学位论文-—宝山地区原料条件下4500m3高炉本体设计.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书本科生毕业设计说明书题 目：宝山地区原料条件下4500m3高炉本体设计学生姓名：学 号：专 业：冶金工程班 级：冶2010-5班指导教师： II宝山地区原料条件下4500m3高炉本体设计摘 要随着炼铁技术的不断发展，高炉一代炉役寿命的不断提高，长寿高炉技术应用越来越广泛。它是降低炼铁成本，提高钢铁企业经济效益的重要手段。在大型高炉设计中，通过优化炉型、采用合理炉缸内衬结构、铜冷却壁、软水密闭循环冷却系统、薄壁内衬等技术为高炉长寿创造条件，提出了长寿高炉的基本设计思想。为了适应这一发展趋势，在本次长寿高炉设计中，对高炉合理炉型、合理内衬结构和不同部位耐火材料的选择、冷却方式和冷却系统（包括冷却器的结构、材质和水质等）及其它有关方面作了综合考虑。在本设计中炉缸炉底采用优质碳砖砌筑；炉腹采用耐火度高、体积密度大致密度高的铝碳砖砌筑；炉腰、炉腹采用具有较好的耐磨性、抗热冲击性的SiC砖砌筑；炉身采用抗磨损、抗冲击、抗碱金属侵蚀的高铝砖砌筑。关键词 ：高炉 ；长寿技术 ；炉体设计 ；矮胖型 Baoshan material conditions 4000m3 blast furnace designAbstractBF campaign life is continuously increased as unceasing development of iron making technology. It is being used more and more abroad. The long campaign technologies of blast furnace is one of the most important measures which reduce the iron making production cost and improve the economic profits of Iron and Steel Company. In the design of large BF, the technologies like optimized BF profile, reasonable hearth lining, copper stave, soft water closed circulating cooling system and thin-walled lining etc. were applied to prolong BF campaign life. The basic concept of designing long campaign blast furnace was put forward. In order to adapt to the trend, during designing long campaign blast furnace, the rational; furnace profile, rational furnace lining structure and selection of different refractories for various areas, cooling method and system (including cooler structure and material, cooling water and so on) and concerned aspects must be comprehensively considered.In the design of hearth bottom adopts high quality carbon brick masonry; Bosh adopts high refractoriness, high volume density roughly the density of aluminum carbon brick masonry; Furnace waist, bosh has good wear resistance, thermal impact of SiC brick masonry; Shaft adopts the abrasion resistance, impact resistance, resistance to alkali erosion of high alumina brick masonry.Key Words：BF；Longevity； Design of Furnace Body内蒙古科技大学毕业设计说明书目 录摘 要I第一章 文献综述11.1 炉型设计的概述11.1.1 炉型的发展11.1.2 高炉炉龄的影响因素21.2 炉衬的发展31.2.1 高炉炉缸、炉底的耐火材料的选择51.2.2 高炉风口耐火材料的选择51.2.3 高炉炉身耐火材料的选择51.2.4 高炉炉腹耐火材料的选择61.2.5 高炉炉喉耐火材料的选择61.3 高炉冷缺设备61.3.1 冷却的目的和意义61.3.2 冷却方式71.4 高炉钢结构及高炉基础概述91.4.1 高炉钢结构91.4.2 高炉基础101.4.3高炉炉壳101.5高炉未来的发展趋势10第二章 工艺计算112.1宝山地区原料条件112.2成分补齐122.3配料计算132.3.1 生铁成分的计算142.3.2 石灰石用量的计算142.3.3 渣量及炉渣成分的计算152.3.4 硫负荷152.3.5炉渣性能校核162.4 物料平衡计算162.4.1 鼓风量的计算162.4.2煤气组分及煤气量计算172.4.3 煤气中水量计算192.5热平衡计算202.5.1热收入202.5.2热支出212.6高温区热平衡计算242.6.1高温区热收入242.6.2高温区热支出242.7焦比的计算25第三章 炉形参数的选择与计算273.1炉形计算273.2 炉型尺寸28表3.1 高炉的炉型尺寸28第四章 高炉各部位耐火材料的选择及计算304.1.各部位砖衬的选择304.1.1炉底、炉缸部位的选择304.1.2炉腹部位的选择304.1.3炉腰部位的选择304.1.4炉身及炉喉部位的选择304.2各部位砖量计算304.2.1 炉底、炉缸的计算314.2.2 炉腹的计算314.2.3 炉腰的计算324.2.4 炉身的计算32第五章 高炉冷却系统设计365.1高炉冷却设备365.1.1高炉冷却目的及方法365.1.2冷却设备365.2冷却器的工作机制375.3合理的冷却结构38第六章高炉钢结构及基础416.1高炉钢结构416.1.1高炉本体钢结构416.1.2炉壳426.1.3炉体平台426.1.4炉体框架426.1.5热风围管436.2高炉基础43参考文献44致谢46第一章 文献综述 1.1 炉型设计的概述1.1.1 炉型的发展高炉是一种最有效的化学反应器和热交换器。高炉炼铁具有技术完备、适应性强、功能多、效率高等优点，一直是世界钢铁工业中生产铁的最经济、最有效的主要方法。目前高炉生产的铁占世界生铁产量的95左右，在炼铁生产中占统治地位。在新的技术和经济条件下，高炉具有的灵活性和适应性比过去好。在未来相当长的时间内，高炉仍将是炼铁生产的主要设备1。通过高炉生产实践证明，炉型的合理与否，对高炉一代的技术经济指标及高炉寿命有很大影响。高炉内冶炼反应空间的几何形状称为高炉炉型，现代高炉炉型由炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分组成。而高炉合理炉型一直是国内外工作者一直研究的问题。所谓高炉合理炉型，是指高炉的设计炉型要与生产炉型尽可能一致，即高炉炉型要保证炉料在高炉内由上而下的顺利下行和高炉内煤气的由下而上的顺利上行并保证煤气流的合理分布。在炉型大小上，钢厂为了进一步提高劳动生产率，降低成本，增加生铁产量，从60年代初世界出现容积为2000 m级的高炉以来，国外新建高炉的容积迅速增大。进入70年代后，日本建造了4000 m级高炉，使高炉大型化的发展速度更迅速。继日本之后，前苏联于1974年建起5026 m的巨型高炉，从而出现了日苏两国相争巨型高炉之冠的局面。迄今为止前苏联5580m，高炉仍为世界最大的高炉。 大型高炉具有可集中利用先进技术、生产技术经济指标先进, 劳动生产率高、产量高, 成本低, 基建投资低等优点。据前苏联的经验, 5000m级与3000m，级的高炉相比， 每吨生铁的基建投资可降低12 % ，劳动生产率可提高30 % ，生铁成本可降低1.9 %。高炉向大型化发展, 是不是高炉越大越好，多大容炉的高炉最为合适，目前仍尚无定论。据日本的分析指出， 炉容越大，单位容积的设备费用越便宜。但这种倾向随着炉容的增大而逐步减缓。如果综合作业费和设备费在一起加以比较，以2000 m的高炉为基准，炉容增大到2500m范围时，随着炉容的增大，其经济效益是很显著的。如果再继续增大，其经济性就逐步减缓。当增大到4000 m 以上时，随着炉容的增大，其经济性就不明显了。且高炉越大，要求炉料的强度越高，需要配置的设备越大这给高炉的建造、生产和维修等都带来困难。另外，当高炉需要停炉或大修时，牵涉到其他厂矿的生产平衡问题也越严重。目前，特大型、巨型高炉以4000m左右的居多。所以说，高炉炉型并非越大越好。在炉型形状上，19世纪及其以前的高炉，各部位尺寸差别很大，没有炉喉高度，有的没有明显的炉腰与炉缸高度。由于受送风能力及炉料分布设备的限制，炉缸及炉喉直径都很小，为扩大炉容增加产量，出现了椭圆型炉缸。随着送风设备能力的提高，炉缸逐步扩大。炉腹角达到8 2左右(个别高炉还要大些) ，炉缸也定为圆形。此后的实际操作内型，逐步形成现代通用的喉、身、腰、腹、缸五段式炉型。随着冶炼条件改善技术与装备水平的提高，对高炉合理炉型的认识也在不断地深化，尤其是对高炉有效高度与炉腰直径(即高/ 径比)的认识，也在不断的修正、完善之中。结合北京科技大学的研究成果以及宝钢4063m、武钢3250m、马钢2545m等各大钢厂对高炉的设计实践,认为目前高炉合理炉型的基本变化趋势为：（1）随着高炉容积的扩大, 高径比趋于减小, 即H u/ D 减小。（2）炉身角与炉腹角趋于接近。 （3）炉缸、炉腰、炉喉直径之比缩小，即D / d 减小。 简言之, 高炉实际炉型向降低高径比的矮胖型发展。高炉炉型随原料、装备和技术的发展而演变，并朝着扩大炉缸直径、炉腰直径，调整炉腹角、炉身角，向大型化矮胖型方向演变2。1.1.2 高炉炉龄的影响因素新建一座大型高炉或对一座大型高炉进行改造型大修，投资多达十几亿甚至几十亿元，因此国内外高炉工作者对高炉炉龄问题特别重视。90年代以来，高炉工作者从炉型设计，耐火砖的选择和组合、喷涂料的使用、炉体冷却设别的改进施工质量的提高以及高炉操作制度的改善等方面入手，做了大量工作使高炉一代炉龄不断延长3。所谓高炉炉龄是指高炉从点火投产到停炉大修期间的实际运行时间，为高炉的一代炉龄。而影响高炉炉龄的主要因素归纳起来有两条原因：（1）先天性因素，即使用的耐火材料的质量、冷却设备的质量和形式、筑炉施工质量方面的差距;（2）后天性因素，即高炉的操作状况和炉体（包括冷却设备）的维修、管理水平的差距。 耐火材料高炉生产具有三大特点：一是连续运行，不间断作业；二是高温高压，三是炉料煤气逆向运动。因此，炉体耐火砖要承受高温热裂作用和炉料、煤气冲刷及磨损作用，另外，还有碱金属的腐蚀作用，炉腹以下还承受铁水和炉渣的腐蚀、冲刷作用。耐火砖衬的工作环境十分恶劣，因而对其质量要求非常高。 冷却设备大型高炉炉体设备起保护炉体砖衬的作用。弱冷却器损坏炉体耐火砖在高温下将很快被腐蚀。高炉的操作炉型被破坏，影响正常生产。高炉冷却设备有很多形式但不外乎冷却板、冷却壁、冷却板加冷却壁三种类型。 冷却强度高炉要长寿，除选择合理的冷却设备外，还必须保证有足够的冷却强度，而且，冷却水量可以根据需要进行调节。例如，开炉初期，炉衬完整，冷却水量可以小一点，保证适当的冷却强度就可以了；高炉到了中期，要求增大冷却水量，加强冷却强度。在同一时期，根据煤气的分布情况也需要调节冷却水量，调节冷却强度。总之，冷却设备的形式、材质和冷却强度的大小对高炉炉龄有很大的影响。 施工质量施工质量与高炉长寿关系密切。施工质量包括耐火砖砌筑、炉皮喷涂和焊接、冷却设备安装、填充料捣打等。 高炉操作生产中高炉的操作制度对高炉炉龄有着至关重要的影响。高炉合理的煤气流分布，应该坚持以发展中心气流为主，适当发展边缘气流为辅的方针。合理的煤气分布，有利于炉况稳定顺行、高炉长寿。反之，采用过分发展边缘气流的方针，加重了对炉墙的侵蚀，也会导致炉况不顺，不利于延长高炉寿命。高炉炉体的管理与维护，尤其是冷却设备的管理与维护，与高炉长寿关系密切。例如发现有损坏的冷却板、冷却壁、风口需尽快更换新的，防止向炉内漏水而严重影响高炉炉龄4。1.2 炉衬的发展 现代技术的发展，大大地促进了我国高炉技术的进步，高炉一代寿命大大提高。这除了应归于高炉炉体结构参数趋于合理、操作参数的进一步优化外，还应归功于高炉炉衬耐火材料与施工技术的进步, 为了砌筑高炉炉身内衬，采用碳化硅质耐材料，后者对化学因素及物理机械因素具有较高的抵抗性。碳化硅质耐火材料应用于炉身下部、炉腰、炉腹和炉缸上部。炉缸下部及炉底内衬的结构.其左侧为目前采用的结构，右侧为推荐的采用新型耐火材料的结构。内衬使用的持续时间在很大程度上受到膨胀缝放置的位置正确与否及用于充填该类缝的碳素泥料质量的高低等因素制约。由于沿着直径及高度方向炉衬受到的加热温度的不同，要求单独地区别对待每一个温度区和分区砌筑的砌体结构，并要考虑在加热及冷却时炉衬的体积变化。在操作过程中出现的热应力应使之分散。在整个砌体内要预留应力释放处。这便是膨胀缝。下面就有关高炉炉衬耐火材料的侵蚀原因和选择分别预以说明。 表1.1 高炉砖衬侵蚀原因 部位 侵蚀原因 炉身上部1 炉料磨损2 煤气流冲刷3 碱金属、锌、沉积碳的侵蚀 炉身中下部及炉腰部位1 碱金属、锌、沉积碳的侵蚀2 初成渣的侵蚀3 热震引起的剥落4 高温煤气流的冲刷 炉腹部位1 渣铁水的冲刷2 高温煤气流的冲刷 炉缸风口带1 渣铁水的侵蚀2 碱金属的侵蚀3 煤气流的冲刷 铁口以上的炉缸碳砖1 碱金属的侵蚀2 热应力的破坏3 二氧化碳和水的氧化4 渣、铁水的熔蚀及流动冲刷 铁扣以下的炉缸及炉底碳砖1 铁水的侵蚀2 铁水流动冲刷3 铁水渗透侵蚀5 1.2.1 高炉炉缸、炉底的耐火材料的选择 我国大中型高炉的炉缸炉底自50年代用碳砖综合炉底以来，在相当一段时期内其寿命都在十年以上。但随着高炉冶炼强度的不断提高，炉缸寿命依然存在着问题。炉缸炉底烧穿而导致高炉停炉的现象在国内外屡见不鲜。如邯刚1260m高炉1992年7月投产，1995年4月炉缸烧穿6。高炉炉底、炉缸是高炉的重要部位，炉龄的长短，主要取决于这两部位的使用寿命。因此，近代高炉在此部位均采用炭砖加陶瓷杯的混合结构。炉底下部全部使用炭砖，上部靠周边冷却壁砌筑环形炭砖，炉缸部位也采用炭砖砌筑，在炉底中央和炭砖内侧砌筑陶瓷质材料的陶瓷标。采用这种结构形式，其目的是利用炭砖热传导性能好的特点，加强炉底冷却散热，将铁水凝固等温线（1500）向上部推移，并把800左右的化学反应等温线推至保护层内，从而减缓炉底侵蚀速度，防止环形断层的发生，延长炉底使用寿命，另外，炭砖的最大弱点是抗氧化能力差。尽管高炉冶炼性属于还原性气氛，但是暴露无遗在与炉气接触的炭砖，仍然非常容易氧化。因此，采用在炭砖内侧镶砌一层高温理化性能特好的中性陶瓷材料以保护炭砖在烘炉期间和炉役前期不被氧化的陶瓷杯技术，能够有效地阻止液体炉渣和铁水过早地向炭砖渗透接触，间接地延长高炉的使用寿命7。1.2.2 高炉风口耐火材料的选择 高炉用风口组合耐火砖。由于风口的工作环境恶劣，耐火砖不仅承受高温热负荷作用，而且要经受1500左右的铁侵蚀，特别是当炉况不顺，悬、崩料多发生时，风口极易受损坏。坏的部位大都是前端下沿、上沿或侧面。大部分是熔损造成的，当然也有破损或磨损造成的。所以，怎样提高风口的使用寿命，减轻工人的劳动强度，提高产量，又成了人们普遍关心的问题。近年来，各种新型风口不断涌现：贯流式、堆焊式、共渗式等。其同一个目标是：改进风口铜纯度，改进结构。这样一方面提高材质纯度，以便提高其导热性能；另一方面，改进结构，加强冷却能力；这样才能收到良好的效果。1.2.3 高炉炉身耐火材料的选择 高炉炉身用耐火砖。高炉炉身中、上部主要采用优质粘土质耐火砖和高铝质耐火砖。但是随着大中型高炉操作条件苛刻化和大幅度延长高炉寿命制度的确立，该部位要求采用在耐剥落性和耐磨性方面都很优异的耐火材料。因此，在炉身上部还可采用磷酸盐结合的粘土砖，上部和中部还可采用硅线石质耐火砖和耐剥落性优异的高铝质耐火砖。然而，在高炉炉身段最易损坏的部位是炉身下部，该部位已为国内外大多数高炉耐火砖的实践所证明。因为这部分区域是热交换较多的区域，炉料下降的摩擦作用，煤气上升时粉尘的冲刷作用，碱金属的侵蚀作用都很严重。因此，要求有良好的抗渣性、抗碱性、耐磨的优质粘土砖、高铝砖、刚玉砖及碳化硅砖。1.2.4 高炉炉腹耐火材料的选择 高炉炉腹用耐火砖。炉腹连接着炉腰和炉缸，这一区域温度较高，其下部炉料温度约在1600-1650，气流温度更高。渣的侵蚀、碱金属的作用、物料冲刷都加大。所以炉腹部位历来都是高炉寿命短寿的关键环节。因此，它要求耐火砖不仅具有较好的抗渣抗碱性，而且要具有抗高温性能。据悉，根据耐火砖类型分类不同，过去以高铝耐火砖和刚玉耐火砖砌筑者居多，但现在多选用碳化硅制品。根据国内外的实践证明在炉腹部位包括风口区多用粘土耐火砖，近年来取而代之的是耐碱性优异的，强度较高的碳化硅耐火砖和碳化硅风口组合砖。1.2.5 高炉炉喉耐火材料的选择 高炉炉喉用耐火砖。高炉炉喉主要起保护炉衬、合理布料的作用。这一区域主要受炉料直接冲击和摩擦作用，但煤气流的冲刷相对较轻。因此，炉喉一般多用性能优异的粘土耐火砖或高密度的高铝砖砌筑，但该砖使用寿命短，因而还采用耐磨耐撞击的铸钢保护板，即所说的炉喉钢砖。炉喉部位也有采用粘土耐火砖或耐火浇注料作内衬的，也有采用碳化硅砖的。另外，在高炉炉喉及保护板以下部位、直吹管和煤气升降管等部位 均可采用喷涂法进行修补。在新建高炉时，上述部位也可以采用喷涂法进行筑衬，施工效率高，质量好。1.3 高炉冷缺设备 由于高炉内部反应产生大量的热量，任何炉衬材料都难以承受这样的高温作用，必须对炉体进行合理的冷却。冷却设备一般常用的冷却介质有水，空气和汽水混合物。1.3.1 冷却的目的和意义（1）炉壳。在正常生产时，高炉炉壳只能在低于80的温度下长期工作，炉内传出的高温热量由冷却设备带走85%以上，只有约15%的热量通过炉壳散失。 （2）对耐火材料的冷却和支承。在高炉内耐火材料的表面工作温度高达1500左右，如果没有冷却设备，在很短的时间内耐火材料就会被侵蚀或磨损。通过冷却设备的冷却可提高耐火材料的抗侵蚀和抗磨损能力。冷却设备还可对高炉内衬起支承作用，增加砌体的稳定性。 （3）维持合理的操作炉型。使耐火材料的侵蚀内型线接近操作炉型，对高炉内煤气流的合理分布、炉料的顺行起到良好的作用。 （4）当耐火材料大部分或全部被侵蚀后,能靠冷却设备上的渣皮继续维持高炉生产8。1.3.2 冷却方式 主要的冷却方式有外部冷却和内部冷却两种，其中内部冷却又分为冷却壁，冷却板，板壁结合冷却结构及炉底冷却。高炉各部位热负荷不同，所采用的冷却形式不同。(1)外部冷却喷水冷却装置适用于小型高炉，在炉身和炉腹部位装设有环形冷却水管，水管直径50150mm，距炉壳约100mm，水管上朝炉壳的斜上方钻有若干58mm小孔，小孔间距100mm。冷却水经小孔喷射到炉壳上进行冷却。为了防止喷溅，在炉壳上装有防溅板，防溅板与炉壳间留有810mm缝隙，冷却水沿炉壳流下至集水槽再返回水池。外部喷水冷却装置结构简单，检修方便，造价低廉。对于大型高炉，只有在炉龄晚期冷却设备烧坏的情况下使用，作为一种辅助性的冷却手段，防止炉壳变形和烧穿9。 (2)内部冷却 冷却壁冷却壁设置于炉壳与炉衬之间，分为光面冷却壁和镶砖冷却壁，前者用于炉腹以上部位，后者用于炉腹炉腰和炉身下部冷却，其中炉腹部位用不带凸台的镶砖冷却壁。冷却壁的冷却原理是通过冷却壁形成一个密闭的围绕高炉炉壳内部的冷却结构、实现对耐火材料的冷却和对炉壳的直接冷却。从而起到延长耐火材料使用寿命和保护炉壳的作用。特点：冷却壁安装在炉壳内部，炉壳不开口，所以密封性好；由于均布于炉衬之外，所以冷却均匀，侵蚀后炉衬内壁光滑。它的缺点是消费金属多、笨重、冷却壁损坏后不能更换。 冷却板冷却板又称扁水箱，材质有铸铜、铸钢、铸铁和钢板等，以上各种材质的冷却板在国内高炉均有使用。冷却板厚度70110mm，内部铸有44.5mm6mm无缝钢管，常用在炉腰和炉身部位，呈棋盘式布置，一般上下层间距500900mm，同层间距150300mm，炉腰部位比炉身部位要密集一些。冷却板前端距炉衬设计工作表面一砖距离230mm或345mm，冷却水进出管与炉壳焊接，密封性好。冷却板的的冷却原理是通过分散得冷却原件伸进炉内来冷却周围的耐火材料，并通过耐火材料的热传导作用来冷却炉壳的。特点： （1）适用于高炉高热负荷区的冷却，采用密集式的布置形式， （2）冷却板前端冷却强度大，不易产生局部沸腾现象； （3）当冷却板前端损坏后可继续维持生产； （4）双通道的冷却水量可根据高炉生产状况分别进行调整。 （5）铜冷却板的铸造质量大大提高，为了避免铸造件内外部缺陷，采用了真空处理等手段，并选用了射线探伤标准。 （6）能维护较厚的炉衬，便于更换，重量轻、节省金属。但是冷却不均匀，侵蚀后高炉内衬表面凹凸不平，不利于炉料下降10。 板壁结合冷却结构在实际使用中，大多数高炉根据冶炼的需要，在不同部位采用各种不同的冷却设备。这种冷却结构形式对整个炉体冷却来说，称为板壁结合冷却结构。近十多年来，随着炼铁技术的发展和耐火材料质量的提高，高炉寿命的薄弱环节由炉底部位的损坏转移到炉身下部的损坏。因此，为了缓解炉身下部耐火材料的损坏和炉壳的保护，在国内外一些高炉的炉身部位采用了冷却板和冷却壁交错布置的结构形式，起到了加强耐火材料的冷却和支托作用，又使炉壳得了全面的保护，延长了高炉的使用寿命。 铜冷却壁铜冷却壁是在轧制好的壁体上加工冷却水通道和在热面上设置耐火砖。特点： （1）铜冷却壁具有热导率高，热损失低的特点。 （2）利于渣皮的形成与重建。较低的冷却壁热面温度是冷却壁表面渣皮形成和脱落 （3）铜冷却壁的投资成本低，使用铜冷却壁可将高炉寿命延长至1520年，因此可缩短高炉休风时间，从而达到增产的效果。 水冷炉底大型高炉炉缸直径较大，周围径向冷却壁的冷却，已不足以将炉底中心部位的热量散发出去，如不进行冷却则炉底向下侵蚀严重。因此，大型高炉炉底中心部位要冷却，现在多采用水冷的方法。水冷炉底结构应保证切断给水后，可排出管内积水，工作时排水口要高于水冷管水平面，保证管内充满水。目前大型高压高炉，多采用炉底封板，水冷管可设置在封板以上，这样在炉壳上开孔将降低炉壳强度和密封性，但冷却效果好；水冷管也可设置在封板以下，这样对炉壳没有损伤，但冷却效果差。设计宝钢3号高炉前,对国内外高炉冷却设备寿命进行了调查研究,由于国外冷却壁技术的大幅度提高,决定3号高炉采用全冷却壁冷却,并选择了新日铁为合作对象,引进了设计、制造技术及制造装备。宝钢集团公旬取得了在国内制造和销售新日铁第三代和第四代冷却壁的权利。目前已为宝钢3号高炉、鞍钢10号高炉及新日铁君津2号高炉提供了冷却壁。新日铁对宝钢冷却壁的质量进行了严格的检查,认为质量优良。新日铁邀请宝钢的专家于今年8月赴日本进行指导。提出今后长期合作的意向。但是这些高炉还未投产,相信在全套由新冷却壁专利、技术诀窍、工艺流程和装备,以及通过现场实习和专家指导下生产的冷却壁,必将使高炉寿命上一个新台阶11。1.4 高炉钢结构及高炉基础概述1.4.1 高炉钢结构 高炉在冶金工业中的重要地位，决定了高炉钢结构设计技术的理论和经济价值。近十几年来，随这高炉向现代化，大型化的发展高炉冶炼技术和冶炼强度的不断提高，要求愈来愈精细的炉壳结构与之相适应。因此，炉壳寿命的长短便成为冶金工业效益重要的衡量尺度，同时也促进了世界各国对高炉钢结构设计技术的发展。高炉钢结构设计时要进行结构形式的选择，构件强度稳定性、变形的计算和合理的构造处理，以保证结构安全使用与经济合理。高炉钢结构的大部分是高炉生产设备的主要组成部分，其特点是：（1）种类繁多，形式特殊（2）结构尺寸及构件断面较大（3刚才用量多（4）工作条件苛刻（5）各系统间结构穿插交错，荷载辗转传递。要控制其变形，使其相互协调。高炉本体结构形式主要有自立式和非自立式两种，自立式高炉包括高炉外壳、炉体框架和炉顶钢架。炉壳独自承受炉内有关全部竖向荷载，而在高炉周围设炉体框架支撑上不设备及平台。大中型高炉多用此种形式。非自立式高炉在炉壳下部设托圈和炉缸支柱，以支持炉内荷载，且多不设炉体框架，而将炉身平台及炉顶钢架支撑在炉壳上，小型高炉多用此种形式。1.4.2 高炉基础 高炉基础是高炉下部的承重结构，它的作用是将高炉的全部载荷均匀的传到地基。高炉基础由埋在地下的基座和地面上的基墩组成。对高炉基础的要求是： （1）高炉基础应该把高炉的全部载荷均匀的传给地基，不发生沉陷和不均匀的沉陷。高炉基础沉陷会导致高炉钢结构变形，管路破裂。不均匀沉陷将导致高炉倾斜，破坏炉顶正常布料严重时不能正常生产。 （2）具有一定的耐热能力，一般混凝土只能在150以下工作，250开裂，400失去强度。钢筋混凝土700失去强度。过去由于没有热混凝土基墩和炉底冷却设备，炉底破损到一定程度，常引起基础破坏。甚至爆炸。采用水冷炉底及耐热基墩，以保证高炉基础很好工作。基墩断面为圆形，高度一般为2.5-3.0mm，基座直径与载荷和地基土质有关12。1.4.3高炉炉壳 大量的实验、分析、实践证实炉壳损坏有两种原因一是由于疲劳,特别是局部过热引起的疲劳损伤另一种是突然的脆性断裂。因此,炉壳设计的应力控制标准应以断裂韧性和疲劳强度为据。以断裂韧性为结构抗裂性指标,记K=K1c作为防止脆断的依据,当KK1c，时结构安全反之亦然13。1.5高炉未来的发展趋势 目前,世界上主要的炼铁工艺有3种,即高炉、直接还原和熔融还原。从生产规模和效率成本以及同大型钢厂流程的匹配来看,迄今为止没有任何一种非高炉流程能达到或接近大型高炉目前已达到的生产水平。在进入新世纪相当长的一段时间内,无论是我国还是工业发达国家,高炉流程都将占绝对优势。改善焦炭质量提高喷煤率,优化原料的加工和处理,延长高炉寿命,开发高炉工况的在线评估,实 现实时控制,提高高炉设备监测及在线修复能力,开发喷吹精矿粉技术,研究高炉耐火陶瓷和水冷系统,改善高炉作业条件,提高现场监测、维修和管理的能力,减少高炉对环境的污染,包括用大量喷煤或其它还原剂取代焦炭,用喷铁粉取代烧结矿,减少高炉炉渣和烟尘排放量。是新一代高炉的发展趋势，我国与发达国家还是有很大差还需要高炉研究者的持之以恒,争取用最短的时间与世界接轨14。第二章 工艺计算2.1宝山地区原料条件表2.1 矿石成分表（） TFe Mn P SFeOCaOMgO烧结矿56.5320.6000.0430.0106.23110.2531.986球团矿66.2100.0320.0180.0060.2462.4900.111生矿62.6750.1730.0420.0111.6340.4320.139硅石1.0820.0000.0000.0000.0000.1800.072石灰石0.2740.0780.0000.0000.00055.3000.080续表2.1 矿石成分表（） TFe Mn P SFeOCaOMgO烧结矿3.3801.6700.2000.0000.0000.0070.018球团矿2.3900.3950.0000.0000.0000.0000.000生矿2.9202.6430.0960.0003.2400.0130.023硅石95.3002.8200.0000.0000.0000.0000.000石灰石0.3650.1600.00043.1000.0000.0000.000表2.2 焦炭成分表（）全硫固定碳（） 灰分（13.837） SiO2 CaO Al2O3 MgO TiO2合计游离水83.94346.8475.09136.3492.4002.3002.500续表2.2 焦炭成分表（）游离水固定碳 （） 灰分（13.837）MnO P2O5 FeS FeO合计全硫2.50083.9430.160 0.7201.9784.162续表2.2 焦炭成分表（）固定碳（） 挥发分（0.820） CO2 CO CH4 H2 N2合计全硫游离水83.943 0.180 0.120 0.220 0.200 0.1002.500 续表2.2 焦炭成分表（）固定碳（） 有机物（1.400）H N S合计全硫游离水83.9430.6000.2100.590 2.500表2.3 煤粉成分表（）SH2OCHON0.4730.850 81.9044.4403.2220.911续表2.3 煤粉成分表（） 灰分（8.200）SiO2 CaO Al2O3 MgO FeO 合计4.0500.2303.110 0.170 0.6402.2成分补齐烧结矿成分补齐 MnO=Mn7155=0.6007155=0.775 P2O5=P14262=0.04314262=0.098 FeS=S8832=0.0108832=0.028 Fe（FeO)=FeO5672=6.2315672=4.832 Fe（FeS)=FeS5688=0.0285688=0.018 Fe(Fe2O3)=TFe（Fe(FeO)+Fe(FeS)=56.5324.8320.01851.682 Fe2O3=Fe(Fe2O3)16011251.68216011273.831 N总98.459 球团矿成分补齐 MnO2Mn71550.0327155=0.041 P2O5P14262=0.01814262=0.041 FeS=S88132=0.00688132=0.017 Fe（FeO）FeO5672=0.2465672=0.191 Fe（FeS）FeS56880.0175688=0.011 Fe(Fe2O3)TFeFe（FeO）Fe(FeS)66.2100.1910.01166.008 Fe2O366.00816011294.297 N总100.028 生矿成分补齐 MnO2Mn87550.17387550.274 P2O5P142620.042142620.096 FeS2S120640.011120640.021 Fe(FeO)FeO56721.63456721.271 Fe（FeS2）FeS2561200.021561200.010 Fe（Fe2O3）TFeFe（FeO）Fe(FeS2)62.6751.2710.01061.394 Fe2O3Fe(Fe2O3)16011261.39416011287.706 N总99.237表2.4 成分补齐表（）Fe2O3FeOCaOMgOSiO2Al2O3烧结矿61.4985.1748.5491.6672.8151.391球团矿11.3130.0300.297