高炉本体设计.doc

高炉炼铁综合计算及高炉本体设计

目 录
前 言 3
摘 要 错误！未定义书签。
第一章 高炉炼铁综合计算 5
1.1 原始条件 5
1.2 工艺计算 8
1.2.1 配料计算 8
1.2.2 物料平衡 13
1.2.3 热平衡计算 20
1.2.3.2 热平衡表 25
第二章 有效容积1275的高炉本体设计 26
2.1 技术经济指标拟定 26
2.2 高炉内型尺寸计算 26
2.2 炉衬材质及厚度 30
2.2.1炉底衬砖的设计 30
2.2.2炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑 30
2.2.3炉身上部和炉喉砌筑 31
2.3高炉冷却 31
2.3.1冷却的目的和意义 32
2.3.2高炉冷却介质 32
2.3.3冷却设备 32
2.4炉体钢结构 33
2.4.1炉体钢结构 34
2.4.2炉壳 34
2.5 高炉基础 35
结 论 错误！未定义书签。
谢 辞 37
参考文献 38

前 言
高炉炼铁是以铁矿石（天然富矿、烧结矿、球团矿）为原料，以焦炭、煤粉、重油、天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为熔剂，在高炉内通过燃料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程获得生铁。其重要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。
为实现优质、低耗、高产和延长炉龄，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等规定。现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一种综合生产装置。高炉车间的设计也必须满足高炉生产的经济技术指标，以期达成最佳的生产效果。

摘 要: 高炉炼铁的历史悠久，炼铁技术日臻成熟，是当今重要的炼铁方式。高炉作为炼铁工艺的主体设备，其结构的合理性对炼铁的工艺操作、生产技术指标以及自身的寿命都有十分重要的影响。根据攀枝花钒钛磁铁矿的高炉冶炼特点，通过进行配料计算和物料平衡计算，设计了1700m3高炉本体。设计过程除考虑通常的高炉设计方案外，还考虑了攀枝花钒钛磁铁矿数年高炉冶炼的一些生产实践经验。采用碳砖加高铝砖综合炉底、全碳砖炉缸；冷却设备的设计为水冷炉底、炉缸和炉底采用三段光面冷却壁、炉身采用镶砖冷却壁；高炉钢结构采用炉体框架式结构，最后采用CAD绘制出高炉本体图。
关键词: 高炉炼铁；综合计算，高炉本体设计

第一章 高炉炼铁综合计算
1.1 原始条件
(1) 原料成分
原料成分见表1-1
表 1-1原料成分（%）
原 料
TFe
S
FeO
Fe2O3
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
MnO
烧结矿
49.23
0.082
8.09
61.14
8.4
2.35
14.22
2.36
0.42
球团矿
63.04
0.007
1.00
88.93
4.79
1.31
0.36
0.41
0.48
精块矿
64.4
0.013
11.42
79.3
4.8
0.8
0.39
0.33
0.24

续表1-1
FeS
FeS2
P2O5
TiO2
K2O
Na2O
烧损
合计
H2O
H2O
CO2
0.226

0.181
1.24
0.157
0.164

98.94

0.02

0.029
2.36

99.69

0.025
0.124
0.32

1.97
0.669
100.4
1.47
（2） 熔剂成分
熔剂成提成分见表1-2
表1-2熔剂成分（%）
熔 剂 成 分 表
熔剂
TFe
S
Fe2O3
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
MnO
FeS2
P2O5
烧损
合计
H2O物
H2O化
CO2
石灰石
0.252
0.277
0.014
0.540
0.380
54.060
0.290

0.520
0.002
1.400
42.800
100.006
1.580
（3）焦炭成分
焦炭成分见表1-3
表1-3焦炭成分（%）
TFe
固定碳
灰 分
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
TiO2
MnO
P2O5
K2O
Na2O
FeO
0.692
85.374
5.860
3.860
0.850
0.033
0.380

0.043
0.050
0.050
0.890
挥 发 分
有 机 物
合 计
H2O物
CO2
CO
H2
N2

CH4
H
N
S
0.347
0.347
0.101
0.150

0.070
0.480
0.630
0.485
100.000
0.500

（4） 煤粉成分
煤粉成分见表1-4
表1-4煤粉成分（%）

煤 粉 成 分 表（%）

C
H
O
N
TS
H2O
灰 分
合 计
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
FeO
混合煤

81.450
3.090
3460
1.460
0.440
0.870
4.710
2.970
1.140
0.030
0.380
100.000
（5） 铁水预定成分
铁水预定成分见表1-5
表1-5铁水预定成分（%）
Fe
Si
Mn
S
P
C
Ti
94.809
0.36
0.20
0.021
0.073
4.337
0.20
（6） 元素在高炉各相中的分派见表1-6
表1-6元素在高炉各相中的分派（%）
元素
Fe
Mn
P
S
V
生铁
99.7
50
100
7
70
炉渣
0.3
50
-
85
30
煤气
-
-
-
8

选定焦比：350kg/t 煤比：160kg/t rd=0.45
炉渣R：1.2 风温：1100℃ 炉渣：1500℃ 生铁：1450℃
炉顶煤气：200℃
1.2 工艺计算
1.2.1 配料计算
1 . 原料成分的整理
原料成分校正整理见表1-2-1
表 1-2-1原料成分校正（%）
原 料
TFe
S
Fe2O3
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
MnO
FeO
烧结矿
49.34
0.085
61.142
8.56
246
14.37
2.21
0.52
8.11
球团矿
63.054
0.065
88.921
4.57
1.35
0.367
0.495
0.546
1.12
精块矿
64.582
0.012
79.15
4.32
0.85
0.42
0.249
0.22
11.62
石灰石
0.252

0.014
0.54
0.38
54.05
0.28

续表 1-2-1
P2O5
TiO2
K2O
Na2O
烧损
FeS
FeS2
合计
H2O
H2O
CO2
0.179
1.42
0.354
0.364

0.226

100.000

0.040
2.50

0.026

100.000

0.121
0.36

1.98
0.675

0.023
100.000
1.51

1.40
42.567
0.52
0.245
100.000

配比；烧结矿/球团矿/精块矿=65/25/10
混合矿成分见表1-2-2
表1-2-2混合矿成分（%）
成分
TFe
S
Fe2O3
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
MnO
FeO
混合矿
54.293
0.073
69.876
7.139
2.021
9.474
1.585
0.497
6.714

续表1-2-2
P2O5
TiO2
FeS
FeS2
Na2O
K2O
烧损
合计
0.138
1.584
0.153
0.002
0.237
0.23
0.266
100
2. 冶炼1吨生铁原料的消耗
设生产每吨生铁所用的复合矿和石灰石分别为和，其中:焦比350，煤比160，鼓风湿度1%，直接还原度=0.45，炉渣碱度1.2。
铁平衡 948.09＋948.09×3/997 0.54179x+0.00252y+350×0.00692+160×0.00296
碱度平衡 1.2=(0.09601x+0.54057y+350×0.0085+160×0.0114)/(0.07273x+0.0054y+350×0.0586+160×0.0471-3.6×60/28)
解得: =1749.224 =8.091
3. 渣量和炉渣成分的计算
(1)．炉渣中 的量
a.原燃料带入的总硫量:
=1749.224×0.00073＋350×0.00485＋8.091×0.00277＋160×0.0044=3.648 Kg/t
b.进入生铁的硫量: =Gs×7%=0.25
c.进入煤气的硫量:=Gs×8%=3.648×8%=0.292
故炉渣中的硫量: = --=3.276-0.23-0.262=3.136
(2).炉渣中的的量
=948.09×=3.668
(3).炉渣中的量
=0.00497×1749.224×0.5=4.347
(4).炉渣中的量
=0.07139×1749.224+0.0054×8.091+350×0.0586+160×0.0471-3.6×60/28=145.258
(5).炉渣中的量GCaO
GCaO渣=0.09474×1749.224+0.54057×8.091350×0.0085+160×0.0114=174.894
(6).炉渣中的量GMgO渣
GMgO渣=0.0158×1749.224+0.0029×8.091+350×0.00033+160×0.0003=28.864
(7).炉渣中的量
=0.02023×1749.224+0.0038×8.091+350×0.0386+160×0.0297=53.465
(8)炉渣中的TiO2
=1749.224×0.01584＋350×0.0038-2×80/48=25.704
总渣量： =1/2++++++＋=437.768
炉渣成分见表1-2-3
表1-2-3 炉渣成分
成分

/2
TiO2

重量/Kg
145.3
53.465
174.894
28.86
4.347
3.668
1.568
25.704
437.768
比例/%
33.18
12.213
39.951
6.593
0.993
0.834
0.358
5.872
100
4. 生铁成分的校对
[Si]=0.36% [S]=0.023% [Ti]=0.2％
[Fe]=（0.54293×1749.224+0.00252×8.091+350×0.00692+160×0.00296）×0.997×100/1000=94.976%
：(0.00138×1749.224×) ×100/1000=0.105%
：4.347×55/71×100/1000=0.367%
：100-94.976-0.105-0.23-0.2-0.36－0.296=3.123％
生铁成分见表1-2-4
表1-2-4 生铁成分（%）

Ti
94.976
0.36
0.367
0.023
0.105
3.123
0.2
炉渣碱度校核：
炉渣碱度=GCaO/=174.894/145.258=1.2
5. 炉渣性能和脱硫能力验算。

将炉渣中，，，四元换算成100%，然后查四元相图。
33.181 /0.9418=35.23 %
39.951 /0.9418=42.42 %
12.213 /0.9418=12.97 %
6.593 /0.9418=7.00 %
查得炉渣的熔化温度在1400—1500之间，考虑到渣中尚有其他氧化物能在某种限度减少炉渣的熔化温度，所以在高炉炉缸温度下，此渣能顺利熔化.m(+)/m(+)=1.02,查等粘度曲线图得1500℃时为0.28Pa ·s,1400℃时为0.56Pa ·s.
为达成渣中含S 0.72%，生铁含S 0.023%，炉渣中的ω（RO)必须达成
ω（RO)=50-0.25ω（）+3ω（S)-=50-0.25×12.251＋3×0.63-〖0.3×0.36＋30×0.023〗/0.42076=46.931炉渣中实际ω（RO)==48.371.实际大于规定的，所以保证能脱硫。
1.2.2 物料平衡
（1） 风量的计算
1） 焦炭和煤粉带入的碳量=350×0.85374+160×0.81450=429.129
少量元素还原碳耗=3.02×＋3.6×＋1.1×＋2×=5.809
铁直接还原碳耗=948.09××0.45=91.423 Kg
进入生铁的碳=1000×4.196％=41.96Kg
脱硫耗碳=437.768×0.0072×=1.182Kg
生成CH4的碳=429.129×0.7％=3.004 Kg
CaCo3分解出CO2在高温区与C反映=8.091×0.42797×0.5×=0.472Kg
这样燃烧的碳
=429.129-91.423-41.96-1.182-3.004-0.472-5.809=285.565Kg
风口前碳的燃烧率=285.565/429.129×100%=66.545%
2） 计算鼓风量 鼓风中水分为 =1% ω=22％
a.鼓风中氧的浓度: =0.22×(1-0.01)+0.5×0.01=0.2228
b.燃烧需要的氧气的体积为:
由反映 得:
=285.565×=241.327
故 ＝=241.327/0.2228=1083.157
＝1.2893
其中水分为11.832，干风量为107.134,干风重为107.134×1.2893=1381.275Kg，水分重为11.832×18/22.4=9.508Kg煤粉带入的氧=160× 0.0346=5.54，所以需风机提供的风量为1083.157-5.54=1077.617 /t.
(2) 煤气成分的计算
1) 体积:
a.由燃料碳素生成的的量为：
＝×＝3.004×＝5.607
b.焦炭挥发分中CH4的量：
＝350×0.0007×＝0.343
故 ＝+ ＝5.607+0.343＝5.95
2) 的体积:
a.鼓风中的水分分解产生的氢量为：=11.957
b.焦炭挥发分中的氢量为：
＝× ×＝350×0.00101×＝3.959
c.煤粉分解产生的氢量为：
＝× ×＝160×0.0309×＝55.37
d.与氢气发生还原反映消耗的氢量为：（在喷吹条件下,一般有40％氢参与反映
＝×=（11.957+3.959＋55.37）×40%=28.514
e.生成CH4消耗的氢量为：
生成消耗的=5.95×2=11.9
故 进入煤气的氢气的体积为：
＝++- - ＝11.957+3.959+55.37-28.514-11.9＝30.872
3) 的体积
a.还原为时生成的量为：
=(0.68576 ×1749.224+0.00014×8.091) ×22.4/160=167.937
b. 还原为时生成的量为：
=
=948.09×[1-0.45-(28.514×56)/(22.4×948.09)] ×22.4/56=180.066
c.熔剂分解生成的量为：
＝8.091×（0.0029×44/40＋0.54057×0.5×44/56）×22.4/44＝0.888
溶剂带入的量 =8.091×0.5×0.42797×=0.881
d.焦炭挥发分中的量为：
＝350×0.00347×＝0.618
故 进入煤气的的体积为：
＝+++＋
＝ 167.937+180.066+0.888+0.881+0.618=353.38
4) 的体积
a. 燃烧反映生成的的量为：
＝×＝285.422×＝532.788
b. 直接还原生成的CO的量为：
＝×＝(91.423＋5.809＋1.039＋0.472×2)×＝185.201
c. 焦炭挥发分中的为：
＝×＝350×0.00247×＝0.692
d. 间接还原反映消耗的的量为：
＝+
＝167.937+180.066
＝348.003
溶剂在高温区分解产生的=0.5×0.472 ×56/12=1.101
故 进入煤气的的体积为：
＝ +＋+-
＝532.788+185.201+0.692＋1.101-348.003=371.779
5) 的体积
a. 鼓风带入的的量为：
＝ =1183.707×0.78=923.291
b. 焦炭挥发分带入的的量为：
＝＝350×0.0015×＝0.42
c. 煤粉挥发分带入的的量为：
＝＝160×0.0146×＝1.87
故 进入煤气的体积为：
＝++
＝923.291+0.42+1.87=925.581
所以 煤气的总体积为：
＝ + + + +
＝5.95+371.779+30.872+925.581+353.38＝1687.562
煤气成分见表1-2-5
表1-2-5 煤气成分表
成分

总体积

5.95
371.779
925.581
30.872
353.38
1687.562
%
0.353
22.031
54.847
1.829
20.940
100

ρ=（0.20940×44+0.22031×28+0.54847×28+001829×2+0.00353×16）/22.4=1.38
煤气的重量：=1687.562×1.38=2328.836Kg
（6） 煤气中的水分：
a. 焦炭带入的水分为：
= =350×0.005=1.75
b. 氢气还原生成的水分为：
=28.514 ×=22.913
C.溶剂带入水分为：
=8.091×0.0158=0.128
故 =+=1.75+22.913＋0.128=24.791
矿石实际入炉量=1749.224×1.03=1801.701
焦炭实际入炉量==358.794
石灰石实际用量=8.091×1.01=8.171
机械损失炉尘=矿石实际用量×0.03＋焦炭实际用量×0.02＋石灰石实际用量×0.01=61.308
（3） 物料平衡表
物料平衡表的编制见表1-2-6
表1-2-6 物料平衡表

收入项
数量
支出项
数量
烧结矿
1371.390
铁水
1000
球团矿
394.49
炉渣
437.768
精块矿
154.842
煤气
2328.836
石灰石
8.097
水分
24.791
焦炭
358.794
炉尘
61.308
煤粉
160
误差
9.552
鼓风
1526.153

风中水分
9.508

总计
3983.274

3862.255
误差校核
由于 0.240%<0.3%，所以计算合理。
1.2.3 热平衡计算
1.2.3.1 热收入的计算
(1) 碳素氧化放热
1） 碳素氧化为放出的热量为：生成1
放热17869.50
碳素氧化产生的体积

2）碳素氧化为放出的热：生成1放热5241.72
碳素氧化产生的体积

故
（2） 鼓风带入的热量
鼓风中空气热占98.5%，水蒸汽热占1.5%
1.7393
鼓风温度：1100℃
2%的风量用于输送煤粉（不带入热量）

＝(1083.157×98%×98.5%×1.4233+1083.1574×98%×1.5%×1.7393) ×1100=1667441.272
（3） 氢氧化放热
1的放热10788.58

（4） 成渣热

（5） 炉料物理热
单位矿石热量
25℃炉料的热容=0.6897℃

热量总收入

1.2.3.2 热支出的计算
（1） 氧化物分解吸热
1）铁氧化物分解吸热
a.烧结矿和球团矿中的20%以2存在. 80%以存在。焦炭灰分和煤粉灰分中的所有以2存在，精块矿中全以存在。所以以2存在的=1136.996×0.10643×0.2＋350×0.0089＋160×0.0038＋437.306×0.2×0.007=28.537
b.以存在的
=1136.996×0.10643×0.8＋437.306×0.007×0.8＋174.922×0.11267=118.966
以存在的=118.966×=264.369
所以 =118.966＋264.369=383.335
游离的=1749.224×0.68576-383.335+8.091×0.00014=816.214
分解1耗热4791.78
分解12状态存在的耗热4068.52
分解1耗热5144.28
所以
= 28.537×4068.52＋383.335×4791.78＋816.214×5144.28=6151793.697
2） 锰氧化物分解吸热 由分解1Kg耗热7350.53

3） 硅氧化物分解吸热 分解1Kg耗热31028.14

磷酸盐分解吸热 分解1KgP耗热35697.20

钛氧化物分解吸热 分解1Kg耗热4.17×4711
=
故 = + + + +
= 6364250.262
（2） 脱硫吸热
平均脱硫耗热6290.90
=×6290.9 = 3.648×6290.9 = 22949.203
（3） 碳酸盐分解吸热

分解吸热4037.88

分解吸热2482.92
= （0.54057×8.091＋174.922×0.00449）×4037.88＋（0.0029×8.091＋174.922×0.00389）×2482.92=22579.789
（4）水分分解吸热
分解1水蒸汽吸热10788.58
=1083.157×0.01×10788.58=116857.259
（5） 炉料游离水蒸发吸热
1Kg水从0℃℃到100℃水吸热418
1Kg水从100℃到100℃水蒸汽吸热2257.2
= = 350×5%×（418＋2252.7）=46737.25
（6） 铁水带走的热量
1Kg1450℃铁水带走1237.28
=1000×1237.28 =1237280
（7） 渣带走的热量
1Kg1500℃炉渣带走1851.74
=×1851.74 =439.886×1851.74= 814554.502
（8） 吸热
分解1Kg煤粉吸热836
=×836 = 160×836 = 133760
（9） 煤气带走的热量
从常温到200℃之间，各种气体的平均比热容
如表1-2-3-1：

汽
1.3104
1.7844
1.3104
1.2996
1.8166
1.5086
表2-2-3-1各种气体的平均比热容

煤气带走的热量为：
a.干煤气热容=0.54847×1.3104+0.20940×1.7844+0.22031×1.3104+0.01829×1.2996+0.00353×1.8166=1.4112
=1749.224×1.4112×200=493700.987
b. 煤气中水分带走的热量为：
=(350×0.005×)（200－100）×1.5086＋28.514×1.5086×200=8931.736
c. 炉尘热容C尘：0.836 KJ/(Kg·℃)

炉尘带走的热量q尘=61.308×0.836×200=10250.698KJ
故 =++q尘=512883421
故 =++++++++
=9278554.257
(10)热损失为：
=﹣=10417027.21﹣9271851.686=1151175.519
1.2.3.2 热平衡表
热平衡表的编制见表2-2-3-2
表1-2-3-2热 平 衡 表
热收入

%
热支出

%
碳氧化放热
8233071.68
79.01
氧化物分解
6364250.262
61.06
热风带的热
1840637.7
17.65
脱硫
22949.203
0.22
氢氧化放热
307625.57
2.94
碳酸盐分解
22579.789
0.22
成渣热
5531.26
0.05
水分分解
116857.259
1.12
物料物理热
36160.995
0.35
游离水蒸发
46737.25
0.45

铁水带热
1237280
11.87

炉渣带热
814554.502
7.81

煤粉分解
133760
1.28

煤气带热
512883.421
4.92

热损失
1151175.519
11.04
总计
10417027.21
100
总计
10410324.64
100
热量运用系数
=总热量收入﹣(煤气带走的热+热损失)= 100%﹣(4.92% + 11.04%)
= 84.04%
碳素运用系数
=×100%=×100%
=63.60%
第二章 有效容积1275的高炉本体设计
2.1 技术经济指标拟定
⑴拟定年工作日: 365×95%=346
⑵高炉有效容积运用系数一般直接选定。运用系数为2.0
⑶根据高炉有效容积运用系数和高炉总容积（）可以计算出高炉日产量:
高炉日产量＝高炉总容积（）*高炉有效容积运用系数
=1700×2.0=3400
2.2 高炉内型尺寸计算
⑴ 炉缸尺寸:
1) 炉缸直径
选定冶炼强度 =0.97, 燃烧强度 =1.0t/(m2．h)
则 ==9.34 取 =9.34
校核 =24.59 合理
2) 炉缸高度
渣口高度（）= ==1.52 取 =1.5
（3）风口高度（hf）
=1.5/0.5 =3 取=3m
风口数目 =2×(+2)=2×(9.34 +2)=22.68 取=23个
风口结构尺寸
选取 =0.45
则炉缸高度 = + =3+0.45=3.45
⑷ 死铁层厚度:
选取 =1.6
⑸ 炉腰直径,炉腹角,炉腹高度:
选取 =1.12则 =1.12×=1.12×9.34=10.46
取=10.5
选取 =810
则    h2=(D-d)×tg81°/2=(10.5-9.34)×tg81°/2=4.16m 取 h2=3.7m
校核：tg=2 h2/(D-d)=2×3.7/(10.5-9.34)=6.38
     =81.1º
⑹ 炉喉直径,炉喉高度:
选取 =0.65
则 =0.65×=0.65×10.5=6.83 取 =6.8
选取 =2.3
⑺ 炉身角,炉身高度,炉腰高度:
选取 =84 0

则 == =17.60 取h4=17.6
校核 tan==9.51 =840
选取 =2.78
则 =2.78×=2.78×10.5=29.19 取=29
求得: =----=29-3.45-3.7-17.6-2.3 =1.95m
⑻ 校核炉容:
炉缸体积 = = =236.37
炉腹体积 =
= =286.28
炉腰体积 = = =168.77
炉身体积 =
==1050.01
炉喉体积 = ==83.49
高炉容积 = ++++ =153.23+181.7+203.47+649.71+62.85
=1824.92
误差 ==×100%=0.073% < 1%
炉型设计合理,符合规定.
绘制高炉内型图，高炉内型图如图2-1所示

图2-1 1700高炉内型图
2.2 炉衬材质及厚度
2.2.1炉底衬砖的设计
炉底经常受到炉料、渣、铁的物理及化学侵蚀，还受到鼓风、崩料及坐料的冲击；炉底经常受到1400~16000C高温铁水的作用，同时受到压力结合起来破坏作用更为严重。由于温度不均，产生了热应力的作用，使之易开裂；铁水及铅水渗入砖缝后，可使砖浮起。
本高炉采用陶瓷杯炉底，是提高高炉寿命的一项新技术，它是在炉底炭砖和炉缸炭砖的内缘，砌筑一杯状刚玉砌体层。运用刚玉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，使高温等温线高度集中于刚玉砖砌体内。陶瓷杯起保温和使炭砖免受高温渣铁侵蚀的作用。炭砖的高导热性又可以将陶瓷杯输入的热量，不久传导出去，从而达成提高炉衬寿命的作用。这种结构尚有助于提高铁水温度。
炉底的具体结构是：一方面是3层2023×400×400的满铺碳砖，上面是5层400毫米厚的炭砖，在炭砖的上面砌筑2层400毫米厚的莫来石砖，炉底和炉缸部分使用刚玉莫来石砖作为保护砖。
2.2.2炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑
从炉腹到炉身下部的炉衬要承受煤气流和炉料的磨损，碱金属和锌蒸气的渗透和破坏作用，炉腰以下还要受到高FeO初渣的侵蚀，以及由于温度波动所产生的热震破坏作用。高炉冶炼过程中部分煤气流沿炉腹斜面上升，在炉腹和炉腰交界处转弯，对炉腰下部冲刷严重，使这部分炉衬侵蚀较快，使得设计炉型向操作炉型转变。
炉身下部厚度为575毫米，炉腹用230×75的黏土砖及炉腰厚度为575的高铝砖。用镶砖冷却壁炉腹、炉腰和炉身下部，砌砖仅靠冷却壁，缝隙填浓泥浆；砌体与炉壳间隙为120毫米，填以水渣~石棉隔热材料。
2.23炉身上部和炉喉砌筑
炉身
炉身呈正截圆锥形。
作用：（1）适应炉料受热后体积的膨胀，有助于减小炉料下降的摩擦阻力，避免形成料拱。

（2）适应煤气流冷却后体积的收缩，保证一定的煤气流速。

（3）炉身高度占高炉有效高度的50～60％，保障了煤气与炉料之间传热和传质过程的进行。
炉身角：一般取值为81.5º～85.5º之间。大高炉取小值，中小型高炉取大值。4000～5000m3高炉β角取值为81.5º左右，前苏联5580m3高炉β角取值 19°42′17″。
炉身高度：

炉喉：
作用：承接炉料，稳定料面，保证炉料合理分布。 炉喉直径与炉腰直径比值 /D取值在0.64～0.73之间。

炉腰：
炉腹上部的圆柱形空间为炉腰，是高炉炉型中直径最大的部位。
作用：
（1）炉腰处恰是冶炼的软熔带，透气性变差，炉腰的存在扩大了该部位的横向空间，改善了透气条件。

（2）在炉型结构上，起承上启下的作用，使炉腹向炉身的过渡变得平缓，减小死角。
炉腰高度：一般取值1～3m，炉容大取上限，设计时可通过调整炉腰高度修定炉容。 一般炉腰直径（D）与炉缸直径（d）有一定比例关系，D/d取值： 大型高炉1.09～1.15 中型高炉1.15～1.25 小型高炉1.25～1.5

2.3高炉冷却
由于高炉各部位热负荷不同，加上结构上的规定，高炉冷却设备有：外部喷水冷却，风口和渣口的冷却，冷却壁，冷却水箱以及风冷或水冷炉底等。

（1） 喷水冷却装置。在炉身和炉腹部位装设有环形冷却水管，水管直径50——150mm，约据炉壳100mm，水管上朝炉壳的斜上方钻有5——8mm小孔若干，小孔间距100mm冷却水经由小孔喷射到炉壳上进行冷却。

（2） 风口和渣口。风口由三个套组成，其中小套为复腔式贯流风口。一般高炉的风口中小套由紫铜或青铜制造，空腔式结构。风口中大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形钢管。渣口装置一般由四个套组成。渣口小套由紫刚制造，一般为空腔式结构，直径45——60mm，三套由青铜铸成空腔式结构构成，大套、二套由铸铁构成，内部铸有蛇形钢管。

（3） 冷却壁。冷却壁设立于炉壳炉衬之间，有光面冷却壁和镶砖冷却壁，气基本结构是铸铁板内铸有无缝钢管。

（4） 冷却水箱。冷却水箱是埋置于炉衬内的冷却设备，用于厚壁炉衬，有扁水箱和支梁式两种。

（5） 风冷、水冷炉底。大型高炉直径较大，径向周边冷却壁的冷却，已局限性以将炉底中心部分的热量散发出去，如不进行冷却则炉底向下侵蚀严重。

2.3.1冷却的目的和意义
1、维持炉衬在一定温度下工作,使其不是失去强度,保护炉型;
2、形成渣皮,保护炉衬代替炉衬工作;
3、保护炉壳及各种钢结构,使其不因过热而变形或破坏
2.3.2高炉冷却介质
本高炉设计采用软水作为冷却介质,
2.3.3冷却设备
(1) 风口
风口设备的重要部件为A-1管、A-2管、伸缩管、异径接头、弯管及直吹管等，伸缩管可吸取热膨胀位移，结构密封性好。A-2管内衬由耐火材料浇注成文氏管结构，用来测定风量。其余内部砌筑耐火砖或捣打不定型耐火材料。风口有三个套组成分别是大套、中套、小套，其中小套为复腔式贯流风口。中套及小套由紫铜制成，空腔式结构，内通水冷却，大套由铸铁制成，内部铸有蛇行钢管。风口三个水套必须紧密接触，以防漏气。
(2) 冷却壁
冷却壁设立于炉壳炉衬之间，有光面冷却壁和镶砖冷却壁。冷却壁的优点是不损坏炉壳强度，密