2500m3炼铁高炉炉衬设计大学论文Word格式文档下载.docx
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1、课程设计的目的
通过设计，培养学生以理论为基础并结合生产实际进行工艺设计的设计思想，训练学生综合运用冶金基础课程理论知识能力，培养学生独立思考、分析、初步解决冶金工艺问题及查阅资料等技能；
深入理解高炉内冶炼变化规律，结合高炉冶炼特点设计出合理的高炉炉型、高炉炉衬厚度、选择出合适的炉衬材质。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）
已知条件：
炼铁高炉有效容积为1200m3、2500m3。
设计内容：
1200m3、2500m3炼铁高炉内型尺寸计算、选用合适的高炉炉衬材质、确定出高炉炉衬厚度。
技术要求：
设计的1200m3、2500m3炼铁高炉内型容积与实际所给容积误差小于1%、炉衬厚度合符高炉冶炼要求及其材质选用发展趋势、炉衬材质选择遵循材质性能适应高炉冶炼变化、成本较低等要求。
工作要求：
严格按进度设计；
大胆设想，尽力创新；
务必在规定时间内完成任务。
3、主要参考文献
[1]韩至成.炼钢学（下册）[M].北京:
冶金工业出版社.1980
[2]张承武.炼钢学（下册）[M].北京:
冶金工业出版社.1991.
[3]王雅真.氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备.北京:
冶金工业出版社.2001
[4]曲英.炼钢学.北京:
冶金工业出版社.1994
4、课程设计工作进度计划
1-2天查阅资料，明确设计内容与原理
1-2天炼铁高炉内型尺寸确定
3-4天炼铁高炉炉衬厚度、炉衬材质确定
1-2天稿件修改与定稿
指导教师（签字）
周兰花
日期
2014年6月3日
教研室意见：
年月日
学生（签字）：
接受任务时间：
年月日
注：
任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
题目名称
2500ｍ³
炼铁高炉内衬设计
评分项目
分值
得分
评价内涵
工作
表现
20%
01
学习态度
6
遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。
02
科学实践、调研
7
通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
03
课题工作量
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。
能力
水平
35%
04
综合运用知识的能力
10
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
05
应用文献的能力
5
能独立查阅相关文献和从事其他调研；
能提出并较好地论述课题的实施方案；
有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
06
设计（实验）能力，方案的设计能力
能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；
研究思路清晰、完整。
07
计算及计算机应用能力
具有较强的数据运算与处理能力；
能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
08
对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）
具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果
质量
45%
09
插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度
符合本专业相关规范或规定要求；
规范化符合本文件第五条要求。
设计说明书（论文）质量
30
综述简练完整，有见解；
立论正确，论述充分，结论严谨合理；
实验正确，分析处理科学。
11
创新
对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
成绩
指导教师评语
指导教师签名：
年 月 日
摘要
为设计出2500m3炼铁高炉炉衬，对2500m3炼铁高炉内型尺寸进行了计算与校核，结合高炉冶炼过程炉衬受损条件、耐火材料性能和价格等因素选取炉衬材料及其确定出高炉炉衬厚度。
采用五段式高炉，经高炉炉型尺寸计算经验公式和统计数据设计，得到的2500m3炼铁高炉高径比取2.3。
高炉的大小以高炉有效容积表示，高炉炉型设计是高炉本体设计的基础。
近代高炉炉型向着大型横向发展。
高炉炉衬设计的先进、合理是实现优质、低耗、高产、长寿的重要条件，也是高炉辅助系统设计和选型的依据。
关键词：
高炉炉型；
炉衬；
高炉基础
目录
摘要 1
1绪论 1
1.1高炉炉型2
1.2炉型的发展过程2
1.3内型尺寸的影响2
1.4高炉炉衬2
2高炉炉型设计3
2.1五段式高炉炉型3
2.2高炉内型尺寸计算4
2.2.1定容积4
2.2.2确定工作日和年产量4
2.2.3炉缸尺寸4
2.2.4死铁层厚度5
2.2.5炉腰直径、炉腰角、炉腹高度6
2.2.6炉喉直径、炉喉高度7
2.2.7炉身角、炉身高度、炉腰高度7
2.2.8有效容积的校核8
3高炉炉衬的设计9
3.1高炉炉衬设计考虑的因素9
3.1.1高炉炉衬破坏机理9
3.1.2高炉用耐火材料10
3.1.2高炉用耐火砖砖型10
3.2高炉炉衬材质及厚度确定10
3.2.1炉底和炉缸炉衬材质及其厚度确定10
3.2.2炉缸环砌耐火砖厚度确定11
3.2.3炉腹、炉腰和炉身下部耐火材质及其厚度确定11
3.2.4炉身上部耐火材质及其厚度确定12
3.2.5炉喉耐火材质及其厚度确定12
结论13
参考文献14
1绪论
高炉本体包括高炉基础、钢结构、炉衬、冷却设备以及高炉炉型设计等。
目前，世界高炉有效容积最大的是5580m3，高径比2.0左右。
高炉本体结构设计的先进、合理是实现优质、低耗、高产、长寿的先决条件，也是高炉辅助系统设计和选型的依据。
本次设计借助各种参考，设计2500m3有效容积的高炉炉型，选择了合适的高炉内衬材质，确定了高炉炉衬厚度。
综合个方面达到设备先进，优质，长寿等要求。
1.1高炉炉型的发展
高炉是属于一种竖炉，高炉内部工作空间剖面的形状称为高炉炉型或高炉内型。
高炉冶炼的实质是上升的煤气流和下降的炉料之间进行传热传质的过程，因此必须提供燃料燃烧的空间，提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空问。
高炉炉型要适应原燃料条件的要求，保证冶炼过程的顺利。
高炉炉型差异会给高炉操作带来较大影响，不合理炉型结构不仅会给操作带来困难，而且会影响高炉长寿。
现代高炉炉型基本结构在20世纪初就已经确定，但是合理操作炉型与生产条件和操作制度密切相关，没有统一确定模式，没有建立以理论分析为基础的定量指导标准。
实际高炉炉型设计主要依据以往和现存高炉的炉型和操作参数，通过统计分析，凭操作经验确定。
宝钢分公司高炉经过20多年生产经验积累，对高炉炉型认识不断深入，本论文结合炉型及高炉煤气流分布特点，分析炉型演变规律，研究高炉炉型结构差异对高炉煤气流分布影响，从而探讨适合生产条件和操作制度的稳定合理操作炉型的结构设计，摸索高炉不同炉型，高炉煤气流调剂控制技术，提升高炉煤气流控制技术和应对技术实现高炉稳定。
炉型的发展过程主要受当时的技术条件和原燃料条件的限制。
随着原燃料条件的改善以及鼓风能力的提高，高炉炉型也在不断地演变和发展，炉型演变过程大体可分为3个阶段。
（1）无型阶段，又称生吹法。
在土坡挖洞，四周砌行块，以木炭冶炼，这是原始的方法。
（2）大腰阶段。
炉腰尺寸过大的炉型。
出于当工业不发达，高炉冶炼以人力、蓄力、风力、水力鼓风，鼓风能力很弱，为了保证整个炉缸截面获得高温，炉缸直径很小，冶炼以木炭或无烟煤为燃料，机械强度很低，为了避免高炉下部燃料被压碎，从而影响料柱透气性，故有效高度很低；
为了人工装料方便并能够将炉料装到炉喉中心．炉喉直径也很小，而大的炉腰直径减小了烟气流速度，延长了烟气在炉内停留时间，起到焖住炉内热量的作用。
因此，炉缸和炉喉直径小，有效高度低，而炉腰直径很大。
这类高炉生产率很低，一座28m3高炉日产量只有1.5t左右。
（3）近代高炉。
由于鼓风机能力进一步提高．原燃料处理更加精细，高炉炉型向着“大型横向”发展。
（4）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。
现代高炉有较高的机械化与自动化水平，在操作方面以精料为基础，强化冶炼为手段，选择合适的炉容比，炉缸、炉腹、炉腰、炉身以及炉喉是十分重要的，适应大风量、高风温、大喷吹量。
现代高炉的发展和方向应该满足以下几点：
（1）H有/D比值减少
（2）V有/A比值减少
（3）炉身角β值减少
（4）炉缸、炉腹、炉喉直径比值缩小[1]。
1.2高炉炉衬
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[2]。
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[3]。
2高炉炉型设计
2.1五段式高炉炉型
如图2.1所示的五段式高炉炉型是近百年来高炉生产实践的科学总结。
随着冶炼技术的发展，人们逐渐摸索出炉型发展的规律，这是炉型必须和炉料、送风制度、以及它们在炉内运动的规律相适应。
因而形成了上、下步直径小、中间粗的圆筒形，这符合炉料下降是受热膨胀、松动、软熔和最后形成液态渣铁而体积收缩变化过程的需要，也符合煤气流上升（离开炉墙，减少对炉衬的冲刷；
煤气在上升过程中热量传给炉料，本身温度降低体积慢慢收缩减小）的特点[1]。
图2.1五段式高炉炉型示意图
（H—全高，指从铁口中心线到炉顶法兰盘之间的距离，H=HU+H6；
HU—有效高度，指从铁口中心线到大钟开启位置的下缘线（无钟炉顶旋转溜槽垂直位置地端）之间的距离，HU=h1+h2+h3+h4+h5；
h0死铁层高度，指从死铁层底面至铁口中心线的距离；
h1—炉缸高度；
h2—炉腹高度；
h3—炉腰高度；
h4—炉身高度；
H5—炉喉高度；
h6—炉头高度；
d—炉缸直径；
D—炉腰直径；
d1—炉喉直径；
α—炉腹角；
β—炉身角；
hf—铁口中心线至风口中心线高度；
hz—铁口中心线至铁口中心线高度；
V有效—高炉有效容积）
2.2高炉炉型尺寸设计
确定了高炉有效容积之后，就可以进行炉型设计。
炉型设计设计是根据同类型高炉的生产实践，进行分析和比较来确定的。
通常采用分析计算法和统计公式法结合设计。
高炉炉型各部分之间是相互影响、相互制约的。
炉型设计就是确定各个部分之间合适的比例关系随着高炉原料、燃烧条件的改善，随着合理炉衬结构和冷却方式的采用，以及高炉的大型化冶炼技术的发展还在不断变化。
下面根据我国高炉炉型尺寸计算经验公式和统计数据设计[3]。
2.2.1定容积
选定高炉座数为1座，高炉利用系数为ηv=2.0t/（m3·
d），高炉容积Vu=2500m3
。
2.2.2确定年工作日和日产量
年工作日为365×
95%=347天，日产量
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