高炉本体(2) 高炉本体包括髙炉基础、钢结构、炉村、冷却装置,以及髙炉炉型设计计算等。高炉的大小以高炉有效容积 有)表示;高炉有效容积和座数表明髙炉车间的规模,髙炉有效容积和炉型是高炉本体设计的基础。近代 高炉有效容积向大型化发展。目前,世界大型髙炉有效容积已达到5σ00mˆ3级,而炉型设计则向着大型横向发 展,H有/D值已近2.0左右。高炉本体结构的设计以及是否先进合理是实现优质、低耗、高产、长寿的先决条 件,也是高炉辅助系统装置的设计和选型的依据。髙炉炉衬用耐火材料,已由单-的陶瓷质耐火材料,普遍地 过渡到陶瓷质和碳质耐火材料综合结构,也有采用髙纯度A2O3的刚玉砖和碳化硅砖;髙炉冷却设备器件结构 亦在不断改进,软水冷却、纯水冷却在逐渐扩大其使用范围。由于炉体综合设计水平的提高,强化高炉炉龄已 可望达到十年或更长。高炉本体结构及其设计是高炉车间设计首先要解决的关键所在,必须慎重对待。 5.1高炉炉型 高炉是竖炉。高炉内部工作空间剖面的形状称为髙炉炉型或称髙炉内型。髙炉问世二百多年来,随着人们对 产量的要求和原料燃料条件的改善,以及鼓风能力的提高,高炉炉型也在不断地演变和发展。 高炉冾炼的实质是上升的煤气流和下降炉料之间所进行的传热传质过程,因此必须提供燃料燃烧所必须的空 间,提供髙温煤气流与炉料进行传热传质的空间。炉型要适应原料然料条件,保证冶炼过程的顺行。 5.1.1炉型的发展过程 图5-所示原始形高炉炉型,由于当时工业不发达,高炉冶炼以人力、蓄力、风力、水力鼓风,鼓风能力很 弱,为了保证整个炉缸载面获得高温,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 在髙炉下部压碎而影响料柱透气性,故原始髙炉髙度很小;为了人力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外流速度,延长了烟气在炉内停留时间,起到切住炉内热量的作
高炉本体（2） 高炉本体包括高炉基础、钢结构、炉村、冷却装置，以及高炉炉型设计计算等。高炉的大小以高炉有效容积 （V有）表示；高炉有效容积和座数表明高炉车间的规模，高炉有效容积和炉型是高炉本体设计的基础。近代 高炉有效容积向大型化发展。目前，世界大型高炉有效容积已达到5000m3级，而炉型设计则向着大型横向发 展，H有／D值已近2.0左右。高炉本体结构的设计以及是否先进合理是实现优质、低耗、高产、长寿的先决条 件，也是高炉辅助系统装置的设计和选型的依据。高炉炉衬用耐火材料，已由单一的陶瓷质耐火材料，普遍地 过渡到陶瓷质和碳质耐火材料综合结构，也有采用高纯度Al2O3的刚玉砖和碳化硅砖；高炉冷却设备器件结构 亦在不断改进，软水冷却、纯水冷却在逐渐扩大其使用范围。由于炉体综合设计水平的提高，强化高炉炉龄已 可望达到十年或更长。高炉本体结构及其设计是高炉车间设计首先要解决的关键所在，必须慎重对待。 5.1高炉炉型 高炉是竖炉。高炉内部工作空间剖面的形状称为高炉炉型或称高炉内型。高炉问世二百多年来，随着人们对 产量的要求和原料燃料条件的改善，以及鼓风能力的提高，高炉炉型也在不断地演变和发展。 高炉冶炼的实质是上升的煤气流和下降炉料之间所进行的传热传质过程，因此必须提供燃料燃烧所必须的空 间，提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空间。炉型要适应原料燃料条件，保证冶炼过程的顺行。 5.1.1炉型的发展过程 图5－l所示原始形高炉炉型，由于当时工业不发达，高炉冶炼以人力、蓄力、风力、水力鼓风，鼓风能力很 弱，为了保证整个炉缸载面获得高温，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 在高炉下部压 碎而影响料柱透气性，故原始高炉高度很小；为了人力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外流速度，延长了烟气在炉内停留时间，起到切住炉内热量的作
用。因此,炉缸和炉喉直径小,炉身下部炉腹直径大,髙度小等等,是各国原始髙炉炉型的共同特点。 图5-1應始西炉型 1-中国2一习:l-英国 到 pL6300 2"222 g"24 26 图、-2近代炉妒型(1:50) 州高炉,v1000m5,H和/-3.06512一本钢高加,y42000n3,H/D-268 本南岛,v5:50m3,H“D=19 19世纪末叶,由于蒸汽鼓风机和焦炭的使用,炉顶装料装置逐步实现机械化,高炉内型趋向于扩大炉缸炉 喉直径,并向髙度方向发展,逐渐形成近代五段式高炉炉型。最初的五段式炉型,由于受德国的L.格留汉尔思 想的影响,基本上是瘦长型;德国、美国髙炉有段时间炉型都是瘦长型,由于冶炼效果并木理想,相对髙度又 逐渐有所降低 近代高炉,由于鼓风机能力进一步提髙,原料燃料处理更加精细,高炉炉型向着“大型横向”发展 50年代美国、英国大型高炉有效容积为1200m’以下,有效高度(H有)与炉腰直径(D)之比均3·2 36;到1981年全世界超过4000m3高炉已有20余座,它们的有效高度与炉腰直径之比为1.92~2.2。近代 高炉炉型见图3-2 51.2五段式高炉炉型 五段式高炉炉型见图5-3 (1)高炉有效容积和有效高度。高炉大钟下降位置的下线到铁口中心线间的距离称为髙炉有效髙度(H 有),对于无钟炉顶为流槽最低位置的下线到铁口中心线之间距离;在有效高度范围内,炉型所包括的空间称 为高炉有效容积(u)。我国曾对炉容做过系列设计,并习惯地规定,√u620m3为大型高炉,所以把高炉分为大、中、小型是因为每种类型炉容,在设计上
用。因此，炉缸和炉喉直径小，炉身下部炉腹直径大，高度小等等，是各国原始高炉炉型的共同特点。 19世纪末叶，由于蒸汽鼓风机和焦炭的使用，炉顶装料装置逐步实现机械化，高炉内型趋向于扩大炉缸炉 喉直径，并向高度方向发展，逐渐形成近代五段式高炉炉型。最初的五段式炉型，由于受德国的L．格留汉尔思 想的影响，基本上是瘦长型；德国、美国高炉有段时间炉型都是瘦长型，由于冶炼效果并木理想，相对高度又 逐渐有所降低。 近代高炉，由于鼓风机能力进一步提高，原料燃料处理更加精细，高炉炉型向着“大型横向”发展。 50年代美国、英国大型高炉有效容积为12O0m’以下，有效高度（H有）与炉腰直径（D）之比均 3·2～ 3· 6；到 1981年全世界超过4000m3高炉已有20余座，它们的有效高度与炉腰直径之比为1．92～2．2。近代 高炉炉型见图3－2。 5.1.2五段式高炉炉型 五段式高炉炉型见图5－3 （1）高炉有效容积和有效高度。高炉大钟下降位置的下线到铁口中心线间的距离称为高炉有效高度（H 有），对于无钟炉顶为流槽最低位置的下线到铁口中心线之间距离；在有效高度范围内，炉型所包括的空间称 为高炉有效容积（Vu）。我国曾对炉容做过系列设计，并习惯地规定，Vu＜100m3为小型高炉，Vu一255～ 620m3为中型高炉，Vu＞620m3为大型高炉，所以把高炉分为大、中、小型是因为每种类型炉容，在设计上
其某些参数的选取有共同之处。近代的vu>4000m3的高炉可谓巨型高炉了,其设计参数的选取与一般大型高 炉亦有差别 髙炉的有效髙度,对高炉內煤气与炉料之间传热传质过程亦有重大影响,增加有效高度,在相同的炉容和冶 炼强度的条件下,煤气流速和与炉料接触机会增加,有利于改善传热传质过程,有利于降低燃料消耗量;但过 分增加有效高度,料柱有效重量并不成比例增加,但对煤气的阻力却成比例增加,容易形成料拱,对炉料下降 不利,甚至破坏髙炉顺行。髙炉有效髙度应适应原料然料条件,诸如原料燃料强度、粒度及其均匀性等。冶炼 实践得到,高炉有效高度与有效容积有一定关系,但不是直线关系,当有效容积增加到一定值后,有效高度的 增加已不显著,统计得到图5-4所示曲线。 风口中心线 铁口中心线 图5-3我国高炉内型尺寸的表示方法 H-全高,mm;H一有效高度,mm;h-炉顶法兰盘至大钟下降位置的底面高度,mm h-炉喉高度,mmh4-炉身高度,mm;hs-炉腰高度,mmh2-炉腹高度,mm:h1-炉缸高 度,mm;h-死铁层高度,mm;h-铁口中心线至风口中心线的高度,mmth一铁口中心线至 渣口中心线的高度,mm;d-大钟直径,mmd1-炉喉直径,mmd-炉缸直径,mm;D-炉腰 直径,mmpa-炉腹角:一妒身角 F×1000m3 图5-4V与H关系 炉腰直径(D)与有效高度(H)之比(Hu/D)是表示高炉“矮胖”或“细长”的一个重要设计指标,在 我国大型高炉Hu/D=2.5~3.1,中型高炉为29~3.5小型高炉为3.7~4.5,随着有效容积的增加,这一比值在逐 渐降低,上海宝钢1号高炉有效容积4063m3,Hu/D=2.19,日本福山高炉有效容积4617m3,Hu/D=1.92
其某些参数的选取有共同之处。近代的Vu＞4000m3的高炉可谓巨型高炉了，其设计参数的选取与一般大型高 炉亦有差别。 高炉的有效高度，对高炉内煤气与炉料之间传热传质过程亦有重大影响，增加有效高度，在相同的炉容和冶 炼强度的条件下，煤气流速和与炉料接触机会增加，有利于改善传热传质过程，有利于降低燃料消耗量；但过 分增加有效高度，料柱有效重量并不成比例增加，但对煤气的阻力却成比例增加，容易形成料拱，对炉料下降 不利，甚至破坏高炉顺行。高炉有效高度应适应原料燃料条件，诸如原料燃料强度、粒度及其均匀性等。冶炼 实践得到，高炉有效高度与有效容积有一定关系，但不是直线关系，当有效容积增加到一定值后，有效高度的 增加已不显著，统计得到图5-4所示曲线。 炉腰直径（D）与有效高度（H）之比（Hu/D）是表示高炉“矮胖”或“细长”的一个重要设计指标，在 我国大型高炉Hu/D=2.5~3.1，中型高炉为2.9~3.5小型高炉为3.7~4.5，随着有效容积的增加，这一比值在逐 渐降低，上海宝钢1号高炉有效容积4063m3, Hu/D=2.19,日本福山高炉有效容积4617 m3 ，Hu/D=1.92
(2)炉缸。高炉炉型下部囻筒部分为炉缸,炉缸的上、中、下部位分别装有风口、渣口、铁口。炉缸下部 容积盛装液态渣铁,上部空间为风口的燃烧带。炉缸直径(d),截面积(A)应能保证一定数量的焦炭和喷吹 燃料的然烧,炉缸界面燃烧强度(t/m2h)是髙炉冶炼一个重要标志。燃料的燃烧强度,我囯强化髙炉曾达到 过1.5t/(mh),目前为1.0~1.25t/(mzh),国外高炉一般为1.0t/(m2h)左右 炉缸高度的确定,包括渣口高度(hz),风口高度(hf)的确定,以及风口安装尺寸(a)的确定。 铁口位于炉缸下水平面,铁口的数量依炉容或产量而定,一般u1000m3以下的高炉设置一个铁口 vu1500~3000m3,设置2~3个铁口;3000m3以下的高炉设置3~4个铁口;或以每个铁口日出铁量 1500~3000t设置铁口数量。原则上说,出铁口数量去上限,有利于高炉冶炼的强度。 渣口与铁口中心线的距离称为渣口高度(hz),它取决于原料条件,即渣量的大小。渣口过高,下渣量增 加,对维护铁口不利;渣口过低,渣中易带铁,而易损坏渣口;大、中形高炉渣口高度多为1.5~1.7 渣口高度的确定,还可以参展下式计算: b 4IP Ny. A Nrd (5-2) AhP GP h 127 NETo 式中h铁——两次出铁口之间,铁水面最大高度,m P——生铁产量,t; b—生铁产量波动系数,一般取值1.2; N—昼夜出铁次数; 铁水密度,可取值71m3 α——渣口以下炉缸容积利用系数,一般为0.55~0.6,炉容大,渣量大取低值 A——炉缸截面积,m3 d—炉缸直径,m。 小型高炉设置一个渣口,大中型高炉设置两个渣口,一般两个渣口高度差为100~200mm,也有设在一个 水平面上的。渣口直径一般为50~%60mm。当代巨型高炉设置多个铁口,而不设渣口;例如宝钢4063m3高 炉,设置4个铁口,交替连续出铁而不设置渣口
（2）炉缸。高炉炉型下部圆筒部分为炉缸，炉缸的上、中、下部位分别装有风口、渣口、铁口。炉缸下部 容积盛装液态渣铁，上部空间为风口的燃烧带。炉缸直径（d），截面积（A）应能保证一定数量的焦炭和喷吹 燃料的燃烧，炉缸界面燃烧强度（t/m2h）是高炉冶炼一个重要标志。燃料的燃烧强度，我国强化高炉曾达到 过1.5 t/（m2h）,目前为1.0~1.25 t/（m2h），国外高炉一般为1.0 t/（m2h）左右 炉缸高度的确定，包括渣口高度（hz），风口高度（hf）的确定，以及风口安装尺寸（a）的确定。 铁口位于炉缸下水平面，铁口的数量依炉容或产量而定，一般Vu1000m3以下的高炉设置一个铁口； Vu1500~3000 m3，设置2~3个铁口；3000 m3以下的高炉设置3~4个铁口；或以每个铁口日出铁量 1500~3000t设置铁口数量。原则上说，出铁口数量去上限，有利于高炉冶炼的强度。 渣口与铁口中心线的距离称为渣口高度（hz），它取决于原料条件，即渣量的大小。渣口过高，下渣量增 加，对维护铁口不利；渣口过低，渣中易带铁，而易损坏渣口；大、中形高炉渣口高度多为1.5~1.7. 渣口高度的确定，还可以参展下式计算： (5 — 1) （5 — 2） (5 — 3) 式中 h铁——两次出铁口之间，铁水面最大高度，m； P——生铁产量，t； b——生铁产量波动系数，一般取值1.2； N——昼夜出铁次数； ——铁水密度，可取值7.1t/m3 c——渣口以下炉缸容积利用系数，一般为0.55~0.6，炉容大，渣量大取低值； A——炉缸截面积，m3 d——炉缸直径，m。 小型高炉设置一个渣口，大中型高炉设置两个渣口，一般两个渣口高度差为100～200mm，也有设在一个 水平面上的。渣口直径一般为 。当代巨型高炉设置多个铁口，而不设渣口；例如宝钢 4063m3高 炉，设置 4个铁口，交替连续出铁而不设置渣口
铁口与风口中心线间的距离为风口高度(hf),风口与渣口的高度差应能保障容纳上渣量和一定的燃烧空 间。 h 式中k——渣口高度与风口高度之比,一般k=0.5~0.6,渣量大取低值; 风口数目(n)主要取决于炉容大小,与炉缸直径成正比,还与预定的冶炼强度有关。风口数目多有利于减 小风口间的“死料区”,改善煤气分布。确定风口数目有以下公式可供参考 中小型高炉 n=2d+1 (5-5) 大型高炉: n=2(d+2) 4000m3左右巨型高炉: (5-7) 式中d—炉缸直径, 风口数目亦可以用风口中心线在炉缸圆周上的距离s(m)计算 x取值于1.1~1.5之间,我国高炉设计曾经是小高炉取下限,大高炉取上限;日本设计的Vu4000m3以上巨 型高炉,s取值1.1m3。s值取下限,增加风口数目,有利于髙炉冶炼的强化。确定风口数目还应考虑到风口直 径与入炉风速。风口数目一般取偶数。 表5-1列出国内外不同炉容风口数目与距离情况 日本日本日本前苏联标 圹容(m)通用设计本钢首钢包钢鞍钢|福山福山水岛准设计 255 334|1002120018002025 2004419 3363 2700 声直径 42003900720080809700100009800138001240011000 风口数量 18 (个) 风口距离1.32 1021.621.411.521.431.141.081.081.44 (m)
铁口与风口中心线间的距离为风口高度（hf），风口与渣口的高度差应能保障容纳上渣量和一定的燃烧空 间。 （5 — 4） 式中 k——渣口高度与风口高度之比，一般k=0．5～0．6，渣量大取低值； 风口数目（n）主要取决于炉容大小，与炉缸直径成正比，还与预定的冶炼强度有关。风口数目多有利于减 小风口间的“死料区”，改善煤气分布。确定风口数目有以下公式可供参考； 中小型高炉： （5 — 5） 大型高炉： （5 — 6） 4000m3左右巨型高炉： （5 — 7） 式中 d —— 炉缸直径，m 风口数目亦可以用风口中心线在炉缸圆周上的距离s（m）计算： （5 — 8） 取值于1.1～1.5之间，我国高炉设计曾经是小高炉取下限，大高炉取上限；日本设计的Vu4000m3以上巨 型高炉，s取值1.1m3。s值取下限，增加风口数目，有利于高炉冶炼的强化。确定风口数目还应考虑到风口直 径与入炉风速。风口数目一般取偶数。 表5－1列出国内外不同炉容风口数目与距离情况
风口直径由出口风速决定,一般风口出口标态风速为100m/s以上,当前设计的u4000m′左右巨型高 炉,最高出口标志风速可达20om/s。风口直径亦可根据经验确定。 风口结构尺寸a取值0.35~05m,见表5-2。 5-2不同容积高炉风口结构尺寸 炉有效容积 a0.3035035035040405 炉缸高度,h1 铁口中心线到炉底砌砖表面之距离称死铁层厚度(ho),它的作用是防止渣铁、煤气对炉底的冲涮,稳定 渣铁温度。中小型高炉ho取值450~6o0mm,大高炉为1000mm以上,由于冶炼不断强化,增加死铁层厚 度,以便有效保护炉底,至关重要。u4000m3高炉,hO取值1.8~2.5mm (3)炉腹。炉腹在炉缸上部,呈倒截圆锥形。炉腹的形状适应该部位炉料已熔化滴落而引起的物料体积的 收缩,稳定下料速度。炉腹的存在对上部料柱而言,燃烧带向中心移动,可减弱煤气流的边缘效应,并使燃烧 带处于炉喉边缘的下方,有利于松动炉料,促进冶炼顺行。燃烧带产生的煤气量近似为鼓风量的1,4倍,理论燃 烧温度可达1800~2000C,气体体积激烈膨胀,炉腹的存在适应这一变化。炉腹的结构尺寸是炉腹高度 (h0)和炉腹角(a)。u1000m3以上大型高炉,炉腹高度取值3.0~3.6m,中小型高炉可以小些。炉腹过高, 有可能炉料尚未熔融就进入收缩段,易造成难行和悬料;炉腹过低则可能减弱炉腹应有的作用。炉腹角a-般取 值7s9o~83o,过大不利于煤气分布,过小使得炉腹部位对下降炉料阻力增加,不利于顺行。 (4)炉腰。炉腹上部的圆柱形空间是炉腰,是髙炉炉型直径最大部位。炉腰处恰是冶炼的软熔带,炉料透 气性在此处变坏,有炉腰存在扩大了该部位的橫冋空间,改善了通气条件。因此,当冶炼渣量大时,应适当扩 大炉腰直径 在炉型结构上,炉腰起着承上启下的作用,使得炉腹向炉身过渡来得平缓,减小死角。经验表明,炉腰髙度 (h3)对冶炼的影响不甚显著,设计一般取值于~3m之间,炉容大向上取值;设计中亦可调整h3值修定炉 容。 炉腰直径(D)与炉缸直径(d和炉腹角(a)、炉腹高度(hz)几何相关,并决定下部炉型的结构特点。大 型高炉D/d取值1.09~1.15,中型高炉1.15~1.25,小型高炉1.25~15, (5)炉身。炉身呈正截圆锥型,向下扩张以适应往下运动的炉料,因温度升高所产生体积的膨胀,有利于 减小炉料下降的摩擦阻力,避免形成料拱。炉身髙度(h4)占高炉有效髙度的50~60%,保障了煤气与炉料之间
风口直径由出口风速决定，一般风口出口标态风速为100m／s以上，当前设计的Vu4000m’左右巨型高 炉，最高出口标志风速可达200m／s。风口直径亦可根据经验确定。 风口结构尺寸a取值0.35～0.5m，见表5－2。 表5－2不同容积高炉风口结构尺寸 炉缸高度，h1 （5 — 9） 铁口中心线到炉底砌砖表面之距离称死铁层厚度（h0），它的作用是防止渣铁、煤气对炉底的冲涮，稳定 渣铁温度。中小型高炉h0取值 450～6O0mm，大高炉为 1000mm以上，由于冶炼不断强化，增加死铁层厚 度，以便有效保护炉底，至关重要。Vu4000m3高炉，h0取值1.8~2.5mm （3）炉腹。炉腹在炉缸上部，呈倒截圆锥形。炉腹的形状适应该部位炉料已熔化滴落而引起的物料体积的 收缩，稳定下料速度。炉腹的存在对上部料柱而言，燃烧带向中心移动，可减弱煤气流的边缘效应，并使燃烧 带处于炉喉边缘的下方，有利于松动炉料，促进冶炼顺行。燃烧带产生的煤气量近似为鼓风量的1.4倍，理论燃 烧温度可达1800～2000C，气体体积 激烈膨胀，炉腹的存在适应这一变化。炉腹的结构尺寸是炉腹高度 （h0）和炉腹角(a)。Vu1000m3以上大型高炉，炉腹高度取值3.0～3.6m，中小型高炉可以小些。炉腹过高， 有可能炉料尚未熔融就进入收缩段，易造成难行和悬料；炉腹过低则可能减弱炉腹应有的作用。炉腹角a一般取 值79o～83o，过大不利于煤气分布，过小使得炉腹部位对下降炉料阻力增加，不利于顺行。 （4）炉腰。炉腹上部的圆柱形空间是炉腰，是高炉炉型直径最大部位。炉腰处恰是冶炼的软熔带，炉料透 气性在此处变坏，有炉腰存在扩大了该部位的横向空间，改善了通气条件。因此，当冶炼渣量大时，应适当扩 大炉腰直径。 在炉型结构上，炉腰起着承上启下的作用，使得炉腹向炉身过渡来得平缓，减小死角。经验表明，炉腰高度 （h3）对冶炼的影响不甚显著，设计一般取值于l～3m之间，炉容大向上取值；设计中亦可调整h3值修定炉 容。 炉腰直径（D）与炉缸直径(d)和炉腹角（a）、炉腹高度（hz）几何相关，并决定下部炉型的结构特点。大 型高炉D/d取值1.09～1.15，中型高炉1．15～1．25，小型高炉1.25～1.5。 （5）炉身。炉身呈正截圆锥型，向下扩张以适应往下运动的炉料，因温度升高所产生体积的膨胀，有利于 减小炉料下降的摩擦阻力，避免形成料拱。炉身高度(h4)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(B)对炉料下降和炉身部位煤气流分布有重要影响,炉身角取小值时有利于 炉料下降,但易发展边缘煤气流,炉身角取大值时,有利于抑制边缘煤气流,但不利于炉料下降。 高炉炉型设计,炉身角取值于80.5σ~85.5σ之间。原料燃料条件好,炉身角可向大取值;相反,原料粉末 多,燃料强度差,炉身角向下取值;高炉冶炼强度高,风口喷吹量大,炉身角取小值;一般大髙炉炉身角取小 值,小高炉取大值。Wu4000~5000m3高炉P角取值为81030′左右,前苏联vu5580m3高炉。角取值 79042′7 (6)炉喉。炉喉呈圆柱型,它的作用是承接炉料,稳定料面,保证炉料分布合理。炉喉直径(d1)与炉腰 直径(D)、炉身角(門)、炉身高度(h4)几何相关,并决定了高炉上部炉型的结构特点。d1/D取值 于0.64~0.73之间。 钟式炉顶装料装置,大钟直径(dO)与炉喉间隙(d1-do)/2,对炉料堆尖在炉喉内的位置有较大影 响。间隙小,堆尖靠近炉墙,可抑制边缘煤气流;间隙大,堆尖远离炉墙,易促使边缘煤气流发展。间隙大小 应考虑到原料条件,矿石粉末多,适当扩大间隙。间隙取值大小还应考虑到β角大小,β角大,间隙值可取大 些,β角小,间隙值可取小一些。我国钟式炉顶间隙值见表5-3 表5-3不同炉容的炉喉间隙 有效积 100 250 600 1000 1500 2000 炉喉问隙(mm)500 550 600 800 950-1000 炉喉高度(h3)应能保证炉喉布料及其调节需要,一般为2~3m 5.1.3炉型设计与计算 高炉炉型设计的依据是单座高炉的生铁产量,由产量确定高炉有效容积。历史上曾有过将产量与有效髙度直 接联系起来,结果设计炉型都是依产量大小的相似形,这显然是不合理的;也曾有过以产量定炉缸截面积,在 焦比一定的条件下,炉缸单位面积的燃烧强度,便可以确定某一合适的数值,这样做虽然有一定的道理,但并 不全面。现在多数国家都是以产量和有效容积利用系数(列)来确定高炉有效容积,再以有效容积为基础,计 算其他尺寸 有关炉型的名词概念 设计炉型—按照设计尺寸砌筑的炉型; 操作炉型——高炉投产后,工作一段时间,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,它具有时间性、相对性
传热和传质过程的进行。炉身角（ ）对炉料下降和炉身部位煤气流分布有重要影响，炉身角取小值时有利于 炉料下降，但易发展边缘煤气流，炉身角取大值时，有利于抑制边缘煤气流，但不利于炉料下降。 高炉炉型设计，炉身角取值于80.5o～85.5o之间。原料燃料条件好，炉身角可向大取值；相反，原料粉末 多，燃料强度差，炉身角向下取值；高炉冶炼强度高，风口喷吹量大，炉身角取小值；一般大高炉炉身角取小 值，小高炉取大值。Vu4000～5000m3高炉 角取值为81o30’左右，前苏联Vu5580m3高炉。角取值 79o42’7”。 （6）炉喉。炉喉呈圆柱型，它的作用是承接炉料，稳定料面，保证炉料分布合理。炉喉直径（d1）与炉腰 直径（D）、炉身角（ ）、炉身高度（h4）几何相关，并决定了高炉上部炉型的结构特点。 d1／D取值 于 0 .64～0. 73之间。 钟式炉顶装料装置，大钟直径（d0）与炉喉间隙（d1－d0）／2，对炉料堆尖在炉喉内的位置有较大影 响。间隙小，堆尖靠近炉墙，可抑制边缘煤气流；间隙大，堆尖远离炉墙，易促使边缘煤气流发展。间隙大小 应考虑到原料条件，矿石粉末多，适当扩大间隙。间隙取值大小还应考虑到 角大小， 角大，间隙值可取大 些， 角小，间隙值可取小一些。我国钟式炉顶间隙值见表5—3. 表5－3 不同炉容的炉喉间隙 炉喉高度（h3）应能保证炉喉布料及其调节需要，一般为2~3m 5．1．3炉型设计与计算 高炉炉型设计的依据是单座高炉的生铁产量，由产量确定高炉有效容积。历史上曾有过将产量与有效高度直 接联系起来，结果设计炉型都是依产量大小的相似形，这显然是不合理的；也曾有过以产量定炉缸截面积，在 焦比一定的条件下，炉缸单位面积的燃烧强度，便可以确定某一合适的数值，这样做虽然有一定的道理，但并 不全面。现在多数国家都是以产量和有效容积利用系数（ ）来确定高炉有效容积，再以有效容积为基础，计 算其他尺寸。 有关炉型的名词概念： 设计炉型——按照设计尺寸砌筑的炉型； 操作炉型——高炉投产后，工作一段时间，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，它具有时间性、相对性
高炉冶炼是复杂的物理化学过程,设计的炉型必须适应冶炼过程的需要,设计炉型应能保证高炉-代获得稳 定的较高的产量,优质的产品,较低的能耗和一代长寿。高炉在一代冶炼过程中,其炉衬不断浸蚀,炉型不断 发生变化,炉型变化的程度和趋势与冶炼原料条件、操作制度有关,与炉村结构和耐火材料的性能有关,还与 冷却装置结构及冷却制度有关。髙炉冶炼实际上是长时间在操作炉型内进行。因此,掌握冶炼过程中炉型的变 化及其趋势,对设计合理炉型非常重要。高炉大修设计,应对前一代髙炉炉型做详细地调査和分析。新建厂矿 高炉设计,必须分析原料燃料条件、设备条件和操作条件。 高炉炉型设计一般都采用经验数据和经验公式,它具有一定的局限性,不能生硬套用,应做具体分析和修 正。介绍几种设计炉型方法 (1)比较法。由给定的产量确定炉容,根据建厂的冶炼条件,寻找条件相似,炉容相近,各项生产技术指 标较好的合理炉型做为设计的基础。首先确定几个主要设计参数,例如Hu D、d、a、β等,选择各部的比例关系做容积计算,并与已确定的炉容比较,经过几次修订参数和计算,确 定认为较为合理的炉型。这种方法对于大修和扩建比较合适。 (2)计算法Ⅰ。炉型的计算法即经验数据的统计法,对一些经济技术指标比较先进的高炉的炉型进行分析 和统计,得到炉型中某些主要尺寸与有效容积的关系式,以及各部尺寸间的关系式。计算时可选定某一关系 式,算出某一主要尺寸,再由冶炼条件炉型各部尺寸间的关系式做炉型计算,然后按要求炉容校核修定后确定 设计炉型 下面介绍一些经验公式,可做为设计参考使用 大型高炉 H (5-10) d=0327045 (5-11) 中型高炉 H.=40 06 (5-12) d=0564v 公式(5—10)、(5—11)适应于我国50~70年代。Wu为1000~2000m3高炉的基本情况。炉型 偏高,横向尺寸偏小;公式(5-12)、(5—13)基本适应于我国50~60年代中小型高炉状况。随着原料 条件的改善及其他冶炼条件的提高,高炉设计工作者应不断总结和对现有公式加以修正。随着富氧大喷吹技术 的发展,高炉炉型的发展及设计,应该是值得研究的一项课题 炉型计算例题:设计日产制钢铁P=4000t高炉一座
高炉冶炼是复杂的物理化学过程，设计的炉型必须适应冶炼过程的需要，设计炉型应能保证高炉一代获得稳 定的较高的产量，优质的产品，较低的能耗和一代长寿。高炉在一代冶炼过程中，其炉衬不断浸蚀，炉型不断 发生变化，炉型变化的程度和趋势与冶炼原料条件、操作制度有关，与炉村结构和耐火材料的性能有关，还与 冷却装置结构及冷却制度有关。高炉冶炼实际上是长时间在操作炉型内进行。因此，掌握冶炼过程中炉型的变 化及其趋势，对设计合理炉型非常重要。高炉大修设计，应对前一代高炉炉型做详细地调查和分析。新建厂矿 高炉设计，必须分析原料燃料条件、设备条件和操作条件。 高炉炉型设计一般都采用经验数据和经验公式，它具有一定的局限性，不能生硬套用，应做具体分析和修 正。介绍几种设计炉型方法。 （1）比较法。由给定的产量确定炉容，根据建厂的冶炼条件，寻找条件相似，炉容相近，各项生产技术指 标较好的合理炉型做为设计的基础。首先确定几个主要设计参数，例如Hu、 D、d、a、 等，选择各部的比例关系做容积计算，并与已确定的炉容比较，经过几次修订参数和计算，确 定认为较为合理的炉型。这种方法对于大修和扩建比较合适。 （2）计算法Ⅰ。炉型的计算法即经验数据的统计法，对一些经济技术指标比较先进的高炉的炉型进行分析 和统计，得到炉型中某些主要尺寸与有效容积的关系式，以及各部尺寸间的关系式。计算时可选定某一关系 式，算出某一主要尺寸，再由冶炼条件炉型各部尺寸间的关系式做炉型计算，然后按要求炉容校核修定后确定 设计炉型。 下面介绍一些经验公式，可做为设计参考使用。 大型高炉： （5 — 10） （5 — 11） 中型高炉： （5 — 12） （5 — 13） 公式（5 — 10）、（5 — 11）适应于我国 50～70年代。Vu为 1000～2000m3高炉的基本情况。炉型 偏高，横向尺寸偏小；公式（5 — 12）、（5 — 13）基本适应于我国50～60年代中小型高炉状况。随着原料 条件的改善及其他冶炼条件的提高，高炉设计工作者应不断总结和对现有公式加以修正。随着富氧大喷吹技术 的发展，高炉炉型的发展及设计，应该是值得研究的一项课题。 炉型计算例题：设计日产制钢铁P=4000t高炉一座
1)定容积 选定m=(md 4000 =2000m 2)炉缸尺寸: 炉缸直径: d=032y=032x2000=9786 取 炉缸高度 A.渣口高度 12x4000 =127 =165 9x06X71x98 取 h2=17/16m (两个渣口) B.风口高度 17 取 C.风口尺寸 取a=05m h =h是a=31105=3.6m 3)死铁层厚度 取b=12m 4)炉腰直径,炉腹角,炉腹高度 取D/d=1.13 则D=113×98=1107取D=11m 取a=8020 h2=(D-)k=1-98)kg80°20=352 则 35 校核
1） 定容积： 选定 2） 炉缸尺寸： 炉缸直径： 取 炉缸高度： A． 渣口高度： 取 （两个渣口） B．风口高度： 取 C．风口尺寸： 取a=0.5m 3） 死铁层厚度： 取 4） 炉腰直径，炉腹角，炉腹高度： 选取 D/d=1.13 则 取D=11m 取 则 取 校核 ：
2h22x35 58 11-95 a=8016 5)炉喉直径,炉喉高度,炉身角,炉身高度,炉腰高度 选取D=07 则d1=07×11=77取d1=77m 选取B=8430 则b=(D-d1)kB=(1-77g8430=1714 取h=17m 校核β 2,=2×17=103 D-d,11-77 尸=84°27 选取b=23m 选取HD=255 则B=255×11=2805取=28m 求=B-h-h2-h-b=28-36-35-17=23=16m 6)校核炉容 V=D2k=0785×982×36=27141m23 2=b2D 314 D以a x3512+1k98+982)=2975 v=Dh=0785×11x16 1242xm1x) 314 11×77+772)=117376m3 =ah=0785×772x23=10705m3 V=V1+v2+V3+V+vs =271412975-15198-11787610705=20067 误差
5）炉喉直径，炉喉高度，炉身角，炉身高度，炉腰高度： 选取 则 取 选取 则 取 =17m 校核 ： 选取 =2.3m 选取 则 取 求 6）校核炉容： 误差