年產(chǎn)量500萬噸高爐煉鐵車間設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 問題，使其壽命與高爐爐缸、爐底的壽命同步。我國已有數(shù)座大型高爐采用了磚壁一體化的薄壁內(nèi)襯技術(shù)。冷卻器取消了凸臺，消除了冷卻壁破損最薄弱的部位，而且冷卻壁熱面全部采用耐火材料保護，即所謂全覆蓋鑲磚冷卻壁。這種磚壁一體化的冷卻器是在第四代冷卻壁的基礎(chǔ)上優(yōu)化演變而來的，其內(nèi)襯厚度僅為150~250Inln。大型高爐爐腹、爐腰、爐身下部采用銅冷卻壁，爐身中部采用此種結(jié)構(gòu)，爐身上部設(shè)2—3段C型光面水冷壁，這應(yīng)是一種配置合理的長壽爐體結(jié)構(gòu)。（6）耐火材料高爐各個部位由于所處環(huán)境不同，選擇的耐火材料也不同。爐底和爐缸受高溫、化學(xué)侵蝕，靜壓和沖刷作用選用陶瓷杯爐底爐缸，本實用新型涉及一種高爐爐缸爐底內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，特別適用于1000m3級以上高爐爐缸爐底內(nèi)襯。本實用新型將導(dǎo)熱法和耐火材料法融為一體，采用熱壓碳磚—陶瓷杯組合爐缸爐底內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，爐底滿鋪大塊碳磚，其上部中心區(qū)域砌筑莫名磚，周邊區(qū)域砌筑熱壓碳磚；爐缸壁內(nèi)側(cè)由棕剛玉預(yù)制塊，外側(cè)由熱壓碳磚及大塊碳磚構(gòu)成，該爐缸爐底組合內(nèi)側(cè)能夠滿足高爐長壽的要求，其壽命達到或超過15年，經(jīng)濟效益顯著陶瓷杯爐底爐缸有高的荷重軟化溫度和較強的抗侵蝕性能和低導(dǎo)熱性，使其溫度等溫線集中在剛玉和莫來石爐襯中，碳磚的高導(dǎo)熱性又可將熱量很快傳出去，達到保護爐底的目的。爐缸受強烈的熱力作用，還有料柱壓力和崩料和坐料時的沖擊力，采用了炭質(zhì)內(nèi)襯。爐腰和爐身中下部受高溫煤氣流沖刷和熱沖擊，化學(xué)侵蝕，要采用導(dǎo)熱性好，高溫耐磨，抗侵蝕性能好的耐火材料，選用燒成鋁碳磚并加強冷卻。爐身上部受爐料的沖擊磨損，粉塵的沖刷和金屬蒸汽侵蝕，采用高鋁磚。爐喉采用爐喉鋼磚。（7）自動化檢測與控制自動化檢測是高爐壽命不可缺少的技術(shù)措施。爐缸爐底溫度在線監(jiān)控已成為監(jiān)控爐缸爐底侵蝕狀態(tài)的重要手段，也是建立爐缸爐底內(nèi)襯侵蝕數(shù)學(xué)模型所必要的條件。爐腰、爐腹、爐身下部區(qū)域，溫度、壓力的檢測為高爐操作者隨時掌握爐況提供了有效的參考。通過對冷卻水流量、溫度、壓力的檢測，可以計算得出熱流強度、熱負荷等參數(shù)，而且還可以監(jiān)控冷卻系統(tǒng)的運行狀況。爐喉固定測溫、爐頂攝像、煤氣在線自動分析、爐襯測厚等技術(shù)的應(yīng)用使高爐長壽又得到了進一步的保障、我國寶鋼、武鋼、首鋼、本鋼、湘鋼的大型高爐還引用了人工智能高爐冶煉專家系統(tǒng)，為延長高爐壽命創(chuàng)造了有力條件。（8）爐體維護技術(shù)用含軟物料護爐，是由于在高溫條件下還原生成的TIC、TIN或Ti（C、N）等高熔點化合物，沉積在爐缸爐底，對其形成保護層。我國高爐已成功應(yīng)用了含軟物料護爐技術(shù)，釩軟礦、含軟球團等護爐劑在高爐長壽實踐中都取得了很好的效果，采用分口噴吹含軟物料、含軟精粉炮泥護爐也正在研究試驗。應(yīng)該指出，高爐爐役末期，采用含軟物料護爐是延長高爐壽命的主要技術(shù)措施，但由于采用爐缸爐底內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的不同，開始護爐的時間也存在差異。首鋼3號高爐連續(xù)工作10年尚未進行護爐操作，這也從某種程度上證實了熱壓碳磚技術(shù)體系的合理性。我國高爐爐體快速修補技術(shù)已經(jīng)得到推廣應(yīng)用。爐襯遙控噴補、壓漿等爐襯修補技術(shù)已成為現(xiàn)階段延長高爐分口以上區(qū)域壽命的重要技術(shù)措施。微型冷卻器、冷卻壁水管再造等冷卻壁修復(fù)技術(shù)也日漸成熟。，水壓計算1）高爐爐體冷卻水帶出熱量估算Q=（+）1000000 =（24+1478）1000000 =953100Kcal/hj——風(fēng)口數(shù)目28個——高爐有效容積2817m32） 高爐熱負荷計算取平均水溫差△T=7OC表31爐體各部分水溫允許范圍（OC）部位爐身上部爐身下部爐腰爐腹風(fēng)口帶爐缸風(fēng)口大套風(fēng)口二套允許范圍（OC）10~148~127~127~103~545~67~83）水溫確定表32各部分給水壓部位供水主管爐體上部爐體下部風(fēng)口處水壓(Mpa)~~~4）爐體供水的水質(zhì)和水溫見表3—3表33進水溫度OC懸浮物暫時硬度35200mgN/110mgN/15）冷卻壁配管直徑與流速表34部位爐缸風(fēng)口處爐腹?fàn)t腰爐身風(fēng)口大套分口中套風(fēng)口小套管徑7070707070流速m/s為確保高爐生產(chǎn)穩(wěn)定、順行、安全、長壽，必須設(shè)置可靠的監(jiān)控裝置，包括爐體溫度監(jiān)控，爐襯耐材厚度監(jiān)控，冷卻元件、冷卻介質(zhì)的溫度監(jiān)測；冷卻水流量、壓力監(jiān)測；爐身壓力與壓差監(jiān)測；爐內(nèi)料面監(jiān)測系統(tǒng)。 高爐鋼結(jié)構(gòu)高爐鋼結(jié)構(gòu)包括：爐殼，支柱和框架，爐腰托盤，爐頂平臺，斜橋，熱風(fēng)爐及其送風(fēng)系統(tǒng)管道，除塵器及其煤氣系統(tǒng)管道，以及走梯、過橋、平臺等。高爐鋼結(jié)構(gòu)是保證高爐正常冶煉的重要設(shè)施。設(shè)計高爐鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮的主要因素是：（1）高爐是龐大的豎爐，設(shè)備層層疊疊，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮各種設(shè)備安裝、檢修、更換的可能性；要考慮到大型設(shè)備的運進運出，吊上吊下，臨時停放等可能性和方便。（2）高爐亦是高溫高壓發(fā)應(yīng)器，某些鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有高溫強度、耐磨性和可靠密封性。（3）運動裝置運動軌跡周圍，應(yīng)留下有足夠的凈空尺寸，并且要考慮到安裝允許的誤差和受理變形等因素。（4）對于支撐構(gòu)件，要認真分析載荷條件，做強度計算。主要載荷包括：工作中的凈載荷、動載荷、事故載荷（例如崩料、坐料引起的載荷），檢修、安裝時的附加載荷，以及外載荷（風(fēng)載、地震等）。（5）露天鋼結(jié)構(gòu)，揚塵點附近鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免積塵、積水。（6）合理設(shè)置走梯、過橋和平臺，方便操作，安全可靠。高爐本體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計高爐本體鋼結(jié)構(gòu)，主要是解決爐頂載荷、爐身載荷傳遞到爐基的方式方法，并且解決爐殼密封等。多年實踐的結(jié)果，目前高爐本體鋼結(jié)構(gòu)有大框架和爐缸支柱式、爐缸支柱式、爐缸爐身支柱式、爐體框架式、自主式。本設(shè)計采用爐缸爐身支柱式。爐頂框架、上料系統(tǒng)作用在爐頂框架上，傳遞到基礎(chǔ)；裝料設(shè)備和煤氣上升管等載荷，由爐殼傳遞至基礎(chǔ)。煤氣上升管和爐頂平臺亦裝有座圈和托座。由于取消了爐缸支柱，風(fēng)口平臺寬敞，爐前操作方便。（1）爐殼爐殼一般由鋼板制成，上至爐頂封板，下部坐落在高爐基礎(chǔ)之上，是不等裁面得圓筒體，他起著固定冷卻設(shè)備，保證高爐砌體牢固的作用，還承受并傳遞上部的載荷和高溫高壓。因此，爐殼必須有一定的強度。爐殼外形與爐襯和冷卻設(shè)備配置要相適應(yīng)。存在著轉(zhuǎn)折點，轉(zhuǎn)折點有減弱強度的作用。由于冷卻設(shè)備，爐殼需要開孔。折點和開孔應(yīng)避開在同一截面。爐缸下部折點應(yīng)在鐵口框以下100mm以下，爐腹折點應(yīng)在風(fēng)口大套邊緣以上大于100nun處。爐殼開口處需補焊加強板，從這一點考慮，應(yīng)采用插入式冷卻板，對爐殼強度損傷大，而冷卻壁則小。表35 高爐爐殼厚度高爐容積高爐結(jié)構(gòu)形式爐底風(fēng)口區(qū)爐腹?fàn)t腰爐身下部爐頂及爐喉爐身及其他部分2817m3爐體框架式36mm36mm32mm30mm28mm32mm24mm（2）爐體框架爐體框架由四根支柱組成，上至爐頂平臺，下至高爐基礎(chǔ)，與高爐中心稱對稱布置，在風(fēng)口平臺以上部分采用鋼結(jié)構(gòu)。有“工”字斷面，也有圓形斷面，圓筒內(nèi)灌以混凝土。風(fēng)口平臺以下部分可以是剛結(jié)構(gòu)，也可以猜用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（3）熱風(fēng)圍管為了不影響爐前作業(yè)，熱風(fēng)圍管都采用吊掛式。 1）熱風(fēng)圍管的直徑由以下計算： V=(4286 )/(24 3600)= dr=(4 )/2=式中——熱風(fēng)圍管內(nèi)徑，m——氣體實際狀態(tài)下的體積流量，/s——氣體實際狀態(tài)下的流速，m/實際狀態(tài)下流量可由高爐配料計算得到；實際狀態(tài)下流速一般為25~35m/s。2）風(fēng)口直徑，根據(jù)風(fēng)速計算：d=4pv/24 3600 Nw=——日產(chǎn)鐵量 7042T ——風(fēng)口數(shù)目取28————風(fēng)流速m/s取120m/s高爐基礎(chǔ)是高爐下部的承重結(jié)構(gòu)，他的作用是將高爐全部載荷均勻地傳遞到地基。高爐基礎(chǔ)由埋在地下的基座和地面上的基敦組成。對高爐基礎(chǔ)的要求：（1）高爐基礎(chǔ)應(yīng)把高爐全部載荷均勻地傳遞給地基，不發(fā)生沉陷和不均勻地沉陷。高爐基礎(chǔ)下沉引起高爐鋼結(jié)構(gòu)變形，管路破裂；不均勻下沉將引起高爐傾斜，破壞爐頂正常布料，嚴重時不能正常生產(chǎn)。高爐總體設(shè)計，對基礎(chǔ)的下沉量和傾斜率都有嚴格要求。（2）具有一定的耐熱能力。一般混凝土只能在1500C以下工作，2500C便有開裂，4000C時失去強度，鋼筋混凝土7000C時失去強度。過去由于沒有耐熱混凝土基敦和風(fēng)冷爐底設(shè)施；爐底破壞損到一定程度后，常引起基礎(chǔ)破壞，甚至爆炸。采用風(fēng)冷和水冷爐底及耐熱基敦后，可以保證高爐基礎(chǔ)很好工作。基敦斷面為圓形，直徑與爐底相同，~，設(shè)計上海可以利用基敦高度調(diào)節(jié)鐵口標(biāo)高。（3）基座它是基礎(chǔ)的承重部分，底面積A——爐基高爐及附屬設(shè)備的總重t=(4~6)VuS——地層允許承載力，基座直徑：d=基座厚度由所承受的力矩計算，結(jié)合水文地質(zhì)條件和冰凍線綜合情況確定。，如果過小，基礎(chǔ)面積將過大，厚度也增加，使基礎(chǔ)過于龐大。，視土層厚度，處理方法有墊層，打樁，沉箱等。4 爐頂裝料制度 整個系統(tǒng)共包括原燃料、槽下配料、五鐘爐頂、熱風(fēng)爐、凈環(huán)、濁環(huán)、渣處理、TRT子系統(tǒng)。主要設(shè)備為1200m3高爐二座、頂燃式熱風(fēng)爐三座、爐頂為并罐式無料鐘結(jié)構(gòu)。本設(shè)計的上料過程通過自動化完成，應(yīng)用兩級自動化控制實現(xiàn)高爐的自動化控制。整個高爐基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)由電氣和儀表系統(tǒng)組成，主要功能完成對從原燃料上料、槽下配料、無料爐頂布料、煤粉制備噴吹以及爐體水冷和凈環(huán)、濁環(huán)系統(tǒng)等生產(chǎn)過程進行數(shù)據(jù)采集、順序控制、連續(xù)控制、監(jiān)控操作、人機對話和數(shù)據(jù)通信（包括接受過程自動化系統(tǒng)的設(shè)定值和發(fā)送實際過程數(shù)據(jù)給過程自動化系統(tǒng)）。 并罐式無鐘爐頂裝料設(shè)備圖41并罐式無鐘爐頂裝置示意圖1— 動受料漏斗 ； 2—上封密閥； 3—均壓發(fā)散系統(tǒng)； 4—稱量料罐； 5—料罐稱量； 6—截流閥； 7—下密封閥； 8—眼鏡閥； 9—中心喉管； 10—氣密箱；11— 氣密箱冷卻系統(tǒng)； 12—旋轉(zhuǎn)溜槽； 13—溜槽更換轉(zhuǎn)換。并罐式無鐘爐頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)見圖41。主要由受料漏斗、稱量料罐、中心喉管、氣密箱、旋轉(zhuǎn)溜槽等五部分組成。 受料漏斗有帶翻版的固定式和帶輪子可左右移動的活動式受料漏斗兩種。帶翻版的固定式受料漏斗通過翻版來控制向哪個稱量料罐卸料。帶有輪子的受料漏斗，可沿滑軌左右移動，將爐料卸到任意一個稱量料罐。 稱量料罐有兩個，其作用是接受和貯存爐料，內(nèi)壁有耐磨襯板加以保護。在稱量料罐上口設(shè)有上密封閥，可以在稱量料罐內(nèi)爐料裝入高爐時，密封住高爐內(nèi)煤氣。在稱量料罐下口設(shè)有下截流閥和下密封閥，下截流閥在關(guān)閉狀態(tài)時鎖住爐料，避免下密封閥被爐料磨損，在開啟狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)其開度，可以控制下料速度，下密封閥的作用是當(dāng)受料漏斗內(nèi)爐料裝入稱量料罐時，密封住高爐內(nèi)煤氣。 料罐材質(zhì)系有壓力容積材質(zhì)焊接而成。內(nèi)壁設(shè)有耐磨襯板，退火后的硬度HRC=45，淬火后的硬度HRC=57~60。其化學(xué)成分見表42。表42 襯板材質(zhì)化學(xué)成分元素CSiMnPSCrMo含量/%~14~ 中心喉管上面設(shè)有一叉形管和兩個稱量料罐相連，為了防止?fàn)t料磨損內(nèi)壁，在叉形管和中心喉管連接處，焊上一定高度的擋板，用死料層保護襯板。中心喉管的高度應(yīng)盡量長一些，一般是其直徑的兩倍以上，以免爐料偏行，中心喉管內(nèi)徑應(yīng)盡可能小，但要滿足下料速度，并且又不會引起卡料。 中心喉管是無料鐘爐頂中爐料唯一通道，又是工作的爐喉部位，因此必須是耐高溫、耐磨損、壽命要長，所以在中心喉管內(nèi)壁焊接特殊的硬質(zhì)合金A45合金。其化學(xué)成分見表43。表43 硬質(zhì)合金化學(xué)成分元素CCrMoWNbV含量/% 旋轉(zhuǎn)溜槽為半圓形的長度為3~，旋轉(zhuǎn)溜槽本體由耐熱鋼（ZGCrgsi2）鑄成上襯有魚鱗狀襯板。魚鱗狀襯板上堆焊8mm厚的耐熱耐磨合金材料。旋轉(zhuǎn)溜槽可以完成兩個動作，一是繞高爐中心線的旋轉(zhuǎn)運動，二是在垂直平面內(nèi)可以改變溜槽的傾角，其傳動機構(gòu)在氣密箱內(nèi)。 表4本體一般為耐熱合金鑄鋼件，能在6000C下正常工作。旋轉(zhuǎn)溜槽襯板材質(zhì)的化學(xué)成分見表44。表44 襯板材質(zhì)化學(xué)成分元素CMnCrMoNiSP最高硬度最低硬度含量/%≥≥03≤≤400HB340HB 無料鐘爐頂過程的操作程序是：當(dāng)稱量料罐需要裝料時，受料漏斗移動到該稱量料罐上面，打開稱量料罐的放散閥放散，然后再打開上密封閥，爐料裝入稱量料罐后，關(guān)閉上密封閥和放散閥。為了減少下密封閥的壓力差，打開均壓閥，使稱量料罐內(nèi)沖入均壓煤氣。當(dāng)探尺發(fā)出裝料入爐的信號時，打開下密封閥，同時給旋轉(zhuǎn)溜槽信號，當(dāng)旋轉(zhuǎn)溜槽轉(zhuǎn)到預(yù)定布料的位置時，打開截流閥，爐料按預(yù)定的布料方式向爐內(nèi)布料。截流閥開度的大小不同可獲得不同的料流速度，一般是卸球團礦時開度的，卸燒結(jié)礦時開度大些，卸焦炭時開度最大。當(dāng)稱量料罐發(fā)出“料孔”信號時，先完全打開截流閥，然后再關(guān)閉，防止卡料，而后再關(guān)閉下密封閥，同時當(dāng)旋轉(zhuǎn)溜槽轉(zhuǎn)到停機位置時停止旋轉(zhuǎn)，如此反復(fù)。并罐式無鐘爐頂裝料設(shè)備的優(yōu)點：（1）布料理想，調(diào)劑靈活。旋轉(zhuǎn)溜槽既可作圓周方向上旋轉(zhuǎn)，又能改變傾角，從理論上講，爐喉截面上的任何一點都可以布有爐料，兩種運動形式既可獨立進行，又可復(fù)合在一起，故裝料形式是極為靈活的。（2）設(shè)備總高度較低，大約為鐘式爐頂高度的三分之二。它取消了龐大笨重而又要求精密加工的部件，代之以積木式的部件，解決了制造、運輸、安裝、維修和更換方面的困難。（3）無爐頂用上、下密封閥密封，密封面積大為減小，并且密封不與爐料接觸，因而密封性好，能承受高壓操作。（4）兩個稱量料罐交替工作，當(dāng)一個稱量