设计（论文）专用纸目录1.高炉本体设计 (1)1.2.1炉缸结构尺寸 (6)1.2.2炉腰结构尺寸 (9)1.2.3炉腹结构尺寸 (9)1.2.4炉喉结构尺寸 (10)1.2.5炉身结构尺寸 (11)1.2.6其余结构尺寸 (12)1.2.7炉容校核 (12)1.3高炉内型设计总结 (13)1.3.1设计参数汇总 (13)1.3.2本炉型设计特点 (15)2.高炉耐火炉衬及冷却装置 (16)2.1高炉耐火炉衬设计 (16)2.1.1炉衬破损机理 (16)2.1.2高炉用耐火材料 (16)2.1.3高炉炉衬的设计与砌筑 (18)2.2.6炉身冷却模块技术 (22)2.4.7水冷炉底 (23)3.参考文献 (24)设计总结和感言 (25)1.高炉本体设计高炉是横断面为圆形的圆筒状炼铁竖炉。

外部用钢结构做支撑，表面为钢板作的炉壳，壳内砌耐火砖内衬。

现代高炉被称为“五段式”高炉，其高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。

（“五段式”内型如图一所示。

）高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。

在高温下焦炭（现代高炉也辅助性地喷吹煤粉、重油、天然气等燃料代替焦炭）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。

炼出的铁水从铁口放出。

铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，与铁分离为两相，后从渣口排出（有的从铁口与铁液一同排出）。

产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

高炉冶炼的主要产品是生铁，另外还有副产高炉渣和高炉煤气。

高炉炼铁具有技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点。

目前这种方法生产的铁已占世界铁总产量的绝大部分。

1.1高炉内型设计图一“五段式”高炉内型示意图高炉内型是指高炉内部工作空间中心纵剖面的轮廓。

合理的炉型应该满足高产、低耗、长寿的要求，能够很好的适应炉料的顺利下降和煤气的上升运动，以保证冶炼过程的顺利。

在长期生产实践过程中，高炉内型随着原料条件的改善、操作技术水平的提高、科学技术的进步而不断地发展变化。

高炉内型的演变过程大体可以分为三个阶段：①无型阶段、②大腰阶段、③近代高炉阶段。

现代的高炉本体主要由炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五部分组成，称为“五4h5hf h3h01h h2hz hH ud 1/d 一般为 0.65~0.72，大高炉取值段式”高炉。

本次设计以“五段式”高炉为基，设计高炉内型。

（各部分尺寸符号见图二。

）d 1βα风口中心线渣口中心线Dd铁口中心线图二高炉内各部分尺寸及表示方法高炉各部分尺寸有一定相关性，各个尺寸件的相对关系条件决定了高炉的整个 炉型。

高炉各部分主要参数的相关性条件如表 3 所示。

表 3 高炉内型计算的主要参数项目厚壁高炉经验公式 薄壁高炉经验公式D/d1.10~1.20(V u 300~1000m 3)1.14~1.20(V u 2000~5000m 3)高0.73~0.77(V u 2000~5000m 3)H u /D 一般为 2.0~4.0 1.9~2.4(V u 2000~5000m 3) 炉缸高度 h 1h 1=（0.12~0.15）H u ,或h 1=（0.124~0.170）H u渣性能好；高导热性； 热膨胀系数小，体积稳定性好；致命弱点是易氧化，对氧化 长度 ％ ±1.0 ±1.5 的化学成分与耐火砖的相近。

填料 ：用来填充炉壳与冷却壁、冷却壁与砌砖之间的炉底砖 打 大于 mm 1 1部位 ，不大于 1.5 2mm 其它 用砖砖。

（6）决定炉衬寿命的因素：炉衬质量，是关键因素。

砌筑质量。

操作因素。

炉 型结构尺寸是否合理。

2.1.2 高炉用耐火材料（1）对耐火材料的要求：根据高炉炉衬的工作条件和破损机理分析可知，高炉 炉衬的质量和性质是影响高炉寿命的重要因素之一，对高炉用耐火材料提出如下要 求：1）对长期处于高温条件下工作的部位，要求耐火度高，高温下的结构强度 大，高温下的体积稳定性好。

2）组织致密，体积密度大，气孔率小，特别是显气孔率要小，提高抗渣性和 减少炭黑沉积的可能。

3）Fe 2O 3 含量低，防止与 CO 在炉衬内作用降低砖的耐火性能和在砖表面上形成黑点、熔洞、熔疤、鼓胀等外观和尺寸方面的缺陷。

4）机械强度高，具有良好的耐磨性和抗冲击能力。

（2）高炉常用耐火材料：陶瓷质材料：粘土砖、高铝砖、刚玉砖和不定型耐火 材料等； 碳质材料 ：碳砖、石墨碳砖、石墨碳化硅砖、氮结合碳化硅砖等。

① 粘土砖：基本特性：良好的物理机械性能；抗渣性好；成本较低。

②高铝砖：AL 2O 3 含量大于 48%的耐火制品。

基本特性：比粘土砖有更高的耐火 度和荷重软化点；由于 AL 2O 3 为中性，故抗渣性较好；加工困难，成本较高。

粘土砖和高铝砖的外形质量也非常重要，对于制品的尺寸允许偏差及外形分级 规定见表 11 所示。

表 11 耐火材料尺寸允许偏差和外形规定 允许偏差 单位 一级二级③碳质耐火材料：主要特性：耐火度高，不熔化也不软化，在 3500℃升华；抗 炉底砖长度 mm ±2 ±3性气氛抵抗能力差。

宽度 ％ ±2 ±2厚度 mm ±1 ±2④不定形耐火材料：捣，不料：用于炉底炭砖与水冷管之间、风口、铁口、渣口 扭曲周围及铁沟。

喷涂料：炉壳。

泥浆：把耐火砖粘结成为致密的整体炉衬。

要求泥浆缺角深度，不大于 mm 3 5 缺棱深度，不大于 mm 3 5 熔洞直径，不大于mm3 5图2综合炉底结构图B全碳砖炉底：大型高炉普遍采用。

全碳砖水冷炉底厚度可以进一步减薄。

炉底砌筑：粘土砖和高铝砖炉底的砌筑；均采用立砌，层高345mm；砌筑由中心开始，成十字形；上下两层的十字中心线成22.5º～45º；上下两层中心点应错开半块砖；最上层砖缝与铁口中心线成22.5º～45º。

C满铺碳砖炉底砌筑有厚缝和薄缝两种连接形式：一般是碳砖两端的短缝用薄缝，而两侧的长缝用厚缝。

满铺碳砖炉底的结构见图3：图3满铺碳砖炉底结构图D碳砖砌筑的原则：①相邻两行碳砖必须错缝，一般在200mm以上；②上下两层碳砖砖缝成90º；③最上层碳砖砖缝与铁口中心线成90º。

E综合炉底砌筑①炉底中心部位的高铝砖砌筑高度必须与周围环形碳砖高度一致，为400mm；②高铝砖与环砌碳砖间的连接为厚缝，环砌碳砖为薄缝连接；③炉底满铺碳砖侧缝为厚缝连接，端缝为薄缝连接。

④环砌碳砖为楔形碳砖。

(3)炉缸：①结构形式：A粘土砖或高铝砖炉底——小高炉B碳砖炉缸——大中型高炉②炉缸砌筑：A粘土砖或高铝砖炉缸的砌筑：炉缸各层皆平砌；同层相邻砖环的放射缝应错开；上下相邻砖层的垂直缝与环缝应错开。

③砌筑：每层厚400mm；每层块数为整数；同层相邻砖环的放射缝应错开；上下相邻砖层的垂直缝与环缝应错开；在碳砖炉缸的内表面设有保护层。

过去砌一层高铝砖，近来用涂料代替高铝砖，涂料层厚5～8mm。

④炉缸厚度：A一般规定铁口水平面处的厚度为小高炉：575mm（230＋345）；中型高炉：920mm（230＋345×2）；大型高炉：1150mm（230×2+345×2）或更厚些。

(4)炉腹、炉腰和炉身下部：A炉腹：一般砌一层高铝砖或粘土砖，厚度为345mm。

B炉腰炉腰有三种结构形式：厚壁炉腰、薄壁炉腰和过渡式炉腰。

厚壁炉腰结构：优点是热损失少，但侵蚀后操作炉型与设计炉型变化大。

薄壁炉腰结构：热损失大些，但操作炉型与设计炉型近似。

过渡式炉腰结构：处于两者之间。

C炉身下部炉身下部砌砖厚度为690～805mm，目前趋于向薄的方向发展，有的炉衬厚度采用575mm或345mm。

倾斜部分按三层砖错台一次砌筑。

(5)炉身上部和炉喉：炉身上部一般采用高铝砖或粘土砖砌筑。

砌砖与炉壳间隙为100～150mm，填以水渣——石棉隔热材料。

为防止填料下沉，每隔15～20层砖，砌二层带砖即砖紧靠炉壳砌筑，带砖与炉壳间隙为10～15mm。

炉喉：炉喉钢砖或条状保护板：为铸铁或铸钢件。

炉喉圆周有几十块保护板，板之间留20～40mm膨胀缝。

炉喉高度方向只有一块。

3.参考文献[1]项中庸·《高炉设计——炼铁工艺设计理论与实践》·冶金工业出版社·2007年[2]郝素菊，蒋武峰，方觉·《高炉炼铁设计原理》·冶金工业出版社·2003年[3]王平·《炼铁设备》·冶金工业出版社·2006年设计总结和感言在整个课程设计的四天中，我们小组分工合作、齐心协力，如今已经一同完成了课程设计的所有工作。

故特在此总结感悟。

在课程设计的第一天我们便对这次任务进行了规划和分工。

在以后的几天中，我们组的成员一起分工合作，一同努力，一同奋斗。

我们完成了设计前的准备工作：阅读课程设计相关文档、搜集和查阅了大量资料、进一步进行小组讨论分工完成对资料的分析。

在协作下，完成了每个人对炼铁高炉的设计。

一起寻找软件，相互帮助后，完成了绘制了电子图纸，并最后撰写课程设计说明书。

在整个设计中，我主要负责图纸的绘制。

在这个过程中，我们都经历了艰苦的过程——在绘图时遇到了较大麻烦。

此时我认识到自己好多不足之处，如对专业学习不够认真，对一个工科生应学到的知识认识和学习不够。

我希望通过本次设计后我能够在认识不足的基础上认真学习和改进。

经历高炉本体设计的整个过程我觉得自己的学习能力有一定的进步。

我对高炉结构、高炉工作原理、工作过程和高炉各种材质的要求有了进一步了解，对冶金设备设计也有了一定认识。

其中特别是对CAD软件的学习及对资料的寻找与整理，收获最丰。

这次的课程设计，我们小组一起经历了奋斗的酸甜苦辣，一起体验了合作的点滴感动，也一起分享了成功的喜悦。

因为对我们每个人来说，这一次的课程设计都是一个挑战。

我们每个人都不完美，对课题的了解也都不完全，尤其是对计算机辅助制图的软件，我们大家都不太精通。

这时候小组的力量就体现出来了，各司其职，各尽其能，终于集体的力量发挥了效用，使我们终于到达了成功之岸。

在这个过程，我们都齐心协力、相互帮助。

我就受到了好多帮助。

有时，一句温暖的话语，一杯热热的咖啡，就能给人以无比的动力和破解一切问题的决心。

其实回想起来，这次的课程设计我的最大的感受不是知识的获得，而是磨练的人格和丰盛的友谊。

因为，经过艰难困苦的设计工作之后，最终我们都明白了，课程设计这样集体的任务，光靠团队里的一个人或几个人是不可能完成好的，唯一成功的可能就是全第8页体成员通力合作。