包頭原料條件下3200立方米高爐本體設(shè)計(jì)及渣鐵處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

，取生成CH4的碳是a′=0.01，則焦比為K=（97.79＋287.73＋41.6－78.99）/{0.8388×（1－0.01）}=419.23Kg本設(shè)計(jì)焦比為420Kg，兩者相差0.77Kg,此設(shè)計(jì)焦比選擇是比較合理，在允許的誤差范圍內(nèi)。第三章高爐內(nèi)型設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的選定基本條件有Vu=3200m3ηv＝2.0t/(m3·d)則日產(chǎn)量P=6400t大型高爐爐型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式有：爐缸直徑d＝0.32×Vu0.453.1爐缸設(shè)計(jì)3.1.1爐缸尺寸由經(jīng)驗(yàn)公式d＝0.32×Vu0.45d＝0.32×32000.45＝12.09m取d＝12.1m3.1.2渣口高度hz=1.27bP/Ncγ鐵d2=1.27×1.2×6400/10×0.55×7.1×12.12=1.71取hz=1.7m(四個(gè)渣口)其中，b為生鐵產(chǎn)量波動(dòng)系數(shù)，取b＝1.2c為渣口以下?tīng)t缸容積利用系數(shù)，取c＝0.55N為晝夜出鐵次數(shù)，取N＝10γ鐵為鐵水密度，取r鐵＝7.1t/m33.1.3風(fēng)口高度h風(fēng)＝h渣/kk為h渣與h風(fēng)之比，，取k＝0.50則有h風(fēng)＝1.7/0.50＝3.4m取h風(fēng)＝3.4m3.1.4風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸取風(fēng)口安裝尺寸a＝0.40m則爐缸高度h1＝h風(fēng)＋a＝3.8m3.1.5風(fēng)口數(shù)目的確定風(fēng)口的數(shù)目有以下公式確定：大型高爐f＝2×（d＋2）＝2×（12.1＋2）＝28.2取f＝283.1.6死鐵層厚度取h0＝2.0m3.2爐腰直徑D，爐腹角β，爐腹高度h2取D/d＝1.10則D＝1.10d＝1.10×12.1＝13.31取D＝13.3m又取β＝80°則h2＝0.5（D－d）tgβ＝0.5×（13.3－12.1）tg80°＝3.4m取h2＝3.4m校核β：tgβ＝＝2×3.4/（13.3－12.1）＝5.66則α＝arctg5.66＝79°58′48″3.3爐喉直徑d1，爐喉高度h5，爐身角α，爐身高度h4，爐腰高度h3選取d1/D＝0.65則d1＝0.65×13.3＝8.64取d1＝8.6m選取β＝83°05′則h4＝0.5（D－d1）tgα＝0.5（13.3－8.6）tg83°05′＝19.42m取h4＝19.4m校核α：tgα＝2×h4/（D－d1）＝2×19.4/（13.3－8.6）＝8.25則α＝arctg8.25＝83°05′23″選取爐喉高度h5＝2.7m爐腰高度選取Hu/D＝2.38則Hu＝2.38×13.3＝31.65取Hu＝31.7則有h3＝Hu－h(huán)1－h(huán)2－h(huán)4－h(huán)5＝31.7－3.8－3.4－19.4－2.7＝2.43.4校核爐容V1＝π/4·d2·h1＝3.14/4×12.12×3.8＝436.74m3V2＝π/12·h2·（D2＋Dd＋d2）＝3.14/12×3.4×（13.32＋13.3×12.1＋12.12＝430.81m3V3＝π/4·D2·h3＝3.14/4×13.32×2.4=333.26m3V4＝π/12·h4·（D2+Dd1+d12）＝3.14/12×19.4×（13.32＋13.3×8.6+8.62）＝1854.03m3V5＝π/4·d12·h5＝3.14/4×8.62×2.7＝156.76m3Vu＝V1+V2+V3+V4+V5＝426.28+450.62+242.48+1734.13+139.34＝3211.6m3誤差ΔV＝|Vu－Vu′|/Vu′×100%＝|3200-3211.6|/Vu′×100%＝0.36%﹤1%符合要求3.5爐頂高度h6，全高H取h6＝2.5m則H＝Hu+h6＝31.7+2.5＝34.2m高爐內(nèi)型尺寸列表如下表3.1，表3.1高爐內(nèi)型尺寸項(xiàng)目符號(hào)/單位數(shù)值有效容積Vu/m33200高徑比Hu/D2.38爐腰直徑與爐缸直徑之比D/d1.10爐喉直徑與爐腰直徑之比d1/D0.65爐缸直徑d/mm12100爐腰直徑D/mm13300爐喉直徑d1/mm8600全高H/mm34200有效高度Hu/mm31700死鐵層厚度h0/mm2000爐缸高度h1/mm3800爐腹高度h2/mm3400爐腰高度h3/mm2400爐身高度h4/mm19400爐喉高度h5/mm2600爐頂高度h6/mm2500風(fēng)口高度hf/mm3400風(fēng)口安裝尺寸a500爐腹傾角β79°58′48″爐身傾角α83°05′23″風(fēng)口個(gè)數(shù)f/個(gè)28鐵口個(gè)數(shù)Z/個(gè)43200m3高爐內(nèi)型圖比例1:100第四章?tīng)t襯設(shè)計(jì)高爐爐襯設(shè)計(jì)的內(nèi)容是選擇各部位爐襯砌體的材質(zhì)，確定砌體厚度，說(shuō)明砌筑方法（包括砌縫大小，砌筑方向，膨脹縫及填料等），以及材質(zhì)計(jì)算。爐襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材質(zhì)選擇時(shí)應(yīng)考慮到爐容大小，冶煉條件，還應(yīng)考慮各部位工作條件，侵蝕機(jī)理，各部位冷卻設(shè)備型式及冷卻制度等等。4.1高爐各部位耐火材料的選擇4.1.1爐缸及爐底部爐缸爐底是高爐的重要部位，承受著熱震、高熱負(fù)荷、化學(xué)浸蝕、磨損、侵蝕和沖擊等一系列的惡劣的工作條件，其被侵蝕破壞程度是決定高爐大修的關(guān)鍵。所以該部位內(nèi)襯的耐火材料應(yīng)可以抵御渣鐵水的侵蝕流動(dòng)沖刷、堿金屬的侵蝕、熱應(yīng)力的破壞，以及CO2、O2、H2O的氧化等。因此，本部位采用全炭磚綜合爐底，爐缸部位采用目前較為先進(jìn)的“陶瓷杯”技術(shù)。高爐陶瓷杯爐缸爐底結(jié)構(gòu)是在爐底炭磚和爐缸炭磚的內(nèi)緣，砌筑一層高鋁質(zhì)杯狀剛玉砌體層，其具有明顯的優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)陶瓷杯爐缸部位采用剛玉莫來(lái)石磚，爐底上部用黃剛玉磚，爐底下部用燒結(jié)成鋁碳磚。爐底下端為冷卻水系統(tǒng)[22]。4.1.2爐腹部位、爐腰部位及爐身中下部爐腹、爐腰和爐身中下部，爐襯的工作條件相近，主要侵蝕原因是爐渣侵蝕、堿金屬和鋅蒸氣和沉積碳的侵蝕、爐腹傾斜時(shí)產(chǎn)生的熱震引起的剝落以及高溫煤氣流的沖刷、磨損等。這一區(qū)域選用耐火磚的原則是具有抗?fàn)t渣侵蝕性能好，抗堿性侵蝕較好，導(dǎo)熱系數(shù)較高，同時(shí)強(qiáng)度要高。本設(shè)計(jì)采用在成渣帶以下選用Si3N4結(jié)合SiC磚。爐身中部無(wú)渣區(qū)選用鋁炭磚。這幾種磚的強(qiáng)度很高，抗?fàn)t渣侵蝕抗堿侵蝕和抗堿侵蝕性很好，導(dǎo)熱系數(shù)也高，適用于砌筑爐身中下部到爐腹區(qū)域。4.1.3爐身上部及爐喉部位爐身上部溫度較低，內(nèi)襯破損的主要原因是：爐料在下降過(guò)程中對(duì)爐襯的機(jī)械沖刷和磨損、煤氣流在上升過(guò)程中的沖刷及堿金屬、鋅蒸氣和沉積碳的化學(xué)侵蝕等。因此選擇抗磨損、抗沖刷耐火材料，而且由于該部位是碳沉積適合的400~700℃的溫度范圍，所以采用高鋁磚。爐喉部分承受煤氣流沖刷、爐料的摩擦外，還承受裝料是溫度急劇波動(dòng)的影響，有時(shí)收到爐料的直接沖擊。本設(shè)計(jì)采用條形鋼磚，并在鋼磚后充填噴涂反彈料，可防止鋼磚變形。4.2爐襯砌筑高爐爐體使用的耐火磚分為直形磚和楔形磚如圖4.1。耐火磚尺寸及形狀見(jiàn)下表4.1圖4.1直形磚和楔形磚表4.1耐火磚尺寸磚型磚號(hào)尺寸，mmabb1c直形磚楔形磚G－1230150－75G－7230115－75G－2345150－75G－8345115－75G－323015013575G－434515012575G－523015012075G－6345150110754.2.1爐缸及爐底部位的砌筑全密封全碳磚薄爐底,設(shè)計(jì)成碳磚—?jiǎng)傆衲獊?lái)石陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)形式。爐底厚度2800mm,其中包括滿鋪碳磚8層。從爐基往上數(shù),自冷面至熱面,依次第1層滿鋪國(guó)產(chǎn)石墨碳磚；第2層至第8層滿鋪國(guó)產(chǎn)半石黑碳磚。第9～21層環(huán)形鋁碳磚內(nèi)側(cè)熱面。在爐底爐缸內(nèi)側(cè)接觸鐵水的部位,即第8層滿鋪碳磚上砌筑兩層圓弧型爐底陶瓷杯底墊,采用第2代剛玉莫來(lái)石磚。爐缸內(nèi)側(cè)陶瓷杯總高度5804mm,采用低導(dǎo)熱、高荷軟、耐侵蝕、抗沖刷的莫來(lái)石棕剛預(yù)制異型大磚4～5層,。爐缸外側(cè)周邊12層環(huán)形碳磚采用高導(dǎo)熱微孔碳磚；4個(gè)鐵口采用莫來(lái)石剛玉異型組合大塊磚;28個(gè)風(fēng)口采用復(fù)合棕剛玉大塊組合磚。陶瓷杯爐襯砌體為一個(gè)封閉的圓形環(huán)狀,座落在滿鋪碳磚上,如同杯狀。針對(duì)高爐各部位冶煉狀態(tài),爐襯耐材破損機(jī)理,采用不同類(lèi)型、性能、牌號(hào)的高導(dǎo)熱微孔碳磚、超微孔碳磚;莫來(lái)石剛玉、復(fù)合棕剛玉磚;膠泥和填料[23]。4.2.2爐腹部位砌筑爐腹部位主要靠渣皮工作。一般砌磚厚度為345mm選用一圈G-2和G-4配合的耐火磚。爐腹部位的中線內(nèi)徑為(D+d)/2=（13300+12100）/2=12700mm則一圈的總磚數(shù)為n=πD/b=3.14×（12700+345×2）/150=280塊又nG-4=2πa/（b－b1）=2×3.14×345/（150-125）=87塊nG-2=280-87=193塊由于爐腹高h(yuǎn)2=3.4m=3400mm所選磚厚為75mm，砌筑磚縫為1mm所以此部位耐火磚層數(shù)為3400/（75+1）=45層磚縫1mm4.2.3爐腰部位砌筑爐腰部位采用薄墻結(jié)構(gòu)爐腰，即砌墻厚度與爐身下部一樣，為345mm。選用G-2和G-4配合進(jìn)行砌筑爐腰部位的外徑為D=13300mm此圈總磚數(shù)為：n=πD/b=3.14×（13300+345×2）/150=293塊又有nG-4=87塊nG-2=293-87=206塊所以此部位耐火磚的層數(shù)為：2400/（75+1）=32層磚縫1mm4.2.4爐身部位砌筑爐身部位同樣采用薄墻體，這樣設(shè)計(jì)的爐身結(jié)實(shí)，不僅砌磚薄，而且鑲磚冷卻壁排列緊密，冷卻均勻，腐蝕深度小，腐蝕后爐型線與設(shè)計(jì)爐型變化較小，有利于爐料下降和煤氣流的合理分布。厚度一般保持在345~575mm之間，本設(shè)計(jì)選取爐身砌磚厚度為345mm，選用G-2和G-4配合。爐身的分段：爐身分為上、中、下三段，由下到上的高度分別為：下部：19400×0.45=8730mm中部：19400×0.3=5820mm上部：19400×0.25=4850mm各部位爐襯內(nèi)徑的大小由各部位的中線內(nèi)徑為準(zhǔn)（1）對(duì)于爐身下部中線內(nèi)徑為：（4850+5820+0.5×8730）/19400×（13300-8600）+8600=12242.5mm此圈總磚數(shù)為：n=πD/b=3.14×（12242.5+345×2）/150=271塊又有nG-4=87塊，nG-2=271-87=184塊所以此部位耐火磚的層數(shù)為：8730/（75+1）=115層磚縫1mm（2）對(duì)于爐身中部中線內(nèi)徑為：此圈總磚數(shù)為：n=πD/b=3.14×（13300+345×2）/150=293塊又有nG-4=87塊，nG-1=293-87=206塊所以此部位耐火磚層數(shù)為：5820/（75+1）=77層磚縫1mm（3）對(duì)于爐身上部中線內(nèi)徑為：（4850×0.5）/19400×（13300-8600）+8600=9187.5mm此圈總磚數(shù)為：n=πD/b=3.14×（9187.5+345×2）/150=207塊又有nG-4=87塊，nG-1=207-87=120塊所以此部位耐火磚的層數(shù)為：4850/（75+1.5）=64層磚縫1.5mm

第五章高爐冷卻設(shè)備的選擇5.1爐底爐缸冷卻設(shè)備的選擇5.1.1爐底冷卻設(shè)備為加強(qiáng)爐底冷卻磚襯得效果，采用爐底密布大流量冷卻水管的強(qiáng)化冷卻設(shè)計(jì)。確保爐底冷卻水流速高于規(guī)定要求，以消除水管內(nèi)壁產(chǎn)生氣泡的可能；同時(shí)，在各個(gè)水管兩端的連接點(diǎn)處設(shè)置伸縮冷脹器，來(lái)消除水管膨脹收縮導(dǎo)致變形。為了減少水量的消耗，同時(shí)保證冷卻效果，采用12組冷卻分路，能夠承受爐底熱負(fù)荷變化帶來(lái)的沖擊[24]。高爐爐底水冷結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖5.1，高爐爐底水冷管配置圖見(jiàn)圖5.2圖5.1高爐爐底水冷結(jié)構(gòu)圖1.上屋橫梁；2.壓漿孔；3.碳質(zhì)不定形耐火材料4.粘土質(zhì)不定形耐火材料；5－下層橫梁；6－混凝土圖5.2高爐爐底冷水管布置5.1.2爐缸側(cè)壁冷卻設(shè)備由于本設(shè)計(jì)爐缸爐底采用陶瓷杯和碳磚的爐襯結(jié)構(gòu)，其耐火性質(zhì)優(yōu)良，所以爐缸側(cè)壁的冷卻設(shè)備所受熱沖擊不是很大，在爐缸側(cè)壁上采用低鉻的光面冷卻壁就可以達(dá)到冷卻效果，鐵口局部區(qū)域采用銅質(zhì)冷卻板，風(fēng)口帶由于風(fēng)口中套和風(fēng)口小套冷卻水帶走了大量的此區(qū)域的熱負(fù)荷沖擊，故此段也采用異形冷卻壁。光面冷卻壁結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.2圖5.2光面冷卻壁5.1.3爐底，爐缸的砌筑爐底（第1、2段），爐缸（第3、4、5段）均采用低鉻的耐熱鑄鐵質(zhì)光面冷卻壁冷卻，厚度120mm。冷卻壁設(shè)置于爐殼爐襯之間。第1、2、3、4段用光面冷卻壁尺寸為2050mm×900mm×120mm（長(zhǎng)×寬×厚），每段選用冷卻壁數(shù)量=π×14340/900=50塊。第5段風(fēng)口區(qū)光面冷卻壁的塊數(shù)為風(fēng)口數(shù)的兩倍，即28×2=56塊；光面冷卻壁寬=π×14340/56=805mm。故此段采用光面冷卻壁尺寸為2246mm×805mm×120mm。光面冷卻壁與爐殼間留20mm縫隙，用稀泥漿填滿，光面冷卻壁與磚襯間留100~150mm縫隙，本設(shè)計(jì)取100mm，填以炭素料。（注：14340mm為爐缸直徑與環(huán)砌耐火材料厚度之和）5.2爐腹冷卻設(shè)備的選擇5.2.1爐腹冷卻設(shè)備爐腹部位在高爐開(kāi)爐后主要靠形成的渣皮工作，應(yīng)選擇冷卻強(qiáng)度較低，易掛渣皮的鑲磚冷卻壁較為合理。本設(shè)計(jì)采用第四代鑲磚冷卻壁（鑲SiC磚）。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.3圖5.3鑲磚冷卻壁5.2.2爐腹冷卻設(shè)備爐腹長(zhǎng)=爐腹高/sinβ=3400/sin80°02′10″=3349mm爐腹（第6、7段）采用鑲磚冷卻壁（銅冷卻壁），其厚度為725mm，鑲磚厚度為400mm。第6段采用45塊冷卻壁，其尺寸長(zhǎng)為1878mm，下緣寬=π（d＋2×345）/45=3.14×(12100+2×345)/45=892mm上緣寬=π(（D+d）/2+2×345）/45=3.14×((13300+12100)/2+2×345)/45=934mm第7段采用50塊冷卻壁，其尺寸長(zhǎng)1878mm，下緣寬826mm，上緣寬π（D+345×2）/50=879mm（注：345mm為爐腹環(huán)砌耐火磚厚度）5.3爐腰、爐身下部冷卻設(shè)備的選擇5.3.1爐腰、爐身下部冷卻設(shè)備爐腰及爐身中下部由于高爐冶煉條件和工作環(huán)境所決定，熱負(fù)荷波動(dòng)大，熱震現(xiàn)象嚴(yán)重加上高溫煤氣流的沖刷綜合因素的影響下內(nèi)襯容易侵蝕、剝落或脫落，所以此部位的冷卻設(shè)備要滿足熱急變要求，本設(shè)計(jì)在該部位采用第三代鑲磚冷卻壁與鑄銅冷卻板相結(jié)合的方式[25]。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.4和5.5圖5.4第三代鑲磚冷卻壁5.3.2爐腰冷卻設(shè)備砌筑爐腰（第8段）用第三代鑲磚冷卻壁與鑄銅冷卻板相結(jié)合的方式。規(guī)格為冷卻壁厚320mm，磚厚150mm，鑲SiC磚，銅質(zhì)鑄造。長(zhǎng)=h3-100=2400-100=2300mm（100mm為冷卻板高），寬1000mm，使用塊數(shù)=π（D+2×345）/1000=44塊。鑄銅冷卻板規(guī)格為四通道，（長(zhǎng)×寬×厚）為（600mm×250mm×100mm）冷卻板使用數(shù)量=π（D+2×345）/250=176塊。（注：345mm為爐腰環(huán)砌耐火磚厚度）5.4爐身中部、上部冷卻設(shè)備5.4.1爐身中部冷卻設(shè)備隨著高爐強(qiáng)化冶煉，高爐軟熔帶有上移的趨勢(shì)，此部分的冷卻設(shè)備應(yīng)同時(shí)具有抗渣侵蝕和流料、氣流沖刷磨損的性能，同時(shí)對(duì)于爐襯的爐型，還應(yīng)有支撐爐襯的功能，在高爐正常操作中此區(qū)域不如爐腹、爐腰、爐身下部所受的熱負(fù)荷沖擊大，因此爐身中部中部帶凸臺(tái)第三代光面冷卻壁與鑄銅冷卻板相結(jié)合的方式。見(jiàn)下圖5.5圖5.5板壁結(jié)合冷卻結(jié)構(gòu)5.4.2爐身上部及爐喉冷卻設(shè)備爐身上部所受的熱負(fù)荷沖擊較小，無(wú)液態(tài)渣鐵侵蝕與沖刷，根據(jù)國(guó)內(nèi)外高爐的操作經(jīng)驗(yàn)，此部位采用第三代冷卻壁。中部帶凸臺(tái)結(jié)構(gòu)。如圖5.6圖5.6中部帶凸臺(tái)鑲磚冷卻壁爐喉冷卻設(shè)備采用長(zhǎng)條形鋼磚，其材質(zhì)是鉻錳鑄鋼。5.4.3爐身冷卻設(shè)備鋪設(shè)①爐身下部（第9~12段）采用三代鑲磚冷卻壁與鑄銅冷卻板相結(jié)合的方式。第三代鑲磚冷卻壁的規(guī)格為冷卻壁厚320mm，磚厚150mm，鑄銅冷卻板規(guī)格為四通道，（長(zhǎng)×寬×厚）為（600mm×250mm×100mm）。第9段鑲磚冷卻壁長(zhǎng)=（8730/4-100）/sinα=2083/sin83°03′49″=2098mm。下緣處高爐直徑13300mm，上緣處直徑12242.5mm。第9段選用了46塊鑲磚冷卻壁，因而鑲磚冷卻壁下緣寬1004mm，上緣寬970mm，故配套鑄銅冷卻板使用數(shù)量π（12242.5+2×345）/250=163塊。(注：8730mm為爐身下部高度)第10段鑲磚冷卻壁長(zhǎng)2098mm，下緣處高爐直徑12581mm。上緣處直徑12087mm。第10段選用了46塊鑲磚冷卻壁，因而鑲磚冷卻壁下緣寬969mm，上緣寬934mm，故配套鑄銅冷卻板使用數(shù)量π（12087+2×345）/250=172塊。第11段鑲磚冷卻壁長(zhǎng)2123mm，下緣處高爐直徑12075mm。上緣處直徑11580mm。第11段選用了44塊鑲磚冷卻壁，因而鑲磚冷卻壁下緣寬976mm，上緣寬941mm，故配套鑄銅冷卻板使用數(shù)量π（11580+2×345）/250=166塊。第12段鑲磚冷卻壁長(zhǎng)2123mm，下緣處高爐直徑11568mm。上緣處直徑11074mm。第12段選用了42塊鑲磚冷卻壁，因而鑲磚冷卻壁下緣寬985mm，上緣寬948mm，故配套鑄銅冷卻板使用數(shù)量π（11074+2×345）/250=159塊。（注：345mm為爐身下部環(huán)砌耐火磚的厚度）爐身中部爐身中部（第13、14、15段）采用三代鑲磚冷卻壁與鑄銅冷卻板相結(jié)合的方式。第三代鑲磚冷卻壁的規(guī)格為冷卻壁厚320mm，磚厚150mm，鑄銅冷卻板規(guī)格為四通道，（長(zhǎng)×寬×厚）為（600mm×250mm×100mm）。第13段鑲磚冷卻壁長(zhǎng)=（5550/3-100）/sinβ=1763mm，下緣處高爐直徑11062mm。上緣處直徑10634mm。第13段選用了42塊鑲磚冷卻壁，因而鑲磚冷卻壁下緣寬π（11062+2×345）/42=947mm，上緣寬915mm，故配套鑄銅冷卻板使用數(shù)量π（10634+2×345）/250=154塊。(注：5550為爐身中部高度)第14段鑲磚冷卻壁長(zhǎng)1763mm，下緣處高爐直徑10632mm。上緣處直徑10206mm。第14段選用了40塊鑲磚冷卻壁，因而鑲磚冷卻壁下緣寬π（10632+2×345）/40=961mm，上緣寬928mm，故配套鑄銅冷卻板使用數(shù)量π（9738+2×345）/250=148塊。第15段鑲磚冷卻壁長(zhǎng)1763mm，下緣處高爐直徑10204mm。上緣處直徑9738mm。第15段選用了40塊鑲磚冷卻壁，因而鑲磚冷卻壁下緣寬π（10204+2×345）/40=927mm，上緣寬891mm，故配套鑄銅冷卻板使用數(shù)量π（9738+2×345）/250=142塊。（注：345mm為爐身中部環(huán)砌耐火磚的厚度）爐身上部爐身上部（第16、17段）采用三代鑲磚冷卻壁、銅質(zhì)。第三代鑲磚冷卻壁的規(guī)格為冷卻壁厚320mm。第16段鑲磚冷卻壁長(zhǎng)=4625/2sinβ=2329mm，下緣處高爐直徑9726mm。上緣處直徑9162.5mm。第16段選用了40塊鑲磚冷卻壁，因而鑲磚冷卻壁下緣寬π（9726+2×345）/40=890mm，上緣寬846mm。(注：4625為爐身上部高度)第17段鑲磚冷卻壁長(zhǎng)=2329mm，下緣處高爐直徑9150mm。上緣處直徑8600mm。第17段選用了38塊鑲磚冷卻壁，因而鑲磚冷卻壁下緣寬π（9150+2×345）/38=889mm，上緣寬844mm。（注：345mm為爐身上部環(huán)砌耐火磚的厚度）5.5高爐冷卻水系統(tǒng)近年來(lái)，高爐冷卻水系統(tǒng)較多應(yīng)用的是高爐軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)與工業(yè)水冷卻系統(tǒng)相比，有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①安全可靠，因?yàn)椴捎昧私?jīng)過(guò)處理的軟水強(qiáng)制循環(huán)，可以承受熱流密度的大波動(dòng)，無(wú)結(jié)垢、無(wú)腐蝕、壽命長(zhǎng)，冷卻損失?。孩诤乃可?，能耗少，無(wú)蒸發(fā)，耗水量只有循環(huán)水量的0.5%~1.0%；③給排水系統(tǒng)簡(jiǎn)化，投資少，占地小。所以本設(shè)計(jì)選擇軟水密閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，工作原理見(jiàn)圖5.7。圖5.7軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)原理工藝流程：主供水泵組將冷卻后的軟水送至冷卻壁供水環(huán)管，一部分水冷卻冷卻壁直管，一部分水先經(jīng)過(guò)爐底再冷卻冷卻壁蛇行管，兩部分回水均回至冷卻壁回水集管，回水一部分經(jīng)高壓增壓泵組加壓供風(fēng)口小套冷卻，一部分經(jīng)低壓增壓泵組加壓供風(fēng)口二套、直吹管及熱風(fēng)閥冷卻，其余回水采用旁通，該三部分回水均進(jìn)入脫氣罐脫氣后經(jīng)回水管進(jìn)入板式換熱器，經(jīng)冷卻后循環(huán)使用。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中是密閉循環(huán)的，不受污染[26]。見(jiàn)圖5.9。圖5.9高爐聯(lián)合式軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)見(jiàn)圖為確保冷卻壁軟水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，采用了冷卻水壓力高于相應(yīng)部位的高爐爐內(nèi)壓力的設(shè)計(jì)原則。此外，還設(shè)置了專(zhuān)用脫氣罐和膨脹罐，不但局部冷卻器因過(guò)熱產(chǎn)生的氣體容易溢出，而且冷卻介質(zhì)所攜帶的氣體最終也會(huì)在脫氣罐中釋放出來(lái)，通過(guò)兩罐間的導(dǎo)氣管及自動(dòng)閥門(mén)排入大氣。膨脹罐實(shí)施充氮壓力控制，使冷卻介質(zhì)保持一定的欠熱度，提高了密閉系統(tǒng)中冷卻水的汽化溫度，從而消除冷卻介質(zhì)產(chǎn)生“兩相流”的可能性。膨脹罐充填氮?dú)?，可有效地防止外界大氣進(jìn)入罐內(nèi)或管路之中，從而明顯降低冷卻介質(zhì)的含氧量，減弱對(duì)管路和冷卻設(shè)備的氧化腐蝕作用，有效地延長(zhǎng)冷卻系統(tǒng)的水位控制、溢流控制、超壓控制、罐體安全壓力控制、氣體分離排放以及氮?dú)鈮毫刂频仍O(shè)備的壽命，充分發(fā)揮其功能[43]。第六章渣鐵處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)渣鐵處理是高爐生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。渣鐵處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括：風(fēng)口平臺(tái)與出鐵場(chǎng)的設(shè)計(jì)，開(kāi)鐵口機(jī)，堵鐵口機(jī)，堵渣口機(jī)，換風(fēng)口機(jī)，渣罐車(chē)，鐵水罐車(chē)，鑄鐵機(jī)以及爐渣水淬設(shè)計(jì)等。6.1風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)的設(shè)計(jì)6.1.1風(fēng)口平臺(tái)的設(shè)計(jì)風(fēng)口平臺(tái)用鋼筋混凝土或鋼板做成架空式平臺(tái)，為便于觀察爐況和更換進(jìn)風(fēng)裝置，平臺(tái)面到風(fēng)口中心線距離為1200mm。設(shè)計(jì)成環(huán)繞高爐的整體結(jié)構(gòu)，泥炮高度不能超過(guò)超過(guò)風(fēng)口平臺(tái)面，否則在鐵口上方形成的平臺(tái)缺口會(huì)給操作帶來(lái)不便[27]。6.1.2出鐵場(chǎng)的設(shè)計(jì)出鐵場(chǎng)為雙矩形出鐵場(chǎng)，設(shè)4個(gè)鐵口，每出鐵場(chǎng)有2個(gè)鐵口，鐵口夾角為40°,2個(gè)鐵口輪流出鐵，一個(gè)鐵口檢修一個(gè)鐵口備用。每個(gè)出鐵場(chǎng)設(shè)置設(shè)置1臺(tái)32/5t。高爐采用4個(gè)固定貯鐵式主溝，每2個(gè)鐵口共用一套渣處理設(shè)備及渣溝。為方便爐前設(shè)備檢修，爐前吊車(chē)走向與出鐵場(chǎng)中心線垂直，泥炮、開(kāi)鐵口機(jī)同側(cè)布置在出鐵口中心線附近，使?fàn)t前設(shè)備檢修部件處于出鐵場(chǎng)吊車(chē)作業(yè)范圍內(nèi)。在主溝的另一側(cè)，設(shè)置1臺(tái)國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的液壓伸縮式揭蓋機(jī)，在打開(kāi)鐵口后，將主溝蓋前段用揭蓋機(jī)蓋上，以避免煙塵逸出。在4個(gè)支鐵溝端部各配置1個(gè)擺動(dòng)流嘴，每個(gè)擺動(dòng)流嘴下接2條鐵水運(yùn)輸線[28]。為便于爐前設(shè)備的集中操作，減少維護(hù)工作量，消除出鐵場(chǎng)上建筑物對(duì)爐前操作環(huán)境的影響，在出鐵場(chǎng)設(shè)置爐前集中液壓站和集中操作控制室。6.1.3出鐵場(chǎng)的平坦化出鐵場(chǎng)平坦化后整個(gè)出鐵場(chǎng)表面平坦，不但方便了爐前操作，便于爐前設(shè)備的檢修更換，有利于耐火材料的運(yùn)輸，還為出鐵場(chǎng)的通風(fēng)除塵提供了條件，爐前環(huán)境得到了改善。出鐵場(chǎng)平臺(tái)柱采用鋼筋砼柱，鋼梁，鋼筋砼搗制板。出鐵場(chǎng)操作平臺(tái)，爐前標(biāo)高10500mm,末端標(biāo)高10000mm，中間有5％的過(guò)渡。出鐵場(chǎng)平臺(tái)上部采用50mm耐熱混凝土并進(jìn)行表面壓光處理。由于出鐵場(chǎng)平臺(tái)模板上移，通風(fēng)除塵管道可以在出鐵場(chǎng)模板下鋪設(shè)。炮泥儲(chǔ)藏問(wèn)、爐前工具堆放間及擺動(dòng)流嘴檢修場(chǎng)地在出鐵場(chǎng)下的地坪設(shè)置，通過(guò)爐前吊車(chē)、爐前檢修吊裝孔進(jìn)行作業(yè)。正常生產(chǎn)時(shí)，出鐵場(chǎng)上的所有檢修吊裝孔用活動(dòng)蓋板封閉，以保證安全生產(chǎn)。出鐵場(chǎng)除爐前泥炮、開(kāi)鐵口機(jī)、揭蓋機(jī)及主溝溝蓋在出鐵場(chǎng)平臺(tái)之上外，整個(gè)出鐵場(chǎng)是一個(gè)寬敞、平整的大平臺(tái)，方便了爐前操作及設(shè)備檢修，改善了出鐵場(chǎng)的操作環(huán)境[30]。圖6.1出鐵場(chǎng)及風(fēng)口平臺(tái)簡(jiǎn)圖6.2鐵溝、渣溝及撇渣器的設(shè)計(jì)6.2.1鐵溝的設(shè)計(jì)主鐵溝用鋼板外殼，緊靠外殼依次砌隔熱磚和耐火磚，渣鐵接觸部位采用不定形耐火材料。主溝為固定貯鐵式主溝，帶水冷夾套，維修溝襯時(shí)可以和殼體整體吊運(yùn)到專(zhuān)門(mén)的修理場(chǎng)所。主溝長(zhǎng)度為12m，坡度為12%，鐵水流速取6t/min。溝上口寬度1200mm，溝下口寬度900mm，深度1000mm。支鐵溝是從撇渣器到鐵水?dāng)[動(dòng)流嘴的鐵水溝。溝上口寬度600mm，下口寬度350mm，溝深350mm。鐵溝坡度5%，在流嘴處10%。6.2.2渣溝的設(shè)計(jì)渣溝用鑄鐵制成，其厚80mm，只在溝的轉(zhuǎn)彎處設(shè)鋼殼。，渣溝的坡度在撇渣器附近較大，約為20%~30％，流嘴處為10％．其它地方為6％。為了控制渣、鐵流入指定流嘴，有渣、鐵閘門(mén)控制[31]。6.2.3撇渣器的設(shè)計(jì)撇渣器是使渣鐵分離的設(shè)施，利用渣鐵密度的差別，使沉在下面的鐵水經(jīng)過(guò)砂口眼（或叫過(guò)道孔）進(jìn)入小井，然后上升進(jìn)入鐵溝，而在鐵水上面的爐渣則因大閘的阻擋經(jīng)砂壩流入下渣溝[44]。圖6.2撇渣器示意圖1－主鐵溝；2－下渣溝砂壩；3－殘?jiān)鼫仙皦危?－擋渣板；5－溝頭；6－支鐵溝；7－殘鐵孔；8－小井；9－砂口眼表6.1撇渣器參考數(shù)據(jù)爐容過(guò)道孔大閘上口下口井深砂口眼砂壩存鐵量3200m3寬×高450×250mm×mm厚度800mm長(zhǎng)×寬450×500mm×mm長(zhǎng)×寬400×450mm×mm700mm直徑250mm平均寬400mm10t6.2.4擺動(dòng)流嘴鐵水?dāng)[動(dòng)流嘴設(shè)在出鐵場(chǎng)盡頭，安裝在出鐵場(chǎng)鐵水溝下面，其作用是把經(jīng)鐵溝流出的鐵水轉(zhuǎn)換到左右任意方向，注入出鐵場(chǎng)平臺(tái)下的鐵水罐車(chē)中。擺動(dòng)流嘴選用電動(dòng)扇形齒輪傳動(dòng)鐵水?dāng)[動(dòng)流嘴。工作性能指標(biāo)如表6.2表6.2電動(dòng)扇形齒輪傳動(dòng)鐵水?dāng)[動(dòng)流嘴工作性能指標(biāo)規(guī)格長(zhǎng)度4600mm寬度1900mm每次過(guò)鐵量5~6萬(wàn)噸制動(dòng)器主令控制器ZJ2-220-THLK4-054(1:1)電型號(hào)YZ160-6-ZH流槽擺角±25°動(dòng)轉(zhuǎn)速（r/min）953流嘴擺動(dòng)速度（r/min）0.3637機(jī)功率（kW）11流槽擺動(dòng)周期（s）29.32負(fù)載持續(xù)率（%）40減速機(jī)速比3.556.3爐前設(shè)備的選型出鐵場(chǎng)系統(tǒng)引進(jìn)了TMT全液壓泥炮、開(kāi)口機(jī)技術(shù)，TMT全液壓泥炮和開(kāi)口機(jī)的技術(shù)性能見(jiàn)表6.3、6.4[45]。表6.3TMT全液壓泥炮的技術(shù)性能項(xiàng)目參數(shù)型號(hào)STS2535泥缸容積，L350炮嘴內(nèi)直徑，mm150打泥速度，L/s4.6打泥活塞速度，m/s0.3打泥壓力，MPa24壓炮力，t45泥缸直徑，mm600系統(tǒng)壓力，MPa31.5泥炮向前回轉(zhuǎn)時(shí)間，s~12泥炮后退時(shí)間，s~20泥炮角度，°8~12回轉(zhuǎn)半徑，mm3500回轉(zhuǎn)角度，°136+4設(shè)備重量，t24表6.4TMT開(kāi)口機(jī)的技術(shù)性能項(xiàng)目參數(shù)型號(hào)STB200最大行程，mm4500開(kāi)口角度，°正常10，范圍8~12鉆進(jìn)速度，m/min1.2后退速度，m/s1鉆錘形式BPI/DDSHS571GHN鉆頭直徑，mm38~80回轉(zhuǎn)角度，°148回轉(zhuǎn)半徑，mm6610回轉(zhuǎn)時(shí)間，s~25液壓錘沖擊功，Nm555液壓錘沖擊次數(shù)，次/min1765工作壓力，MPa20設(shè)備重量，t~22為配合爐前操作，還設(shè)置了國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的液壓伸縮式揭蓋機(jī)。爐前設(shè)備采用引進(jìn)TMT配套的爐前集中液壓站，液壓伸縮式揭蓋機(jī)和爐前集中液壓站的技術(shù)性能見(jiàn)表6.5、6.6。[32]表6.5液壓伸縮式揭蓋機(jī)的技術(shù)性能項(xiàng)目參數(shù)溝蓋提升高度，mm245小車(chē)行走行程，mm4000小車(chē)行走速度，mm/s150~200提升速度，mm/s45提升重量，t10設(shè)備最大高度，mm~2200工作壓力，MPa25設(shè)備重量，t~25表6.6TMT爐前集中液壓站的技術(shù)性能項(xiàng)目參數(shù)液壓系統(tǒng)壓力，MPa31.5/20液壓油箱，L3000液壓閥架，套4電機(jī)2用1備電機(jī)功率，kW×3132蓄能器12×100L氮?dú)馄吭O(shè)備重量，t7（液壓站）﹢3（蓄能器）爐前泥炮、開(kāi)口機(jī)、揭蓋機(jī)為全液壓操作。在爐前設(shè)立集中液壓站和集中控制室。液壓站內(nèi)設(shè)油箱、油泵和閥架，每一個(gè)鐵口的泥炮、開(kāi)口機(jī)共用1個(gè)閥架，另設(shè)1個(gè)單獨(dú)閥架用于4個(gè)揭蓋機(jī)。在每個(gè)閥架及電機(jī)處設(shè)端子箱。在液壓站旁設(shè)爐前集中控制室，內(nèi)設(shè)控制柜、CRT顯示器及人機(jī)接口(MHI)畫(huà)面操作控制計(jì)算機(jī)。在4個(gè)鐵口處各設(shè)1個(gè)爐前操作室。爐前設(shè)備的操作，可以通過(guò)4個(gè)爐前操作室的操作臺(tái)，連接到爐前集中控制室內(nèi)，通過(guò)計(jì)算機(jī)、電控柜與液壓站的端子箱連接，通過(guò)各閥架實(shí)現(xiàn)電控到液控的轉(zhuǎn)換，由各閥架的液壓油路實(shí)現(xiàn)對(duì)爐前設(shè)備的操作控制；也可以借助攝像頭和CRT顯示器，在爐前集中控制室通過(guò)計(jì)算機(jī)畫(huà)面進(jìn)行操作。爐前設(shè)備的操作方式有PLC程序操作、手動(dòng)操作、檢修操作和遙控操作。同一鐵口的泥炮、開(kāi)口機(jī)、揭蓋機(jī)相互連鎖，不同時(shí)工作，以確保安全。在PLC程序控制狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)1臺(tái)設(shè)備的各個(gè)操作步驟連續(xù)完成，即“一鍵式”操作；在手動(dòng)狀態(tài)，同一設(shè)備的動(dòng)作也相互連鎖，通過(guò)操作手柄分步完成；在檢修狀態(tài)，可以解除連鎖，各個(gè)動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行[33]~[34]。6.4鐵水罐車(chē)的選擇。表6.7為ZT-140-1鐵水罐車(chē)的主要技術(shù)性能參數(shù)。表6.7ZT-140-1鐵水罐車(chē)的主要技術(shù)性能參數(shù)。型號(hào)ZT-140-1容量，t140滿載鐵水與罐總重，t170.8配用起重機(jī)，t180/90/16配用傾翻卷?yè)P(yáng)機(jī)，m80大修時(shí)間t1，h中修時(shí)間t2，h52~7230鐵水罐車(chē)的數(shù)量工作的鐵水罐車(chē)數(shù)量Nc=Nz×τ×nT×S/24=8×3.0×10×1/24=10，取10個(gè)檢修的鐵水罐車(chē)Nj=Nc×(t1+t2)/(τ×T1)=10×(60+30)/3.0×400=0.65個(gè)，取1個(gè)。τ，鐵水罐車(chē)平均周期，一般2.5~3.0T1，鐵水罐在兩次大修期間內(nèi)襯壽命，取400次備用鐵水罐車(chē)數(shù)量Nb=Nz=10個(gè)4、高爐車(chē)間鐵水罐車(chē)總量N=Nc+Nj+Nb=21個(gè)。6.4.1鑄鐵機(jī)的選擇鑄鐵機(jī)是把鐵水連續(xù)鑄成鐵塊的機(jī)械化設(shè)備。滾輪固定式滾輪軸是固定的，每個(gè)環(huán)節(jié)上有兩個(gè)鐵模，長(zhǎng)度長(zhǎng)些，接點(diǎn)大為減小，容易潤(rùn)滑，運(yùn)行平穩(wěn)，鐵水噴濺少，備件消耗少。由于高爐日產(chǎn)鐵量P=6000t，故選擇3臺(tái)LZ-44-1雙鏈滾輪固定式鑄鐵機(jī)[35]。其主要技術(shù)性能見(jiàn)下表6.5表6.5LZ-44-1鑄鐵機(jī)主要技術(shù)性能項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)鑄鐵機(jī)型式雙鏈滾輪固定式鏈帶傾斜角度°6°54′鏈輪中心距（斜長(zhǎng)）m44.4鏈輪節(jié)圓直徑mm1942鑄鐵機(jī)生產(chǎn)率%65鑄鐵模間距mm300鑄鐵機(jī)生產(chǎn)能力t/d2500每條鏈帶上的鑄模數(shù)，個(gè)316鏈帶運(yùn)行速度m/min12.8每塊鑄鐵塊的質(zhì)量kg25~356.5INBA（因巴）法爐渣處理從生產(chǎn)和環(huán)保方面出發(fā)，本設(shè)計(jì)采用環(huán)保型INBA水渣處理裝置。環(huán)保型因巴水系統(tǒng)分?；屠淠畠蓚€(gè)系統(tǒng)，冷凝水系統(tǒng)主要用來(lái)吸收蒸汽、二氧化硫、硫化氫。與冷、熱因巴比較，環(huán)保型因巴最大的優(yōu)點(diǎn)是硫排放量很低，它把硫大部分轉(zhuǎn)移到循環(huán)水系統(tǒng)中[36]。兩個(gè)出鐵場(chǎng)各設(shè)有一套INBA水渣系統(tǒng)，這樣就可以保證高爐水渣處理率在95%以上，因此還應(yīng)設(shè)有干渣坑，在事故時(shí)出渣。本設(shè)計(jì)從工藝上就體現(xiàn)水系統(tǒng)的循環(huán)使用；從工藝布置上將水渣過(guò)濾和沖渣水的循環(huán)冷卻設(shè)施靠近布置，可以節(jié)省大量耐磨管，還能減少水渣系統(tǒng)的維修工作量。水渣處理系統(tǒng)主要由水渣?；b置、水渣過(guò)濾裝置、水渣輸送及貯存裝置、粒化循環(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)充水系統(tǒng)、事故供水系統(tǒng)、清洗水系統(tǒng)及壓縮空氣系統(tǒng)組成。高溫液態(tài)渣經(jīng)熔渣溝進(jìn)入爐渣?；瘏^(qū)，水渣沖制箱噴出高速水流使熔渣水淬冷卻，形成顆粒狀的水渣。渣水混合物經(jīng)水渣溝、水渣槽和水渣分配器送入轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾器進(jìn)行渣水分離。過(guò)濾后的水渣由水渣膠帶運(yùn)輸機(jī)送至成品槽貯存和進(jìn)一步脫水并用汽車(chē)外運(yùn)，濾出的水經(jīng)集水槽溢流進(jìn)入?；h(huán)水系統(tǒng)，冷卻后再送入水渣沖制箱循環(huán)使用(如圖6.1)。本設(shè)計(jì)從工藝上就體現(xiàn)水系統(tǒng)的循環(huán)使用；從工藝布置上將水渣過(guò)濾和沖渣水的循環(huán)冷卻設(shè)施靠近布置，可以節(jié)省大量耐磨管，還能減少水渣系統(tǒng)的維修工作量[37]~[38]。圖6.3環(huán)保型INBA工藝流程下表為主要設(shè)備的草考數(shù)據(jù)表6.8轉(zhuǎn)鼓法水沖渣主要設(shè)備參考數(shù)據(jù)名稱(chēng)主要規(guī)格備注?；溥M(jìn)水口直徑590mm噴嘴個(gè)數(shù)200個(gè)檢修孔377×600mm水渣槽內(nèi)徑6000mm集水槽有效容積120m3脫水轉(zhuǎn)鼓直徑×長(zhǎng)度5000×6000mm轉(zhuǎn)速1.2r/min最大渣流量6t/min水渣膠帶運(yùn)輸機(jī)輸送能640t/h寬度1200mm速度1.5m/s連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)采用重錘張緊裝置膠帶傾角15°單電機(jī)驅(qū)動(dòng)成平槽擺動(dòng)溜槽溜槽斷面1000×600mm驅(qū)動(dòng)角度75°成平槽下部濾水裝置排料口600×600mm噴嘴個(gè)數(shù)12個(gè)排水孔直徑200mm成品槽排料閥排料閥口直徑570mm氣壓0.6Mpa水渣液壓站油箱回路過(guò)濾器泵組油加熱器油冷卻器閥臺(tái)液壓配管組成6.5.1渣量核算根據(jù)第二章煉鐵工藝計(jì)算生產(chǎn)出1000kg的生鐵，產(chǎn)出渣量為350.00kg。又知道高爐利用系數(shù)ηv＝2.0t/(m3·d)，本設(shè)計(jì)為3000m3的高爐，所以每天產(chǎn)出生鐵量為6000t，所以每天產(chǎn)出的渣量為6000×0.35=2100t。熔渣流速為5t/min，由于選用2套因巴設(shè)備，所以每天工作時(shí)間為1050/2=525min。上表轉(zhuǎn)鼓最大渣流量為6t/min，所以選用的轉(zhuǎn)鼓合適。

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