炼铁工艺设计原则

1、炼铁工艺设计原则：先进性 经济性可靠性；有效容积利用系数n v （t/m3 d）:每立方米高炉有效容积每天生产的合格生铁量。焦比K （Kg/t铁）：冶炼每吨合格生铁所消耗的焦碳量，一般焦比400600Kg/t，大炉取 小值，小炉取大值。冶炼强度I （t/m3 - d）：每立方米高炉有效容积每天燃烧的燃料量一、车间规模的确定：由全厂金属平衡决定，并考虑与原燃料资源条件相适应1、高炉座数的确定：金属平衡和煤气平衡（一般以24座为宜）太少：检修时影响全厂铁水和煤气供应太多：运输紧张，生产率低2、高炉有效容积（Vu）的确定：钟式高炉：大钟开启时大钟下沿距铁水中心线这段距离所对应的容积无钟高炉：溜槽垂直

2、位置下沿距铁水中心线这段距离所对应的容积3、平面布置应遵循的原则：安全，方便只有一个出铁场，中、小高炉：一列式、并列式多铁口的大、中型高炉：岛式、半岛式二、高炉本体设计1、高炉炉型五段式炉型：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。适应了高炉内炉料流和煤 气流的运动规律。2、炉缸、炉底工作环境：高温、渣铁化学侵蚀、气一固一液一粉多相冲击。高炉长寿的 关键3、炉底、炉缸作用：储存渣铁、保证燃烧空间4、死铁层作用：减少铁水环流速度（隔绝铁水流动对炉底的冲刷侵蚀）（其相对固定 的热容）有利于炉底温度的均匀稳定5、矮胖型的优点：a：有利于改善料柱的透气性，稳定炉料和煤气流的合理分布，并减轻炉料和煤气流对 炉身和

3、炉胶的冲刷。b：炉缸容积较大，死铁层较深，可减少渣铁环流对炉底炉缸砖衬的冲刷。c：风口数目增加有利于高沪的强化冶炼。6、炉衬是由耐火砖、耐火材料组成的衬里高炉炉衬的作用：减少高炉的热损失；构成高炉的工作空间；保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀；炉衬材质：1、陶瓷质耐材（主要由A1203组成）特点：此类耐材具有耐磨，抗渣铁浸蚀能力强，但耐急冷急热性（热震）差，易剥落 的特点。2、C质耐材：抗热震能力强，导热性高，抗渣铁能力强，但易氧化的特点，所以风口附 近不能用。高炉内衬设计：1、炉底、炉缸的工作环境及破损原因：a：热应力破损和铁的渗透；b：高温渣铁环流破 损；c：碱金属，重金属的沉积；

4、d：操作和原料成分的波动在以上破坏机理中，热应力破损和铁的渗透是最主要的破坏方式考虑主要的破坏机理，设计时考虑：加快热传递，降低温差& （美国“VCAR”为代表的热压小C砖结构）降低铁水渗透侵蚀（法国“SAVOIC”为代表的陶瓷杯结构）2炉腹、炉腰及炉身中下部：1、破损机理：i）下降炉料及上升高温、高压煤气的磨损，这里的磨损相当严重，特别是炉腹部位ii）初渣的侵蚀，初渣含大量FeO, MnO等，流动性好，易与砖中SiO2反应而侵蚀耐 材iii）碱金属和锌蒸汽造成的碳素沉积和化学反应。3炉身上部与炉喉：破损机理：机械力破损（最主要的原因）包括固体炉料的撞击与磨损；气流的冲刷等。炉喉部位，还有装料

5、时温度的剧变。三、高炉冷却设计1、冷却目的：a保护耐材，维护合理炉型；b确保形成稳定渣皮；c保护钢结构（炉壳、 支撑结构等）2、冷却介质（热容量大，导热能力好，价廉，易获得）：主要用水，和电、风、汽化等。3、冷却设备：a光面冷却壁：冷却强度大、冷却均匀。多用于炉底，炉缸部位b镶砖冷却壁：特点：耐磨、耐冲刷，易结渣皮代替炉衬的工作。多用于炉腹、炉腰 以及炉身中下部c带凸台的镶砖冷却壁：除具有一般镶砖冷却壁的优点以外，还起到了对上部砖衬的 支托作用使用冷却壁的优点：炉壳开孔少，密封性和强度好，冷却均匀，炉衬内壁光滑，下料阻力小。冷却板特点（插入式）：（适合于厚炉衬）冷却强度大（铜），可维持较厚的砖

6、衬，由于插入砖衬中，故和砖的接触面较大， 冷却效果较好，同时也能支承砌体。但冷却不均匀，炉衬侵蚀后凸凹不平，影响炉料下降，炉壳开孔多，密封性差。、4、炉底冷却:：多采水冷炉底5、风口冷却：风口装置前端由大、中、小三个水套组成。对风口的冷却就是指对这三个 套主要是小套的冷却。损坏原因主要是铁水的熔损和炉料（焦炭、煤粉）的磨损。延长风口寿命的措施有：1）提高水速、水压（提高冷却强度）2）改进材质、结构（即要考虑导热好，如用纯度高的Cu，又要考虑耐磨，可喷涂耐磨涂料）3）改进水质（如用纯水闭路循环）4）改进喷枪结构（减少磨损）6、高炉钢结构与基础支撑结构设计的原则：承重部位不受热，受热部位不承重。同

7、时还要考虑到炉前工作空间 的大小。四、高炉车间原料系统1、混料目的：（采取平铺直取法）以稳定入炉成分2、高炉上料方式：皮带上料比料车上料的优点：连续上料能力大，满足大高炉供料要求；改善了炉顶受力状态，使之不受钢绳水平力；皮带上料料流均匀；设备维修简单，寿命长；矿槽远离高炉，有利于高炉炉前布置一般推荐1500m3的高炉多采用料车上料3、布料：将炉料合理的分布入炉喉，要求在半径方向合理分布，在圆周方向上尽量均匀（偏析现象）4、炉顶装料装置的发展：单钟式、双钟式、钟阀式及三钟四钟式、无钟炉顶5、无钟炉顶（相对钟式炉顶）的特点：1、以溜槽代钟布料，布料方式灵活，布料合理。2、以阀代钟密封（以小面积代替

8、大面积密封）密封效果好。3、造价低，资金回收快（约2年），维修量少， 工作可靠，实际生产日期长。五、高炉送风系统1、热风炉的工作式间歇式的，燃烧-储存-高炉2、热风炉分类：内燃式：燃烧室和蓄热室在一个外壳内一考贝式、改造型（霍戈文式）外燃式：将燃烧室独立出来一科泊式、地得式、马琴式、新日铁式顶燃式：燃烧室在蓄热式的顶部3、燃烧室的形状（利于气流分布并结构稳定）：圆形、眼睛形、复合型4、内燃式特点：a悬链式拱顶b拱顶与大墙分离c大量采用相互独立的砌体结构，留有膨胀缝避免了由于温度不同使砌体产生的的内 应力而造成砌体破坏（隔墙）d大量采用组合砖以提高砌体的稳定性和整体性。（拱顶）e在隔墙下部两层砖

9、之间夹一块钢板和耐材填料，降低At，防止短路。f从矩形陶瓷燃烧器代替金属套筒燃烧器，改善燃烧。5、外燃式热风炉特点：结构稳定（两室分开，且有波纹管相连可以单独胀缩）燃烧室及拱顶结构形式有利于烟气分布，T风高。占地多，投资多。6、顶燃式热风炉特点：蓄热室面积大，气流分布均匀，可获得高风温消除了内燃式热风炉隔墙开裂的问题燃烧器装在拱顶，整个结构简练合理，投资少六、高炉煤气系统1、喷煤对高炉的影响主要有三个：炉缸煤气量增加；料柱阻损增加；T理降低由此看出，喷煤会使?上升，透气性变坏，T理下降2、富氧对高炉的影响：炉缸煤气量减少；料柱阻损降低；T理增高3、回收利用的方法：烧热风炉、锅炉、加热炉等；余压发电；富化还原