 JI c -d- 4 (2) 炉缸高度 hp 渣口 高度 hz== 1.57m 取 1.6m JI 0 -d~Ncp 风口高度11户史=L6 =2.86m 取2.9m k 0.56 风口数目:n=2(d+2)=2x(l 1.7+2)=274 取 28。 hi=1.4206Vu°159-34.8707Vu-°-841=5m 1.4死铁层厚度 ho=O.O937Vud-2= 1.99m取 2m 1.5炉腰直径、炉腰角、炉腹高度 D=0.5684Vu°-3942=13.1m h2= (1.6818Vu+63.5879) - (Vu0-7848+0.719Vu°-8129+0.517Vu°-841) =3.5m 炉腹角 tana= 2^2 =5.0a=78.69° D-d 1.6炉喉直径、炉喉高度 di=0.4317Vu °%7i=8.7m di /D=0.67 h5=0.3527 Vu °2446+28.3805 Vu -°-7554=2.55m 取 2.6m 1.7炉身角、炉身高度、炉腰高 h4= (6.3008 Vu-47.7328) + (Vu ° 7848+0.7833 Vu° 7701+0.5769 Vu07554) =16.2m 炉身角 tanp=^=7.36(3=82.26。 D-d】 h3= 0.3586 Vu 02152-6.3278 Vu-°7848= 1.98m取 2m Hu=hi+h2+h3+h4+h5=29.3m HJD=2.24 1.8有效容积校核 V、= jhid? =537.29m3 V2= ^h2 (D2+Dd+d2)=422.9m3 V3= -h3 D2 =269.43 m3 4 V4= ^h4 ((D^Ddi+dp )=1531.42m3 V5= -^-h5 df =154.48m3 Vu = V1+V2+V3+V4+V5=2915.52m3 误差 AU= 2915-52 ~2900 x 100%=0.5%< 1% 2900 所以,设计合理。 表1.1高炉内型参数 序号 项目 数值 1 有效容积Vu/n? 2915.52 2 炉缸直径d/mm 11700 3 炉腰直径D/mm 13100 4 炉喉直径di/mm 8700 5 渣口高度hz/mm 1600 6 风口高度hf/mm 2900 7 死铁层深度h0/mm 2000 8 炉缸高度hi/mm 5000 9 炉腹高度h2/mm 3500 10 炉腰高度h3/mm 2000 11 炉身高度Wmm 16200 12 炉喉高度h5/mm 2600 13 有效高度Hu/mm 29300 14 炉腹角a 78.69° 15 炉身角P 82.26° 16 Hu/D 2.24 17 D/d 1.12 18 铁口数/个 3 19 风口数/个 28 第二章高炉炉衬的设计 炉缸、炉底承受高温、高压、渣铁冲刷侵蚀和渗透的作用,工作条件非常恶劣高炉耐火 材料的选择主要考虑冶炼过程中各种物理、化学反应对其的侵蚀。主要考虑六项指标:抗碱 金属性、导热性、抗爆裂性、碳素氧化性、抗热震性和抗渣耗侵蚀性能。炉缸、炉底是高炉 重要部分,被侵蚀破坏程度是决定高炉大修的关键。 2.1高炉炉衬作用 按照设计,以耐火材料砌筑的实体称为高炉炉衬。高炉炉衬的作用在于构成高炉的工作 空间,减少热损失,并保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。 高炉炉衬的寿命决定高炉一代寿命的长短。高炉内不同部位发生不同的物理化学反应, 所以需要具体分析各部位炉衬的破损机理。 2. 2耐火材料分类 高炉常用的耐火材料主要有陶瓷质材料和碳质材料两大类。陶瓷质材料包括粘土砖、高 铝砖、刚玉砖和不定形耐火材料等;碳质材料包括碳砖、石墨碳砖、石墨碳化硅砖、氮结合 碳化硅砖等。 (1) 粘土砖和高铝砖 粘土砖是高炉上应用最广泛的耐火砖,它有良好的物理机械性能,化学成分与炉渣相近, 不易和渣起化学反应,有较好的机械性能,成本较低。 高铝砖是A1203含量大于48%的耐火制品,它比粘土砖有更高的耐火度和荷重软化 点,由于A1203为中性,故抗渣性较好,但是加工困难,成本较高。 (2) 碳质耐火材料 1. 耐火度高,碳是不熔化物质,在3500°C升华,在冶炼温度下碳质耐火材料不熔 化也不软化 2. 碳质耐火材料具有很好的抗渣性,对酸性与碱性炉渣都有很好的抗蚀能力 3. 具有高导热性,抵抗热震性好,可以很好的发挥冷却器的作用,有利于延长炉 衬寿命 4. 线膨胀系数小,热稳定性好 5. 致命弱点是易氧化,对氧化性气氛抵抗能力差 2. 3侵蚀破坏机理 研究了高炉炉腹、炉身下部、炉缸耐火材料的破损机理.前两者是由于化学侵蚀、热震 和机械磨损等综合原因造成的,后者主要是由热应力裂缝引起的一防止高炉炉衬破损的方法 有二:一是采用小尺寸的耐火砖和适当软的火泥;二是开炉时升温速度要慢.炉缸应采用美国 设计的小块碳砖.0 炉炉衬处于不同的温度、压力和气氛环境中,所以不同区域的高炉的破损机理也不相同, 耐火材料的破损,主要是由于化学侵蚀、热震和机械磨损等综合因素造成的。化学侵蚀是指 氧化、碳的沉积、碱蒸气和碱冷