冶金设备与车间设计

绪论一.课程简介本课程研究对象:冶金企业主要生产设备-烧结、球团、高炉、转炉、电炉及其附属设备的结构、功能、操作、故障及处理；炼铁-炼钢厂的车间设计。

二.钢铁企业设备现状(1)国有企业技术及设备较先进,代表钢铁冶炼的发展方向宝钢、鞍钢、武钢等(2)中型企业管理、设备、技术满足生产要求,基本能够生产出合格的产品.安钢、后英、宝德等(3)小型企业这些企业设备条件相对落后,管理不健全.

三、高炉车间主要设备（1）供料设备。如贮矿槽，焦仓，称量车等。（2）上料设备。主要包括料车，斜桥和卷扬机（或皮带上料机）。（3）装料设备。主要包括旋转布料器等高压操作，还有均压阀等。（4）辅助设备。主要包括出铁口机，高炉泥炮，渣铁处理设备，煤气除尘系统，送风系统、喷煤设备。（5）冶炼设备。高炉二．对机械设备的要求（1）满足生产工艺的要求。（2）要有高度的可靠性。必须安全可靠，动作灵活准确，有足够的强度，刚度和稳定性等。（3）长寿命并易于维修寿命：从开炉到大修或两次大修之间的工作日，一般高炉寿命为7～8年，个别高达20年（15年左右）（4）结构简单，易于实现自动化。提高产量和质量，改善劳动条件和安全生产。（5）设备要定型化和标准化。易于设计和更换。六．高炉生产技术经济指标1.高炉生产主要技术经济指标（1）高炉有效容积利用系数（ηｖ）高炉有效容积(Vu)：指大钟落下时其底边平面至出铁口中心线之间的炉内容积。高炉有效容积利用系数：指在规定的工作时间内，每米3有效容积平均每昼夜（日）生产的合格铁水的吨数。说明了技术操作及管理水平。（单位：吨/米3.日）ηv=P/Vu

利用系数越高，则高炉日产铁越多，高炉生产率越高。我国重点企业利用系数约1.8~2.0，高的达到2.5以上（2）焦比焦比是指每吨生铁消耗的干焦（或综合焦炭）的千克数。

1）入炉焦比（净焦比）：指吨铁实际消耗的焦炭数量，不包括喷吹的各种辅助燃料。K=Q/PQ指高炉一昼夜消耗的入炉干焦量2）综合焦比：生产每吨生铁所消耗的干焦数量以及各种辅助燃料折算为干焦量的总和。煤比/油比是指每吨生铁喷吹消耗的煤/油的千克数生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁总产量的百分数。它是衡量产品质量的标准。喷吹率

喷吹燃料占总燃料消耗的百分数（%）

置换比（R）R=(K0-K1+ΣΔK)/M式中R――喷吹的辅助燃料的置换比；K0――未喷吹辅助燃料前的平均实际焦比；

K1――喷吹辅助燃料后的平均焦比；

ΣΔK――其它各种因素对实际焦比的影响的代数和；M—喷吹的辅助燃料的量。（3）冶炼强度综合冶炼强度：除干焦外，还考虑是否有喷吹的其它类型的辅助燃料。ηｖ、K和I之间存在如下关系：

无喷吹的辅助燃料时ηｖ=I/k

有喷吹燃料时ηｖ=I综/K综（4）焦炭负荷每批炉料中矿石总量与每批炉料中焦炭总量之比，用以估计配料情况和燃料利用水平，也是用配料调节高炉热状态时的主要参数。一批炉料是指大钟打开放入高炉的料，其中矿石重量称为矿石批重，焦炭重量称为焦炭批重。（5）休风率休风率指休风时间占规定作业时间（日历实数、扣除计划检修时间）的百分数。反映高炉操作及设备维护水平。

降低休风率是高炉增产节焦的重要途径。

作业率＋休风率＝100%（宝钢1＃，2＃，3＃高炉休风率分别1.376%、0.952%、2.037%）（6）炉龄(高炉一代寿命）两代高炉大修之间高炉实际运行的时间，即不计计划中进行的中小修而造成的休风以及封炉时间。（7）生铁成本生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、动力人工等费用的总合，元/吨。二．提高高炉生产经济技术指标的条件和途径（1）高炉优化的目标是提高质量，降低成本，改善环保。（2）采用精料作为高炉冶炼的基础——2010年前入炉品位大于等于59.5％——提高品位，稳定化学成分，整粒和提高熟料率。（3）炉顶实行高压操作，对提高冶炼强度，提高产量，降低焦比有利。（4）提高风温和综合鼓风综合鼓风:喷吹燃料，富氧鼓风，脱湿鼓风，煤粉喷吹电子计算机控制。提高自动化水平：前馈：称量，计算反馈：返回数据（5）高炉大型化第一章高炉炉体结构

第一节炉衬一.目前高炉普遍采用五段式：高炉炉型:高炉内部借炉墙围成的工作空间几何形状称为炉型。五段式炉型。直筒型炉缸能暂存液态渣铁，上部设有风口（4~40个）最低部位设有出铁口（1～4个），必要时在中间部位设1～2渣口。高炉炉型（五段）:炉缸——圆筒形炉腹——倒锥台形炉腰——圆筒形炉身——截台形炉喉——圆筒形AVI\本体巡视.avi二.高炉内衬1.高炉内衬的作用:1）构成工作空间；2）减少散热损失；3）保护金属结构件免遭热应力和化学侵蚀作用2.材质：用能够抵抗高温和化学侵蚀作用的耐火材料砌筑的3.炉衬破损的原因（1）炉底和炉缸的破损原因1）炉料，炉渣及铁水的静压力作用。2）高温作用。3）渣、铁和煤气流的机械作用。4）氧化还原作用对炉衬侵蚀。5）碱金属物质侵蚀。（2）炉腹和炉腰的破损原因1）炉腹2）高温作用；3）化学侵蚀和机械冲刷作用；4）煤气流和固态炉料的冲刷作用；5）崩料产生的巨大冲击载荷等。（3）炉身1）机械磨损和冲刷作用；2）CO解析生成的碳素沉积于砖缝之中，晶态转变而体积膨胀——砖衬龟裂；3）铅等低沸点金属被挥发随煤气流上升至炉身中上部的低温区并沉积于砖缝中，及氧化膨胀。（4）炉喉1）炉料冲击；2）高速粉尘煤气流的冲刷；3）温度频繁变化产生的热应力等。

四.高炉用耐火材料的要求主要有硅酸铝质材料和炭质材料1.硅酸铝质材料：1）Al2O3含量高；2）低含量Fe2O3;3）荷重软化开始温度高；4）重烧线收缩要小；5）显气孔率要低2．炭质耐火材料优：1）耐火度高；2）好的抗渣性；3）有良好的导热性和导电性；4）热膨胀系数小，热稳定性好，不易开裂，防止渣铁渗透。3．高炉用耐火材料一.高炉冷却概述炉衬冷却形式：炉外喷水冷却和冷却器冷却冷却器：冷却板，冷却水箱，冷却壁，风渣口水套等。冷却器的工作原理：将由炉衬或构件传来的热量被冷却介质带走，使炉衬或构件得以冷却。冷却介质：水第二节炉体冷却高炉冷却的作用:1）降低耐火砖衬温度；2）使炉衬表面形成保护性渣皮，并依靠渣皮保护或代替炉衬工作，维持合理的操作炉型；3）保护炉壳及金属构件，使其不致在热负荷作用下遭到损坏二.冷却设备1.喷水冷却装置特点：设备简单，使用方便，但不能深入炉衬内部，冷却深度浅喷水管直径：50～150mm,管上有5～8个喷水孔，朝炉壳上方倾斜45～60度2.冷却壁包括镶砖冷却壁和光面冷却壁特点:1）炉壳密封性好，不会损坏炉壳强度；2）冷却均匀；3）炉衬内壁光滑平整，有利于炉料顺利下降。材质：耐热铸铁和球墨铸铁（中间凸台的支撑作用好于上凸台）材质：1）铸铁冷却壁：冷却效果差，易损坏（球墨铸铁）；2）铸钢冷却壁：好于铸铁冷却壁；3）铜冷却壁：热导率高，热损失低，渣皮的形成与重建较快，投资大，德国SMS公司避免炉底部烧穿。3.冷却板特点：1）冷却能深入砖衬内，冷却强度大；2）拆换方便；3）易于维修；4）冷却不均；5）表面不平整。特点：1）冷却强度和深度大；2）机械强度大；3）水箱对上部炉衬起着支撑作用；4）冷却不够均匀；5）安装时炉壳开孔较大，影响炉壳的机械强度和密封性。支梁式水箱的工作原理三．冷却水系统1．工业水直流供水冷却系统地面水——沉积——使用——地面耗水多，耗电多，水质易结垢，冷却器烧坏，但是操作简单。2．过滤水开路净循环冷却系统地表水——沉积过滤——冷却构件（高炉）——泵站热水井——冷却塔——冷却泵——冷却构件3.软水汽化优点：不结垢，节水缺点：材质结构形式及其制造工艺，很难适应在汽化冷却运行工况下对渗碳厚度的要求，特别是高温下热疲劳导致的裂纹。4.软水密闭循环冷却系统特点：完全密闭的系统，用软水作为介质。优点：1）工作稳定可靠；2）冷却效果好，高炉寿命长；3）节水；4）电能耗量低。三.高炉供排水要求:1）有启用和备用电及动力设备；2）在高炉车间附近应建设高位水池或水塔；3）应设两条平行的供水干管；4）大中型高炉向炉体供水的主水管应当设置两根，并分别设置滤水器和供水管网系统第三节高炉基础1．作用：高炉下部的承重结构，它的作用是将高炉全部载荷均匀的传递给地基。2．构成：基座（埋在地下）：钢筋混凝土结构；基墩（地面上）：与炉体相接，耐火混凝土砌成。基墩的作用：起隔热和保护基座免受高温破坏。3．基础要求1）传递给地层的压力不应超过地层的允许载力；2）工作时不得产生过度沉陷，特别是不均匀沉陷不得大于20～30mm，倾斜值应小于0.1～0.5％；3）足够的机械强度和耐热能力，重载荷在高温作用下保持正常的工作状态；4）土方工程量少，施工方便，投资省。混凝土特点：250℃时开始损坏，4000℃以上在空气中自行破坏，机械能力在700℃时完全失去承载能力，粘结力在150℃时降低33％，250℃时降低50％。第三节炉体钢结构和煤气取样机一.炉体钢结构1.炉壳材质：由20～90mm厚的钢板拼接而成的变径圆筒（一般大中型高炉车间每m3高炉有效容积的结构用钢材（包括建筑用钢筋，在2t左右），碳素钢板。作用：1）密封煤气，防止泄漏；2）挂装冷却器，外部打水代替冷却器；3）支撑炉体砌砖（其形状接近炉体内型）。2．炉体支柱作用：支撑炉体计炉顶设备重要的钢结构件。分类：1）炉缸支柱结构；中小高炉；2）炉缸支柱加炉身支柱结构；减轻炉身炉壳的载荷，身与缸薄弱环节易损；3）大框架结构。3．炉顶框架位置：设置在炉顶平台上的钢结构支架作用：具有足够高的刚性和强度，以避免歪斜和因过度摇晃而引起装料设备工作失常。支撑的炉顶设备：1）大小料钟及其平衡装置；2）料车绳轮；3）安装吊车和安装梁；4）受料斗和布料器的传动装置；5）各层平台和小型起重机。4．炉体平台与走梯要求：1）各层工作平台宽度一般应不小于1200mm；过道平台与走梯宽度一般为700～800mm；栏杆高度一般为1100mm；（平台外围，过道及走梯）2）平台和走梯与炉壳间的净空距离应满足冷却器配管操作的需要，工作平台的标高应能满足工作操作的需要；3）走梯上下梯之间应尽量错开，坡度不得过大，一般以45度左右为宜，不用圆钢，花纹板制作。应设置100mm左右高的踢脚板。二．煤气取样装置煤气取样器作用：1）测定煤气温度，CO,CO2浓度；2）用以监测高炉内煤气分布和利用情况，作为操作人员调剂高炉依据。操作：用卷扬机牵引，将取样钢管从高炉取样口插入炉内，从炉壁至高炉中心共分5～9点测定煤气温度。第二章供料设备第一节供料系统基本概念一.基本概念及要求供料设备：在高炉生产中，料仓（又称料槽）上下所有的设备。作用：按照冶炼工艺的要求，将各种原燃料按质量配成一定料批，按规定程序给高炉上料机供料。对供料系统的要求：1）适应多品种的要求；2）生产率要大；3）原料称量准确，维持装料的稳定；4）破碎要少（运输中），组成批料时进行最后过筛；5）设备力求简单，耐磨，便于操作和检修，使用寿命长。二．供料系统的形式1．料车上料系统（1）矿石用称量车供料形式：中小高炉，缺点：1）供料不足；2）结构复杂；3）可靠性差；4）精度低。AVI\上料皮带.avi(2)槽下带式运输机供料形式（新建），多品种矿时不实用。焦槽8小时，矿槽16小时。图为1000m3高炉供料系统示意皮带上料机的上料系统第二节称量漏斗和给料机称量漏斗杠杆式称量漏斗缺点：刀刃口磨损变钝后，称量精度降低（支点，力点及作用点有刀口）。2．电子式称量漏斗（1）原理：漏斗受载后，传感元件受压变形，贴在传感元件上的电阻应变片也随之产生相应变形，因此改变了应变片的电阻值，使得原先的电桥失去平衡，从而输出一个微小的电压信号，然后将这个信号经仪表放大，这种电参数可从仪表上称量读出。（2）优点：体积小，质量轻，结构简单，装拆方便，而且称量精度高，克服了刃口磨损的缺点。（精度高，误差不超过5/1000）。AVI\称量漏斗.avi3.称量漏斗闸门及传动装置工作原理：通过传感器把料量信号输送给电控室，然后经自动或手动操作闸门，把料放入料车。称量漏斗闸门与传动装置常见故障判断与处理方法(见P9)二．给料机链板式给料机往复式给料机振动给料机现常用的是振动给料机振动给料机电磁式电动机式1.电磁式振动给料机2．电动机式振动给料机图为电动机式振动给料机第三节振动筛一．对振动筛的要求及分类筛分：利用单层或多层筛子把颗粒按其尺寸大小不同分成若干粒度级别的过程。对振动筛的要求：1）过筛效率要高；2）振动筛寿命要长；3)操作要简单；4）能够实现自动化。分类：按工作中运动轨迹分类半振动筛平面圆周运动轨迹惯性振动筛双定中心筛双轴惯性筛定向直线运动轨迹共振筛电磁振动筛根据振动调谐值分类近共振点工作：电磁振动筛和共振筛调谐值远离共振点工作：其余类型的筛双轴惯性振动筛的工作原理：在筛体的上面装有两根带偏心质量的主轴，这两根主轴做反向同步旋转，且两偏心质量对称于y轴布置，因此当主轴转动时，产生的惯性力F大小相等，相位相反。F沿x轴的分力相互叠加使筛体直线振动。调谐值为5～6。二．双轴箱型强迫同步惯性振动筛三．双电动机自同步惯性振动筛特点：双轴分别由两个异步电动机带动，其间并无联系，两个偏心可同时启动，也可一先一后启动，只要参数选择合适，两个偏心质量可以自行追随达到同步四．概率筛特点：1）产量大，其单位面积产量是普通振动筛的5倍以上；2）消耗能量小；（激振力和功率小）3）筛面用橡筛板，耐磨性高，寿命长；4）噪音小；5）防尘较好，采用全封闭结构，设备紧凑，结构简单。显著特点：大筛孔，多层筛面，大倾斜角。工作原理：利用物料通过筛孔的概率差异来完成筛分要求的。（3～6层，筛孔尺寸逐层递减）第四章上料设备一.作用：是把高炉冶炼过程中所需的各种原料（如矿石、焦炭、熔剂等），从地面提升到炉顶。二.要求：（1）有足够的上料能力；（2）长期、安全、可靠的连续运行；（3）炉料在运送过程中应避免再次破碎；（4）有可靠的自动控制和安全装置，最大程度的实现上料自动化；（5）结构简单，维修方便。

第一节料车上料机

一.斜桥和绳轮1.斜桥（1）采用焊接的桁架结构（2）两条平行的轨道（3）两个支点（一个地面活料车坑的壁上，一个为平面桁架支柱，悬臂的）2.料车轨道料坑直轨段（α≤60°）中间段直轨（α=45°—60°）卸料曲轨段3.设计卸料曲轨应满足如下要求：（1）料车在曲轨上运行要平稳，应保证后车轮压在轨道上而不出现负轮压；（2）满载料车行至卸料轨道极限位置时，炉料应快速、集中、准确的倒入受料漏斗中，减小炉料粒度及体积偏析；（3）空料车在曲轨顶端，能张紧绳并能靠自重自动返回；（4）料车在曲轨上运行的全过程中，在牵引钢绳中引起的张力变化应平缓过渡，不能出现冲击载荷；（5）卸料曲轨的形状应便于加工制造。4.绳轮

两对绳轮（一对在斜桥顶端，另一对在中部），用于钢绳的导向，目前应用较多的时整体铸钢绳轮ZG45B上绳轮的高度选择方法:当料车处于上限位置时，使料车车辕上系绳点倒钢绳绕入绳轮点之间的距离不小于05～0.7m,并保证料车具有足够的最终倾角（55～60℃）。二.料车料车组成：车体部分，行走部分和车辕部分1.车体部分材质：9～15mm厚的钢板焊成，底部和两侧用铸造锰钢或白口铸铁衬板保护，尾部的上方开有小孔，车体四角制成圆弧形，车体前部的两外侧各焊有一个小搭板。车体外形斜体：倒料集中，减少偏析（大中型）；平体：制作容易（小型）。2.行走部分转轴式：轮与轴固定在一起旋转；心轴式：车轮与车轴采用动配合结构。3.车辕部分设计要求：（1）保证两根钢绳受力均匀并能相互补偿；（2）能调节两根钢绳长度；（3）两根钢绳间距尽可能短，防止一根钢绳拉断后，另一根钢绳将料车拉扁；（4）车辕长度尽量缩短，可降低炉顶绳轮高度；（5）合理选择耳轴位置。4.料车的日常检修内容：（1）更换部分磨损衬板；（2）车轮踏面磨损严重或脱落，更换车轮或车轮组；（3）轴承磨损严重或已损坏，更换轴承；（4）钢绳拉长或磨损严重，紧钢绳或更换钢绳。三.料车卷扬机作用：提升料车的专用设备。电源是电动机——直流发电组提供——可控硅——直流电动机要求：卷扬机启动性能好，停车准确，运转过程中可调速，工作安全可靠，实现自动化操作。

平静水银断电器中间升两边降名义速度50％，起速名义速度120％，制速卷扬机房——计算机控制四.料车在轨道上的运动（1）启动段。实料车由料车坑启动开始运行炉顶的空料车——自重（2）加速段。空料车即将退出卸料曲轨进行直接轨道，实料车走出料车坑进入直轨段（3）高速运行段。上下行料车以高速匀速度运行；（4）减速段。实料车接近卸料曲轨段；（5）低匀速运行段。实料车在卸车曲轨上匀速运行空料车接近料车坑终端（6）制动段。上下行料车各种运行向终端位置。第二节带式上料机一.料车上料缺点：（1）一座3000立方米高炉，料车坑深达五层楼以上（2）料车体积扩大使料车容量和斜桥的质量加大（3）料车在斜桥上振动力很大，使钢绳加粗到难以卷曲的程度（4）料车上料间断式上料不经济二.皮带上料机历史：1950年比利时采用皮带上料机1965年在日本推广一.带式上料机优缺点1.优点：（1）工艺布置合理；（2）上料能力强；（3）上料均匀，对炉料的破碎作用小；（4）设备简单，投资较小（较料车减少40％左右）；（5）工作可靠，维护方便，动力消耗少，便于自动化操作。2.缺点：（1）占地面积大（2）需要冷料（温度低于120℃）（3）炉料不允许夹带金属物（以防止造成皮带被刮伤和纵向撕裂的事故）皮带机的构成二.带式上料机组成1.重要参数：（1）皮带上料机使用寿命6～7年（2）倾角不超过12°（3）水平长度300m以上（4）皮带速度120m/min（5）带宽1.2～2.0m2.组成（1）皮带。采用钢绳芯高强度皮带（以前帆布）夹心高强度胶带的特点：寿命长，抗拉力强，受拉时延伸率小，运输能力大等优点，但也具有皮带横向强度低，容易断丝的缺点。错位搭接法的方法。一般皮带制成100多米长的皮带。（2）上，下托辊（3）装料漏斗：电磁振动给料器及分级筛将炉料放入装料漏斗，后流到皮带上。（4）头轮及尾轮：头轮——卸料终端尾轮——通过轴承座支持在基础之上。（5）张紧装置：回程时，利用重锤将皮带张紧。（6）驱动装置：电动机，减速器，制动器，驱动滚筒。（7）换带装置：换带驱动装置。（8）换辊小车机构（9）皮带清扫除尘装置。（10）带式上料机的料位检测。3.现场控制皮带设备的有电动机、减速机、联轴机、逆止器。4.料位检测A，B给出矿，焦通过，这时卸料口开始下料发出下一个料堆可以卸到皮带上的指令，L应能保证炉顶装料设备的准备动作能够完成料头到达C点时，给出炉顶设备动作指令，并把炉顶设备动作信号返回，到D点还未返回信号，这时炉顶装料设备有问题，上料机顶机，信号返回，料头则通过D点，并向炉顶发出动作信号。5.皮带常见故障（1）跑偏首先到现场查明情况:一种实际确实跑偏，联系坐台人员将事故点强制，然后复位转皮带，若还是跑偏严重，则联系相关人员处理。另一种情况可能跑偏器坏，边强制该点、边观察维持生产，同时找相关人员更换。若跑偏器线断则接好。（2）打滑作用反映皮带转没转。首先到现场将皮带转起来后查明情况：1）实际确实打滑，它分两种情况和是皮带松则找人将皮带调紧；2）是增面辊实际不转，一有可能是增面辊轴瓦坏，二涨紧砣滑道卡三是电机转而皮带不转（减速机坏、接手坏或断）则找相关人员处理；3）实际皮带正常转只是打滑器故障，接近开关可能离的远则调一下；线断则接好；用铁器接触接近开关，与坐台联系观察该点是否变化，不变说明接近开关坏则更换。（3）堵料首先到现场机头罩子里查看是否确实堵料：若确实堵料则查明堵料原因，则联系相关人员处理；若不是则为堵料器故障，可以接近开关坏找相关人员更换或者线断则接好。（4）拉绳作用有异常现场紧急停车。首先到现场查明情况，是否有人确实拉了绳，联系确认后，复位联系坐台人员转。也可能拉绳线断则接好，若还转不起来则在程序中强制维持上料，维持上料同时找相关人员处理。（5）撕裂皮带接头出现场撕裂的主要处理方法如下：1）打铆钉坚固接头2）打卡子增加接头拉力3）局部刷胶嵌钉处理4）重新胶接皮带头6.皮带机的操作方式（1）自动：指皮带正常运料的一种程序，完全有集中控制室进行操作。（2）集中手动：主控室人员对皮带及设备单机启动的一种形式。（3）机旁手动：指岗位人员对某一设备在现场进行单机操作的一种方式二．液力联轴器（电动机与减速机间）1．液力耦合器用于平衡输出功率（不同型号或同一型号电机输出功率和转速不完全等同）原理：利用液体动力来传动的液压传动装置，相当于水泵和涡轮的联合，它能使电动机的特性曲线变软，使各电机输出功率趋于平衡。2．液力联动器的种类标准型液力联轴器安全型（限矩型）液力联轴器可调型液力联轴器3．液力联轴器的作用1）过载保护2）减少启动时的冲击与振动；3）与鼠笼型电动机连用，可提高鼠笼电动机的启动能力；4）在各台电动机传动链中，可均衡各电动机的负载。4．安装维护要点1）安装时，不允许用压板，铁锤敲打，也不允许热装，以免损坏元件和密封；2）工作液体有低的黏度，高的闪点，大的重度，腐蚀性小和耐老化，清洁度也要求比较高；3）液力联轴器运转时，不允许有漏钢；4）液力联轴器的易熔塞合金的熔点为120℃，如果由于故障原因工作，油温升高，使易熔合金熔化，工作油喷出，应排除故障，重新充油。第四章炉顶装料设备一.作用

装料设备用来接受上料机提升到炉顶的炉料，将其工艺要求装入炉喉，使炉料在炉内合理分布，同时起密封炉顶的作用。二.最多使用的炉顶设备（1）双钟式炉顶（三钟，双钟双阀，四钟式）原理：原料由料车按一定程序和数量倒入小钟漏斗，布料器，工作制度旋转由小钟到达大钟，小钟工作四次大料钟满，提探料打开大钟。中小高炉（2）无料钟炉顶三.炉顶设备要求1）能够满足炉喉合理布料的要求，在炉况失常时能够灵活地将炉料分布到指定的部位；2)保证炉顶密封可靠；3)设备结构力求简单合理，便于制造运输，安装；4)设备寿命长，保证长期可靠地工作；5)能实现操作自动化。第一节双钟式炉顶设备一.炉顶设备组成与装料过程1.设备组成主要设备：受料漏斗，布料器（由小料钟和小料钟漏斗等组成），装料器（由大料钟，大钟漏斗和煤气封罩等组成），料钟平衡和操纵设备等。注：大小钟之间有效容积必须大于一个最大料批地总容积，料车上料地高炉其大小钟之间有效容积常为料车容积的5倍。图为炉顶装料设备示意图2.装料过程炉料料车（运输机）小钟漏斗布料器旋转小料钟打开大料钟料斗打开大钟装入炉喉料面。大中型高炉大钟行程一般为600～750mm小钟行程一般为650～900mm炉顶设有均压和放散阀门系统冷料：炉喉，煤气200～700℃热料：400～500℃作用：高压操作（压力0.07～0.25MPa），大料钟受到浮力，为了打开大钟，需要在大，小钟之间地空间内通过均压煤气，在打开小钟时，要把大，小钟之间地均压煤气放掉。二.固定受料漏斗作用：用来承接从料车卸下地炉料，把它导入布料器（同时应使左右两个料车倒出地炉料顺利地进入小钟漏斗内）特点：倾斜侧壁，特别是四个拐角上与水平面应有足够地角度（至少45°，最好为60°），内表面为铸造锰钢板。上段为矩形，下段为收缩锥形，卸料口部分为圆筒形三.马基式旋转布料器1.合理布料地意义和要求炉顶布料的要求:1）周向布料应力求均匀；2）径向布料应根据炉料和煤气流分布情况进行径向调节；3）要求能不对称布料，当高炉发生管道或料面偏斜时，能进行定点布料或扇形布料。2.马基式旋转布料器的组成旋转布料器设在受料漏斗下，煤气封罩以上，用来接受从受料漏斗卸下的炉料，并由小钟的上下运动和小钟与小钟漏斗共同旋转运动来完成或向大钟漏斗布料的任务。

OOCC有利每批料旋转60°的布料制度OOOCCC周边不利主要部件：（1）小钟漏斗（小料斗）布料器的小钟料斗与小料钟一起旋转；外料斗由铸钢ZG35或ZG50Mn2制成，下部由厚钢板卷或焊接——光滑内料斗：钢板焊成其内表面用锰钢板保护，下部是铸钢件，与小钟接触的表面上，堆焊由硬质合金并加以磨光。（2）小钟及其拉杆小钟寿命一般不到1年，第二代小钟由两半合成；小钟倾斜表面与水平线成50～55°倾角（可加大到65°）小钟材质一般采用ZGMn3，ZG50Mn2小钟拉杆是中空的，用厚壁无缝钢管焊成。（3）支托装置固定在煤气封罩上（4）小钟拉杆与吊架的连接装置（螺纹连接）（5）小钟拉杆与小料钟的连接装置（螺纹连接）（6）密封装置采用橡胶与密封环注油综合密封（7）驱动和传动机构旋转布料器常见故障原因与处理方法见P41四.其他形式的布料器1.快速布料器当料车将到卸料轨道时，中间漏斗开始旋转，速度小于19r/min，原料经受料漏斗和快速旋转漏斗向小料斗均匀布料。区别在于带中间快转漏斗，该中间漏斗做成双坡底形漏斗下部开有两个漏料孔，漏斗本身支承在三个驱动辊上，利用摩擦力直接带动漏斗旋转，三个驱动辊由三台电动机分别直接驱动，还有三个定心辊，当料车将到卸料轨道时，中间漏斗开始旋转，卸料时不超过19r/min.布料器特点：1）边旋转边布料，布料均匀；2）不必密封；3）旋转速度过快，加速了传动机构磨损；4）不便于定点布料；5）易打滑。2．空转螺旋布料器五．装料器1．装料器的基本组成作用：接受从小料斗卸下的炉料，并把炉料合理地装入炉喉。要求：密封性能好，耐腐蚀，耐冲击，耐磨，还要能耐温，工作温度200～300℃，最高达500℃。2.大钟悬挂于大钟拉杆上，采用ZG35整体铸造，壁厚在60mm以上，和大钟料斗地接触面常加工成60～65°。角度原因：1）使料斗之间压力增大，有利于发挥刚性钟柔性斗的优越性；2）折角能起“跳料台”的作用；3）减少接触表面地摩擦。3．大料斗材质：铸钢ZG35整体铸造壁厚50～60mm,高压时达80mm，料车壁地倾角为85～86°。大料斗与大钟间隙不大于0.05冲刷磨漏地判断方法：1）从大小钟间压力差计图上看；2）当大钟吹漏后，布第一布料时，小块焦炭会飞出；3）小钟均压阀打开时冒黄烟。4.大钟拉杆长度14～15m，直径为175～200mm5.煤气封罩作用：使大小钟之间形成足够地容积，达到能贮存一批料，同时起到密封室的作用。（靠钟地自重及料重就可以下降地称为自由下降，易于保证垂直升降，结构简单)六．料钟操纵设备作用：按照冶炼生产程序地要求及时准确的进行大，小料钟地开闭工作。电动卷扬机驱动液压驱动七．探料设备作用：探出炉内料线的位置，连续探测炉喉料面地变化情况。料线过高：当大钟强迫下降时有可能使拉杆顶弯和有关零件损坏料线过低：又会使炉顶煤气温度显著升高降低炉顶设备使用寿命标准：料线应低于大钟下降位置1.5～2m1.机械探尺铊原理：重锤探头由链条悬挂着，链条的上端绕在链轮上，重锤的最大行程为12m，工作行程4～5m，卷筒壳体与套筒相连，卷筒轴支承在轴承上。装料前，探尺砣被提起到极限位置，炉料入炉以后，探尺砣被放下，接触料面后随料下降，并发出料线高度提示，当料线达到定值后，又一次被提起，重复工作。（2）常见故障原因和处理方法（P55）2.同位素探料装置原料：当放射性同位素发出的射线通过炉喉时，有料的地方射线被吸收，因此到达射线接收器的强度就弱，而没有料的地方射线顺利通过并且全部被射线接收器接受，因而强度就大。优点：1）同位素和计数管耐高温，不会被烧掉，其他仪器均在计器室内；2）同位素探料装置无需在炉顶开孔，有利于炉顶密封；3）结构轻便紧凑，所占空间小，维修管理方便。缺点：不能测量中部和整个料面的情况。3.红外线探料器可以测量整个料面和变化情况，并可以用彩色——电视显示出料面轮廓图，但由于环境差，制造工艺不过关，故障较多。八．炉顶辅助设备大钟均压阀：使高压煤气充入大小钟之间，使得大钟便于达到小钟均压放散阀：在打开小钟之前，将大小钟之间煤气放散，压力平衡炉顶放散阀第二节无钟炉顶一.无料钟炉顶的特点及其分类结构特点：取消了传统的料钟（1）把布料与密封分开，密封形式为多层（上，下）；（2）由溜槽进行布料，改善高炉布料。布料制度.avi1．无料钟炉顶的主要优点：1）布料灵活

a.环形布料b.自动螺旋布料（常用）c.定点布料d.扇形布料2）布料与密封分开3）炉顶结构简化，炉顶设备质量减轻，炉顶总高度降低，使整个炉顶设备总投资减少，维修方便。料罐方式不同：

串罐：中心排料式无钟炉顶并罐：1970年卢森堡的保罗·维尔特公司提出的，后蒂森钢铁公司汉博恩厂

4号1445m3安装了无料钟炉顶设备。串罐的优点：上，下罐是分开的，称量漏斗独立存在，不受外界影响，称量精度高，减少炉料偏析，减少炉料运动撞击，减少破损，有利于煤气流的畅通和高效利用，也减少中心喉管的磨损，投资少，结构简单，事故率要低，维修量相应减少。缺点：一个料罐出现故障，高炉要休风。并罐式优点：一个料罐出现故障时，另一个可以维护生产。缺点：称量精度难以保证。并罐式无钟炉顶装料设备与钟式比地优点:1)布料理想，调剂灵活；2)高度为钟式2/3；3)密封面积变小；4)装料能力和赶料线能力足够。4.装料过程将受料漏斗移至对应罐之上，打开该罐放散阀，开启上密封阀，装完一批料后，关上密封阀和放散阀，料线下降到需要装料位置时，探尺提起至安全坡位位置，同时溜槽启动旋转，料罐均压阀打开，打开密封阀，待布料溜槽转动预定地布料起始位置时，控制系统使料流调节阀打开规定地开度，炉料按规定地时间通过中心炉喉管经布料溜槽布入炉内。料仓卸空后测力仪（电子秤）发出信号，先关闭料流调节阀，再关闭下密封阀，然后打开放散阀，溜槽回到原等待位置。链锁装置有：探料尺提升到最高位置才允许溜槽启动，下密封阀没关闭上密封阀不能打开，下密封阀没全部打开，料流调节阀不能打开，当料仓有料时，不能打开该料仓地上密封阀，以免重复装料。

二.受料漏斗移动式受料漏斗的作用：接受皮带卸下的料，并按规定装于指定的料罐内，位于料罐顶部，漏斗下端有闸板的上料门。漏斗移动和闸板动作由计算机自动完成。三.料罐内部装有材质为高铬铸铁的衬板，由检测显示器观测卡料现象。四.密封阀作用：用于料罐密封，保证高炉压力操作。要求：1）密封性能好2）耐磨性能好位置不同上密封阀下密封阀2．检修注意事项检修具体工作：1）关阀眼镜阀，并切断液压管路和电气回路；2）把上，下密封阀均打开并加机械锁定，将液压系统管路切断；3）料流调节阀关闭并加以锁定，将液压管路切断；4）均压阀关闭并锁定，将液压及电气回路切断；5）打开放散阀，将液压及电气回路切断；6）关闭氮气充气阀并加以锁定；7）经煤气测定人员确定安全时，方可进行工作。密封阀常见故障原因和处理方法，P65

五.料流调节阀由一块弧线板所组成，由液压缸驱动，安装在料罐下部料口的端头。（结构似给料机）作用：1）避免原料与下密封阀接触，以防止密封阀磨损；2）可调节阀的开度，控制料流大小，与布料溜槽合理配合而达到各种形式布料要求。六．中心喉管中心喉管是一段圆柱形短管，其上部通过叉形漏斗与料罐连接，其内壁均装有耐磨衬板（不引起卡料的前提下直径应尽量小）七．眼镜阀1．结构特点及工作原理眼镜阀的作用：在高炉休风时，把无料钟部分（P67故障与处理）八．布料器溜槽的驱动：根据布料要求，布料器的旋转溜槽应有绕高炉中心线的回转运动和在垂直平面内改变溜槽倾角的运动。溜槽本体最佳旋转速度最佳倾角最佳布料方式完成绕高炉中心线的旋转运动在垂直平面内的改变溜槽的倾角半圆形长度3～3.5m槽子，耐热钢ZGCr9Si2,上衬有鱼鳞状衬板，堆焊8mm厚的耐热耐磨合金材料。布料器常见故障原因和处理方法（见表4－6）九．液压驱动无钟操纵系统。第五章炉前设备第一节开铁口机死铁层：打穿铁口出铁时要求孔道按一定倾角开钻，放出渣铁后能在炉底保留部分铁水俗称死铁层。打开出铁口的方法：1）钻头钻到赤热层后退出，然后用人工气锤或氧气打开或烧穿赤热层；2）用钻杆送进机构，一直把铁口钻通，然后快速退出；3）采用具有双杠的开口机，先用一钻孔杆钻到赤热的硬层，然后用另一根通口杆把铁口打开，以防止钻头被铁水烧坏；4）在泥炮堵完泥后，立即用钻头钻到一定深度，然后换上捅杆捅开口，捅杆留在铁口不动，待下次出铁时，由开口机将捅杆拔出。开铁口机钻孔式冲钻式要求：1）开孔的钻头应在出铁口中开出具有一定倾斜角度的直线孔道，其孔道孔径应小于100mm。2）在开铁口时，不应破坏覆盖在铁口区域炉缸内壁上的耐火泥；3）开铁口的一切工序都应机械化，并能进行远距离操作，保证操纵工人的安全；4）开口机尺寸应尽可能小，并在开完铁口后远离铁口。一．钻孔式开口机（目前使用）原理：利用电动机通过减速器驱动钻杆旋转，钻杆前端装一嵌硬质合金的钻头。作用:将已干燥好并准备出铁的铁口钻开，其钻进深度是钻头与铁水接近接触但还没有达到接触的程度为止。AVI\开铁口机.avi

1）回转机械2）移送机构：电动机，减速机，小卷筒，导向滑轮，牵引钢绳，行走小车和吊挂装置3）钻孔机构当钻孔快要开通铁口时，钻杆应尽快退出铁口孔道，以免被铁水烧坏。平时检修比较多的是开口机钻杆减速机容易罐铁和传动中钢绳容易磨损。（表P79）钻孔式开口机的特点如下：1）结构简单，操作容易，但只能旋转不能冲击；2）钻头钻进轨迹为曲线，铁口通道呈不规则孔道，给开口带来较大阻力；3）人工送进，退口，捅口，劳动强度大，具有较大危险性。4．常见故障判断与处理平时检修比较多的是开口机钻杆减速机容易罐铁，主要原因有两种：1）一种是风压低于炉内压力时容易罐铁；2）另一种是操作提前关风。二.冲钻式开铁口机1.横向移动机构2.钻机升降机构3.锁紧机构4.压紧机构5.送进机构6.钻孔机构7.冲击机构第二节堵铁口机泥炮的作用：用于高炉出铁后将泥压出以堵塞出铁口。分类：蒸汽泥炮；电动泥炮；液压泥炮；碳素无水泥炮（二蒽油作粘结剂）的无水泥炮。泥炮要求：1）有足够的一次吐泥量；2）有一定的吐泥速度；3）有足够的吐泥压力；4）操作安全可靠，可以远距离控制；5）炮嘴运动轨迹准确，经调试后，炮嘴一次对准出铁口。一．电动泥炮（少用）存在问题：外形尺寸大，特别是高度太高，使出铁口附近的风口更换困难；打泥活塞推力不足，特别是采用无水炮泥时，丝杆及螺母磨损快，更换困难等。二.液压泥炮（多用）特点：1）有强大的打泥压力，打泥致密，能适应高炉高压操作，压紧机构具有稳定的压紧力，不易漏泥；2）体积小，质量轻，不妨碍其他炉前设备作用；3）工作平稳，可靠；4）结构简单，易于维修。（P85）第三节风口风口是炉体在炉缸上部开出的许多向炉内鼓入热风的孔道，热风温度1200℃左右，所以风口需要水冷。一．要求1）接触严密，不漏风，耐高温，隔热且热损失小；2）结构简单，轻便，阻力损失小；3）耐用，拆卸方便易于机械化。AVI\风口剖.avi二．组成：大套：蛇型管铸铁冷却器；中套（二套）：铸铜空心冷却器；小套（三套）：紫铜铸成空心式冷却器（99.5％）。三．提高寿命的措施1）提高铜材纯度；2）使用贯流式风口；3）提高冷却水质量和增加水速（水速17m/s）；4)加强风口监测。四.风口损坏原因1）风口的内孔有高温热风1200℃通过，内部30～40℃，上边1700～1800℃的高温煤气，炽热的焦炭作用。2）前端伸进炉内，直接与高温煤气，焦炭及滴下的炉渣，生铁接触。五.材质热风围管用钢板焊成，内砌1～2层115毫米的粘土砖，砖与钢板之间填充一层10～20mm厚的绝热材料（石棉板），为了适应砖衬的膨胀，每隔10m留出一个宽约40mm的膨胀缝，内外两圈的膨胀缝要错开。风速：大型高炉风口风速：100～120m/s中小高炉以60～90m/s为宜。热风围管的位置：吊挂在炉缸支柱大框架上。第六章热风炉设备和除尘设备第一节热风炉设备热风炉的作业1857年考贝先生提出蓄热式热风炉进一步发展形成霍戈文内燃式热风炉。冷空气加热热风（1100℃）热风围管风口高炉作用：为高炉提供热风，降低焦比，提高高炉效率二．热风炉的工作原理工作原理：1）燃烧期：煤气和助燃空气在燃烧室燃烧，生成的高温烟气进入蓄热室将格子砖加热，停止燃烧；2）送风期：风机送来的冷风通过蓄热室，冷风被加热，通过热风围管送入高炉；3）焖炉期：送——燃，燃——送AVI\烧炉.avi,AVI\送风过程1.avi,AVI\送风总巡视.avi三．热风炉的形式每t铁水1050～1100m3热风，风速220～280m3/s，先进国家寿命15～20年，我国8年。1．内燃式（改造式内燃式热风炉）优点：热损小，结构简单，占地面积小，投资省，热效率高。缺点：气流分布不均匀，隔墙易损坏，拱顶裂纹和掉砖。2．外燃式优点：气流分布合理，隔墙不易损坏，寿命长。缺点：结构复杂，占地面积大，投资高，热损大。（2000m3以上基本上是外燃式，4000m3以上100%是外燃式）（宝1号新日铁1200～1250℃，鞍7＃，10＃，新2＃，3＃，4＃为外燃式）图为外燃式热风炉结构示意3．顶燃式不设专门的燃烧室，拱顶空间作为燃烧室四．燃烧室及蓄热室的构造1．燃烧室要求：燃烧强度大，气流分布均匀，温度分布合理，结构稳定。内燃式按横截面形式为圆形眼睛形苹果形内炉墙围成的空塔结构内：一层耐火砖；外：1～2层保温。2．蓄热室(1)蓄热室内填充耐火格子砖作为贮热体，格孔为气流通道格子砖板状格子砖平板波纹孔状格子砖五孔七孔19孔——俄罗斯(2)格子砖用耐火材料物理性能：1）蠕变；2）荷重软化温度；3）永久线性变化。上部：高铝砖90%(下)（低蠕变）；硅砖10％（300～800℃急冷急热）下部：粘土砖(3)格子砖的热工参数及计算1）1m3砖格子的加热面积f(m2/m3)f=4a/D2=4a/(a+d)22)1m2砖格子横断面积中格孔所占的通道面积（或称活面积）φ（(m2/m2)φ＝a2/D2=a2/(a+d)2=1/(1+d/a)23)1m3砖格子中砖所占有的体积（或称填充系数），1－φ（(m3/m3)4）格孔的流体直径dh(m)dh=4a2/4a=a5)格子砖的当量厚度s(m)s=2δ＝2（1－φ）/f=d(1+d/2a)式中δ为当量半砖厚，即为分摊给加热面积的格子砖厚度6）1m3砖格子的重量g(kg/m3)g=(1-φ)r五．热风炉的拱顶要求:有利于气流进入蓄热室时分布均匀，砌体结构稳定及散热损失小。按形状分1）半球形2）锥球形3）悬链形热风炉本身是一个壳体装置，留有人孔在休风时进行检修和换砖，内部由于助燃空气及烟气（煤气，废气）的缘故，非常危险，同时内部也是高温条件，所以正常生产时，工作人员是进不去的。热风炉的操作主要靠阀门的计算机控制系统，在操控室完成。六．热风炉的燃烧器作用：用来混合高炉煤气和助燃空气，并把混合气体送入热风炉燃烧室燃烧金属燃烧器陶瓷燃烧器套筒式：（成熟）三孔式：焦炉气栅格式矩形：广泛工作原理：煤气从底部进入，空气则进入空气通道，使煤气和助燃空气在燃烧前通过特殊结构的气帽强迫混合，混合后的煤气和空气在炽热的耐火材料表面燃烧。陶瓷燃烧器的优点：1）避免隔墙的冲刷和烧损；2）混合好，燃烧完成，克服燃烧振动现象；3）煤气和助燃空气流量调节范围较大，在较低过剩系数下燃烧，提高40～80℃。陶瓷燃烧器1934年开始在化工上使用，1963年用于热风炉（西德的霍夫曼）。六.提高风温的途径：（1）设计结构合理的热风炉：1）多使用外燃式热风炉；2）锥形或悬链形；3）耐高温，性能好的耐材。（2）提高煤气燃烧温度1）配入天然气，焦炉煤气；2）预热助燃空气和加热换热管；3）合理的燃烧器。（3）合理的操作制度使拱顶尽快达到预定值四座：二烧一送一预热热风炉阀类分类：1）调节阀：用来调节气体管路中的气体流量蝶阀式（蝶形阀）煤气流量调节阀混风调节阀特点：调节灵敏，准确，便于自动控制。2）切断阀：用来切断管路中的气流，起隔离作用（密封）闸板阀，少量做成角形盘式阀和球形阀。1.煤气调节阀试水检漏——确保密封试重太重——转不动——烧电机太轻——关不严图为煤气调节阀2.燃烧器隔离阀少用，一般采用插板阀（燃烧器与热风炉隔开）3.烟道阀安装在热风炉与烟道之间盘式烟道阀的优点：外部结构紧凑，阀体本身就是管道的弯曲部分，不需另设角形弯头。

缺点：质量较大，阀盖工作时密封性较差，杠杆变形引起阀关不严，转轴不动。闸板式烟道阀目前新建的高炉，尤其大型高炉都采用闸板式烟道阀。4.废气阀又叫旁通阀作用：在盘式烟道阀打开以前，首先将废气阀开启，待热风炉内与烟道压力平衡后再打开烟道阀。5.冷风阀燃烧期将冷风关闭，送风期将冷风打开6.放风阀安装在冷风总管道上，用来在不停止鼓风机工作的情况下，减少或完全停止向高炉供风。7.热风阀高温高压的气流中工作，热风氧化能力强。注意密封和水冷1300℃以上，风压0.5MPa左右8.倒流休风阀热风主管的终端上，高炉休风时用。9.混风调节阀及混风闸板阀混风调节阀，俗称冷风调节阀，是用来调节和稳定高炉风温的（蝶阀）第二节除尘设备高炉煤气的成分：CO2:15～20％，CO:20～26％，H2,N2,CH4一.煤气除尘设备按除尘方法为：1）干式除尘设备，如惯性重力除尘器，袋式除尘器，旋风式除尘器；2）湿式除尘设备，如洗涤器和文式管洗涤器等；3）电除尘设备，如板式电除尘器。按净化程度：1）精除尘设备；2）半精除尘设备；3）粗除尘设备。二．常见煤气除尘系统1．湿法除尘系统湿法除尘系统是指在除尘系统中至少使用洗涤塔，文式管等用水除尘的设备。除尘路径：从炉喉出来的煤气先经重力除尘器进行粗除尘，然后经一级溢流文式管作为半粗除尘设备，再进入文式管进行精除尘。除尘后的煤气，经过脱水器脱水后，进入净煤气总管。2．干法除尘系统优点：工艺简单，不消耗水，不存在水质污染问题，保护环境，除尘效果稳定，不受高炉煤气压力与流量波动的影响，净煤气含尘量能经常保持在10mg/m3以下。三．除尘设备1．重力除尘器管直形重力除尘器特点：管端部的速度较大，出管口有较大的惯性力，多用于1513m3以上的高炉。重力除尘器的除尘特点：可除去30μm的大颗粒灰尘，除尘效率可达到80～85％，出口煤气含尘量2～10g/m3,作为高炉煤气的粗除尘。AVI\重力除尘.avi2．洗涤塔工作原理：利用喷淋水雾凝集粉尘净化煤气，同时使煤气降温。最上层喷水嘴向下喷淋，中上层向上喷淋，煤气自下而上经塔顶出口排出，排出的煤气含尘量约0.8g/m3。3．文式管工作原理：利用高炉炉顶煤气所具有的一定压力，通过文式管喉口时形成高速气流，水被高速煤气流雾化，使水和煤气中的尘粒凝聚在一起，在扩张段因高速气流顿时减速，使尘粒在脱水器内与水分离沉降至集尘槽中。按有无溢流水膜溢流文式管（可调文式管）无溢流文式管按有无调节装置可调文式管定径文式管4．电除尘器工作过程：粉尘被气态的离子式电子加以电荷后，带电的粉尘在电场的作用下使其移向集尘电极并失去电荷，利用撞击集尘电极用水冲刷集尘电极，将粉尘收集到集尘斗中，定期排放。

管式电除尘分三种套筒式电除尘板式电除尘5．布袋除尘工作原理：含尘煤气通过滤器，煤气中的尘粒附着在织孔和袋壁上，并逐渐形成灰膜，当煤气通过布袋和灰膜时得到净化。无碱玻璃纤维滤袋——中小型高炉根据材质分合成纤维滤袋——大型高炉

6.比肖夫环缝除尘法（TRT)例如：成套设备由陕西鼓风机厂提供，主要设备有TRT主机；透平余压发电机组，由陕西鼓风机厂制造发电系统：为全封闭内冷无刷励磁同步发电机润滑系统：由润滑油站和输油管路组成氮气密封系统：透平主机、调速阀、紧急切断阀的轴封采用氮气密封伺服系统：由动力油站和控制站组成大型阀门系统：包括紧急切断阀、电动入口偏心蝶阀、出口封闭液压插板阀。7.脱水器三种形式（1）挡板式脱水器（2）重力脱水器（3）旋风脱水器

第七章烧结和球团设备

第一节烧结设备

烧结主体设备

一.烧结机

定义：烧结机是由许多台车组成的闭路循环运转的烧结链带。1.台车（1）结构：本体、篦条、栏板、运行轮和卡辊。

2.星轮（1）烧结机的头部大星轮是驱动由台车组成的闭路烧结链带循环运转的传动机构。（2）机尾有使台车返回的从动星轮，星轮的结构，是在转动滚筒两端装有大型齿轮，台车卡辊（轴脖）卡人齿槽，随星轮转动，驱动台车运转。星轮.avi（3）台车常见故障及原因

3.点火器

（1）构造及作用：内设烧嘴，将煤气和空气混合燃烧，使台车上的混合料表层燃料点燃，随之烧结过程开始，高温区必须用耐火材料砌筑。

烧嘴1.avi（2）开放式点火炉构造：有半圆或方形炉罩，在炉顶有数排的烧嘴，每排10个左右。

优点：沿台车宽度放心点火均匀。

缺点：不能防止料面急冷。

措施：1)保温型炉罩;

2)其内必须用耐火材料砌筑。

4.抽风系统（1）风箱结构：风箱呈方漏斗型，上口与烧结机固定的密封滑道连接，下口与风箱支管相连。作用：集聚透过烧结料层的烟气，由抽风机排出。也就是使抽风机产生的负压通过风箱在烧结料层底面产生抽力，使空气透过烧结料层，燃料燃烧，实现烧结过程，数量：小型烧结机有一排风箱，大型烧结机有两排，烟气从两侧排出。（2）大烟道（主排气管主排气管.avi）作用：1）主要功能使将烧结废气送往除尘设备和抽风机；2）是分离粉尘，较大颗粒粉尘在重力作用下被分离出来。安装要求：大烟道管内由于抽风造成负压，在大气作用下管道受到较大压力，应考虑管道的刚度或在合适位置设置加强箍，同时还应防止因抽风而造成的管道上浮。（3）除尘装置作用：1）是达到国家规定的烟气排放标志；2）是保护主轴风机，提高烧结的作业率。除尘装置按原理不同分：

1）多管除尘2）电除尘（多用）（4）风机抽风机必须具备下列性能：1）效率高，运转特性稳定；2）具有高度的耐磨和耐热性能，要经得起长时间连续运转，要具有高度可靠性；3）容量要大，风机叶轮要获得足够的转速，要进行严格的静平衡和动平衡实验；4）要特别注意零件材料的选择，热处理和焊接等工艺；5）要有防噪音措施，以防污染环境。5.热破碎机作用:把烧结饼破碎一定粒度的烧结矿。工作原理热破碎机.avi巡视3.avi二.烧结供料设备要求：1）料仓应能满足烧结机生产6～7小时的需要。2）排料口应尽量扩大，料仓内壁敷设光滑的衬板，减少粘料。1.混合机作用：混匀和造球，将配好的各种原料混成均匀的混合料；将混好的混合料造成小球，保持料层良好的通气性，以利于烧结过程的进行，分二次进行。圆筒混合机的作用：使配料混匀结构：圆筒形本体，安装在筒体中间的大齿圈，安装在筒体两头的圆环形辊圈，与辊圈相对应的四个托辊和两个挡轮。工作原理：通过固定在基础上电动机，减速机及大齿圈相啮合的小齿轮来传动力。

第二节球团设备铁矿粉的球团过程包括生球成型与焙烧固结两个主要作用生球成型——造球机圆筒造球机示意图圆盘造球机示意图球团焙烧设备三种：带式机；链篦机—回转窑；竖炉。表三种球团焙烧方法的比较

1.带式焙烧机焙烧一般球团带式焙烧机的整个长度上可依次分为干燥、预热、燃料点火、焙烧、均热和冷却6区。(鞍钢是我国最大,321m2，宽3.5m)特点：1）铺有底料和边料，底料的作用是保护炉篦和台车免受高温烧坏，使气流分布均匀；在下抽干燥时可吸收一部分废热，其潜热再在鼓风冷却带回收；2）采用鼓风与抽风混合流程干燥生球，即强化了干燥，又提高了球团矿的质量和产量。3）球团矿冷却采用鼓风方式，冷却后的热空气一部分直接循环，一部分借助于风机循环，循环热气一般用于抽风区；4）各抽风区风箱热废气，根据需要作必要的温度调节后，循环到鼓风干燥区或抽风预热区。带式球团矿焙烧工艺流程图2.链篦机—回转窑焙烧组成：链篦机（干燥，脱水，预热），回转窑（高温焙烧）和冷却机（冷却）(60年代用于冶金球团，弓长岭，2003吨)链篦机－回转窑焙烧球团示意图3.竖炉焙烧生球装入竖炉以均匀的速度连续下降，燃烧室生成的热气体从喷火口进入炉内，热气流自下而上与自上而下的生球进行热交换，生球经干燥，预热后进入焙烧区进行固相反应而固结，球团在炉子下部冷却，然后排出，整个过程在竖炉内一次完成。竖炉焙烧球团示意图第八章高炉车间设计

第一节高炉车间设计概述（1）钢铁联合企业组成（2）钢铁厂设计基本原则（4）钢铁厂设计分类及程序（5）炼铁厂设计内容一.钢铁联合企业的组成及炼铁生产在整个生产系统中的地位1.钢铁企业一般应包括炼铁、炼钢、轧钢三个主要生产部分及为其服务的各种辅助生产车间和机构，还应包括矿山、烧结、炼焦等原料准备和供应车间。2.炼铁生产环节在钢铁联合企业中属于整个生产流程的基础环节，起着承上启下的作用，是决定钢铁产品质量的重要一环。

2.炼铁生产环节在钢铁联合企业中属于整个生产流程的基础环节，起着承上启下的作用，是决定钢铁产品质量的重要一环。

3.设计工作者遵循原则：（1）贯彻党和国家的方针，政策；（2）遵循国家和部门制定的技术政策及设计程序，执行有关技术标准，规范，条例及规定等；（3）广泛吸收国内外可靠的科学研究及新技术成果；（4）尽可能采用通用设计，以提高设计速度和保证设计质量；（5）能满足生产要求，投产后尽快达到设计能力和实现经济指标。（6）设计的依据是给上级批准的设计任务书。二.钢铁厂设计分类及程序1.设计分类：（1）新建设计（2）改建设计（3）扩建设计2.设计程序：（1）可行性研究（2）初步设计（3）施工设计三.炼铁厂设计的基本内容1.炼铁厂车间设计的基本内容（1）车间工艺设计（2）车间机械设备设计（3）供电设施、电讯系统、照明设计（4）给排水设计（5）厂房采暖通风设计（6）厂房设备基础及其它构筑物设计（7）环保、安全卫生2.工艺设计内容：（1）确定各项技术经济指标（2）确定产品方案，选择冶炼方法（3）确定工艺制度、工艺流程（4）进行设备选型（5）设计并绘制车间工艺布置图、炉体图第二节厂址选择及高炉车间在总图中的位置一.炼铁厂设计内容(1)高炉车间(2)高炉本体(3)原料系统(4)煤粉喷吹系统(5)送风系统(6)煤气清洗系统(7)渣铁处理系统1.高炉车间设计（1）车间的高炉座数，确定高炉有效容积（2）确定车间平面布置2.高炉有效容积的确定：年产量/年工作日=日产量（吨）日产量/有效容积利用系数=高炉容积（m3)综合冶炼强度

：1.04t/M.D炉渣碱度

：1.14利用系数：2.1富氧率：2%鼓风温度：1200℃

鼓风湿度：1.2%吹出炉尘量：20kg/tHM煤比：150kg/tHM年作业率：350天铁水温度：1450℃喷吹煤粉温度：70℃原料入炉温度：20℃炉渣温度：1500℃铁水含硅量：0.5综合焦比：480kg/tHM二.设计任务1.确定参数(1)车间年制钢生铁355万吨(2)年平均利用系数2.1T/(m3·d)(3)年工作日350天(4)铁损率1%(5)高炉座数2座

2.确定车间每座高炉实际日产量PP=年产量/[工作日×(1-1%)×2]=3550000/[350×(1-1%)×2]=5122.655t/dVu`=P/η=5122.655/2.1=2439.36m3,取Vu`=2440m3

三．高炉车间平面位置1．对车间平面布置地要求1）工艺流程合理，操作安全，方便，能充分满足生产需要；2）足够地运输能力；3）缩短高炉与热风炉地间距，缩短运输线路和管道线路地长度，缩小建筑物地体积，合用设备合建筑物，布置紧凑，节约用地，减少投资；4）充分利用地形，地势；5）留足备用场地2.车间平面布置形式：(1)一列式布置：高炉与热风炉中心线在同一列线上，出铁场布置在高炉列线上。

节省投资，不适于高炉数目多时。(2)并列式布置：高炉与热风炉分设于两列线上，出铁场布置在高炉列线上。节省投资，热风炉热损大。

(3)岛式布置：每座高炉和它的出铁场、热风炉等自成体系，有独立的渣铁罐停放线。运输量大，投资高。矩形出铁场环形出铁场锥形罐式铁水车3.厂址选择基本原则1）即要考虑地区工业的综合平衡，又要考虑钢铁生产对原材料的依赖性，即应尽可能靠近原燃料基地，以节省投资和降低营运费用；2）钢铁厂占地面积大，必须节约用地；3）有利于区域环境保护；4）厂内运输能与厂外运输的交通条件相适应；5）厂址应能避免洪水淹没，应高出当地的最高洪水位0.5m以上；6）严格地质条件；7）完备的气象统计资料；8）有充分的供排水条件；9）可靠电源；10）具有方便的厂际协作条件；11）便于利用现有的生活福利，文化教育和商业网点等设施。4．高炉车间在钢铁厂总图运输设计中的位置要求1）尽可能地靠近外运入厂燃料地铁路车站，码头及公路干线；2）尽可能与焦化，烧结，原料及炼钢等车间靠近以减少营运费用和便于调度；3）主导风向地下风侧，取水沾地下游。第三节高炉及车间规划设计一.高炉炉型设计炉型：按设计尺寸砌筑的炉型操作炉型：投产工作后，经炉衬侵蚀，形状发生变化后的炉型合理炉型：冶炼效果较好，获得优质、低耗、高产和长寿的炉型。设计原则：依炉建炉，计算、比较相结合二.炉缸直径与有效高度之比Hu/D:2.5~3.1大型高炉宝钢（4063m3）：2.192.5~3.5中型高炉日本（4617m3）：1.923.7~4.5小型高炉Hu=6.44Vu0.2(大型高炉）Hu=4.05Vu0.256（中型高炉）日本，Hu=26.33+0.1334Vu三.炉缸尺寸

炉缸直径：d=0.32×Vu0.45炉缸高度：(1)渣口高度(渣口与铁口中心线的距离）hzhz=1.27×b×p/(N×c×γ铁×d2)b-生铁产量波动系数，取1.2；P-生铁日产量，吨；N-昼夜出铁次数，取12；c-渣口以下炉缸容积利用系数，0.55~0.6；γ铁-铁水密度，取7.1m3铁口位于炉缸下水平面(2)风口高度（铁口与风口中心线的距离）hfhf=hz/kk,渣口高度与风口高度之比，取0.5~0.6(3)风口结构（安装）尺寸a取0.35~0.5m(大高炉取上限）炉缸高度h1=hf+a死铁层厚度(铁口中心线到炉底砌砖表面之距离）h0：取h0=1.0~2.0m(大高炉取上限）四.炉腰、炉腹尺寸炉腰直径D:取D/d=1.09~1.15（大型）D/d=1.15~1.25（中型）D/d=1.25~1.5（小型）炉腰高度h3一般取1.0~3.0m（大高炉取大值）炉腹高度h2一般取3.0~3.6m（1000m3以上大型高炉）炉腹角α:tgα=h2/0.5×(D-d)炉腹角一般在79°~83°

五.炉身，炉喉尺寸炉喉直径d1：取d1/D=0.64~0.73炉喉高度h5一般为2~3m.炉身角β一般取80.5°~85.5°则炉身高度h4=0.5×(D-d1)tgβ六.尺寸校核，炉容校核V1=πd2h1/4V2=πh2(D2+Dd+d2)/12V3=πD2h3/4V4=πh4(D2+Dd1+d12)/12V5=πd12h5/4Vu=V1+V2+V3+V4+V5误差V=(Vu-Vu′)/Vu′<1%七.风口数目n的确定主要取决于炉容大小，与炉缸直径成正比.一般n=2（d+1)大型高炉n=2（d+2)巨型高炉n=3d七.炉衬设计1.全碳砖综合炉底2.陶瓷杯炉缸炉底结构：在炉底碳砖和炉缸碳砖的内缘，砌筑一高铝质杯状刚玉砖砌体层。利用刚玉砖气体的高荷重软化温度和较强的抗渣铁侵蚀性能，以及低导热性，使高温等温线高密集的集中在刚玉砖砌体内。陶瓷杯起保温和使碳砖免受高温渣铁侵蚀的作用。碳砖的高导热性又可以将陶瓷杯输入的热量，很快传导出去，从而达到提高炉衬寿命的作用。八.喷吹系统高炉喷吹系统包括煤粉的制备与煤粉的喷吹。煤粉的制备：煤经粗碎后被送至球磨机，粉碎成180目细粉，同时向球磨机通入热风，使煤粉干燥。煤粉的含水量要小于1%。煤粉的喷吹分常压式和高压式两种。高压喷吹煤粉适用于压力较高的高炉。我国高压喷吹装置基本上有两种形式：双罐重叠双列式和三罐重叠单列式

第九章氧气顶吹转炉炼钢设备氧气顶吹转炉炼钢法是将高压纯氧（压力为0.5～1.5MPa，纯度99.5%以上）借助双层水冷氧枪从转炉顶部插入炉内，距金属液面适当高度进行吹炼，将铁水吹炼成钢（LD）历史：平炉电炉转炉第一节氧气转炉车间的布置及主要设备车间组成1.大中型转炉炼钢车间由主厂房，辅助跨间合附属车间（包括制氧，动力，炉衬材料准备等）组成。2．主厂房各跨间地布置加料跨——转炉跨——浇铸跨加料跨：兑铁水，加废钢合转炉炉前地工艺操作；转炉跨：转炉及倾动机构，以及供氧，散状料加入，烟气净化，出渣出钢合拆修炉等系统地设备和设施。浇铸跨：钢水浇铸成坯第二节氧气顶吹转炉炼钢车