高炉炼铁生产工艺.2021完整版PPT课件.ppt

1、高炉炼铁生产工艺高炉炼铁生产工艺高炉炼铁生产工艺流程高炉炼铁生产工艺流程 高炉炼铁是用还原剂（焦炭、煤等）在高温下将高炉炼铁是用还原剂（焦炭、煤等）在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态生铁的过程。铁矿石或含铁原料还原成液态生铁的过程。 高炉炼铁系统组成由高炉本体、供料系统、上料高炉炼铁系统组成由高炉本体、供料系统、上料系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统、系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统、喷煤系统组成。喷煤系统组成。1 1、高炉本体系统、高炉本体系统（1 1）高炉内型）高炉内型 高炉本体是冶炼生铁的主体设备，它是由耐火材高炉本体是冶炼生铁的主体设备，它是由耐火材料砌筑的竖立式圆

2、筒形炉体，最外层是由钢板制料砌筑的竖立式圆筒形炉体，最外层是由钢板制成的炉壳，在炉壳和耐火材料之间有冷却设备。成的炉壳，在炉壳和耐火材料之间有冷却设备。 五段式高炉内型如下图。五段式高炉内型如下图。（2）高炉冶炼的基本过程）高炉冶炼的基本过程 高炉生产过程就是将铁矿石在高温下冶炼成生铁高炉生产过程就是将铁矿石在高温下冶炼成生铁的过程。全过程是在炉料自上而下、煤气自下而的过程。全过程是在炉料自上而下、煤气自下而上的运动、相互接触过程中完成的。上的运动、相互接触过程中完成的。 高炉生产所用的原料是含铁的矿石包括烧结矿、高炉生产所用的原料是含铁的矿石包括烧结矿、球团矿和天然富矿石；燃料主要是焦炭；辅

3、助原球团矿和天然富矿石；燃料主要是焦炭；辅助原料为熔剂和洗炉剂等。通过上料系统和炉顶装料料为熔剂和洗炉剂等。通过上料系统和炉顶装料系统按一定料批、装入顺序从炉顶装入炉内，从系统按一定料批、装入顺序从炉顶装入炉内，从风口鼓入经热风炉加热到风口鼓入经热风炉加热到10001300的热风，的热风，炉料中的焦炭在风口前与鼓入热风中的氧发生燃炉料中的焦炭在风口前与鼓入热风中的氧发生燃烧反应，产生高温和还原性气体，这些还原性气烧反应，产生高温和还原性气体，这些还原性气体在上升过程中加热缓慢下行的炉料，并将铁矿体在上升过程中加热缓慢下行的炉料，并将铁矿石中的铁氧化物还原成为金属铁石中的铁氧化物还原成为金属铁高

4、炉炼铁工艺流程高炉炼铁工艺流程 矿石温度升高到软化温度后，已熔融部分的液滴矿石温度升高到软化温度后，已熔融部分的液滴向下滴落，矿石中未被还原的成分形成熔渣，实向下滴落，矿石中未被还原的成分形成熔渣，实现渣铁分离。已熔化的渣铁聚集于炉缸内，发生现渣铁分离。已熔化的渣铁聚集于炉缸内，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点，诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点，定期从炉内排放熔渣和铁水。上升的高炉煤气流，定期从炉内排放熔渣和铁水。上升的高炉煤气流，由于将能量（热能和化学能）传递给炉料而温度由于将能量（热能和化学能）传递给炉料而温度逐渐降低，最终形成高炉煤气从炉顶导出管排出。逐渐降低，最

5、终形成高炉煤气从炉顶导出管排出。整个过程取决于风口前焦炭的燃烧，上升煤气流整个过程取决于风口前焦炭的燃烧，上升煤气流与下行炉料间进行的一系列的传热、传质以及干与下行炉料间进行的一系列的传热、传质以及干燥、蒸发、挥发、分解、还原、软熔、造渣、渗燥、蒸发、挥发、分解、还原、软熔、造渣、渗碳、脱硫等物理化学变化。因此，高炉实质是一碳、脱硫等物理化学变化。因此，高炉实质是一个炉料下行、煤气上升两个逆向流运动的反应器。个炉料下行、煤气上升两个逆向流运动的反应器。 1）高炉冶炼过程的五带）高炉冶炼过程的五带 高炉冶炼过程可分为五个主要区域，这五个区域高炉冶炼过程可分为五个主要区域，这五个区域称为五带或五层

6、，即：块状带、软熔带、滴落带、称为五带或五层，即：块状带、软熔带、滴落带、风口带及渣铁带（渣铁存储区）。在下行的炉料风口带及渣铁带（渣铁存储区）。在下行的炉料与上升的煤气流相向运动的过程中，原料的吸热、与上升的煤气流相向运动的过程中，原料的吸热、熔化、还原、渣铁的形成、各种热交换等在五个熔化、还原、渣铁的形成、各种热交换等在五个区域中依次进行。区域中依次进行。 块状带：块状带： 炉料以块状存在的区域。在炉内料柱的上部，矿炉料以块状存在的区域。在炉内料柱的上部，矿石与焦炭始终保持着明显的固态层次而缓缓下行，石与焦炭始终保持着明显的固态层次而缓缓下行，但层状逐渐趋于水平，且厚度也逐渐变薄。但层状逐

7、渐趋于水平，且厚度也逐渐变薄。 软熔带：软熔带： 炉料由开始软化到软化终了的区域。此区域是由炉料由开始软化到软化终了的区域。此区域是由许多固态焦炭层和粘结在一起的半熔融的矿石层许多固态焦炭层和粘结在一起的半熔融的矿石层组成，焦炭与矿石相间层次分明。由于矿石呈软组成，焦炭与矿石相间层次分明。由于矿石呈软熔状透气性极差，上升的煤气流主要从像窗口一熔状透气性极差，上升的煤气流主要从像窗口一样的焦炭层通过，因此又称其为样的焦炭层通过，因此又称其为“焦窗焦窗”。软熔。软熔带的上缘是软化线，即矿石开始软化的温度；下带的上缘是软化线，即矿石开始软化的温度；下缘是熔化线，即矿石熔化的温度，它和矿石的软缘是熔化

8、线，即矿石熔化的温度，它和矿石的软熔温度区间相一致；其最高部位称为软熔带顶部，熔温度区间相一致；其最高部位称为软熔带顶部，其最低部位与炉墙相连接，称为软熔带的根部。其最低部位与炉墙相连接，称为软熔带的根部。 滴落带：滴落带： 矿石熔化后呈液滴状滴落的区域，它位于软熔带矿石熔化后呈液滴状滴落的区域，它位于软熔带之下，矿石熔化后形成的渣铁像雨滴一样穿过固之下，矿石熔化后形成的渣铁像雨滴一样穿过固态焦炭层而滴落进入炉缸。态焦炭层而滴落进入炉缸。 风口带：风口带： 即风口前端的区域。风口前的焦炭受到鼓风动能即风口前端的区域。风口前的焦炭受到鼓风动能的作用在剧烈地回旋运动中燃烧，形成一个半的作用在剧烈地

9、回旋运动中燃烧，形成一个半空状态的焦炭回旋区，这个小区域是高炉中唯空状态的焦炭回旋区，这个小区域是高炉中唯一存在的氧化性气氛的区域。一存在的氧化性气氛的区域。 渣铁带（渣铁存贮区）：渣铁带（渣铁存贮区）： 液体渣铁贮存的区域，位于炉缸的下部，主要是液体渣铁贮存的区域，位于炉缸的下部，主要是液态渣铁以及浸入其中的焦炭。铁滴穿过渣层液态渣铁以及浸入其中的焦炭。铁滴穿过渣层以及渣铁界面后最终完成必要的渣铁反应，得以及渣铁界面后最终完成必要的渣铁反应，得到合格的生铁。到合格的生铁。高炉内五带示意图高炉内五带示意图（3）炉衬破损机理）炉衬破损机理 1）炉底）炉底 根据高炉停炉大修前炉底破损状况和生产中炉

10、底根据高炉停炉大修前炉底破损状况和生产中炉底温度等检测结果知道，炉底破损分两个阶段，初温度等检测结果知道，炉底破损分两个阶段，初期是铁水渗入将砖漂浮而形成锅底形深坑，第二期是铁水渗入将砖漂浮而形成锅底形深坑，第二阶段是熔结层形成后的化学侵蚀。阶段是熔结层形成后的化学侵蚀。 铁水渗入的条件：一是炉底砌砖承受着液体渣铁水渗入的条件：一是炉底砌砖承受着液体渣铁、煤气压力、料柱重量的铁、煤气压力、料柱重量的1012%；二是砌砖；二是砌砖存在砖缝和裂缝。存在砖缝和裂缝。 炉底坑下的砖衬在长期的高温高压下，部分软炉底坑下的砖衬在长期的高温高压下，部分软化重新结晶，形成熔结层。化重新结晶，形成熔结层。 熔结

11、层中砖与砖已烧结成一个整体，能抵抗铁水熔结层中砖与砖已烧结成一个整体，能抵抗铁水的渗入，并且坑底面的铁水温度也较低，砖缝已的渗入，并且坑底面的铁水温度也较低，砖缝已不再是铁水渗入的薄弱环节，这时炉衬损坏的主不再是铁水渗入的薄弱环节，这时炉衬损坏的主要原因转化为铁水中的碳将砖中二氧化硅还原成要原因转化为铁水中的碳将砖中二氧化硅还原成硅，并被铁水所吸收的化学侵蚀。硅，并被铁水所吸收的化学侵蚀。 生产实践表明：采用炉底冷却的大高炉炉底侵蚀生产实践表明：采用炉底冷却的大高炉炉底侵蚀深度约深度约12m，而没有炉底冷却的高炉侵蚀深度，而没有炉底冷却的高炉侵蚀深度可达可达45m。 从炉底破损机理看出，影响炉

12、底寿命的因素：首从炉底破损机理看出，影响炉底寿命的因素：首先是它承受的高压，其次是高温，再次是铁水和先是它承受的高压，其次是高温，再次是铁水和渣水在出铁时的流动对炉底的冲刷，炉底的砖衬渣水在出铁时的流动对炉底的冲刷，炉底的砖衬在加热过程中产生温度应力引起砖层开裂，此外在加热过程中产生温度应力引起砖层开裂，此外在高温下渣铁也对砖衬有化学侵蚀作用，特别是在高温下渣铁也对砖衬有化学侵蚀作用，特别是渣液的侵蚀更为严重。渣液的侵蚀更为严重。 2）炉缸）炉缸 炉缸下部是盛渣铁液的地方，且周期地进行聚积炉缸下部是盛渣铁液的地方，且周期地进行聚积和排出，所以渣铁的流动、炉内渣铁液面的升降，和排出，所以渣铁的流

13、动、炉内渣铁液面的升降，大量的煤气流等高温流体对炉衬的冲刷是主要的大量的煤气流等高温流体对炉衬的冲刷是主要的破坏因素，特别是铁口附近的炉衬是冲刷最厉害破坏因素，特别是铁口附近的炉衬是冲刷最厉害的部位。高炉炉渣偏碱性而常用的耐火砖偏酸性，的部位。高炉炉渣偏碱性而常用的耐火砖偏酸性，故在高温下化学性渣化，对炉缸砖衬是一个重要故在高温下化学性渣化，对炉缸砖衬是一个重要的破坏因素。整个高炉的最高温度区域是炉缸上的破坏因素。整个高炉的最高温度区域是炉缸上部的风口带，此处炉衬内表面温度高达部的风口带，此处炉衬内表面温度高达13001900，所以砖衬的耐高温性能和相应的，所以砖衬的耐高温性能和相应的冷却措施

14、都是非常重要的。炉缸部位受的压力虽冷却措施都是非常重要的。炉缸部位受的压力虽不算很大，但它是难以对付的侧向压力，故仍然不算很大，但它是难以对付的侧向压力，故仍然不可忽视。不可忽视。 3）炉腹）炉腹 此处距风口带近，故高温热应力作用很大。由于此处距风口带近，故高温热应力作用很大。由于炉腹倾斜故受着料柱压力和崩料、坐料时冲击力炉腹倾斜故受着料柱压力和崩料、坐料时冲击力的影响。另外还承受初渣的化学侵蚀。由于初渣的影响。另外还承受初渣的化学侵蚀。由于初渣中中FeO、MnO以及自由以及自由CaO含量较高，并且含量较高，并且FeO、MnO、CaO与砖衬中的与砖衬中的SiO2反应，生产低熔点化反应，生产低熔

15、点化合物，使砖衬表面软熔，在液态渣铁和煤气流的合物，使砖衬表面软熔，在液态渣铁和煤气流的冲刷下而脱落。往往开炉不久这部分炉衬便被完冲刷下而脱落。往往开炉不久这部分炉衬便被完全侵蚀掉，而是靠冷却壁上的渣皮维持生产。全侵蚀掉，而是靠冷却壁上的渣皮维持生产。 4）炉身）炉身 炉身中下部温度较高，热应力的影响较大，同炉身中下部温度较高，热应力的影响较大，同时也受到初渣的化学侵蚀以及碱金属和锌的化学时也受到初渣的化学侵蚀以及碱金属和锌的化学侵蚀。侵蚀。 炉料中的碱金属和锌，一般以盐类存在，进入高炉料中的碱金属和锌，一般以盐类存在，进入高炉后在高温下分解为氧化物，在高炉下部被还原炉后在高温下分解为氧化物，

16、在高炉下部被还原为金属钾、钠、锌，并挥发随煤气上升，在上升为金属钾、钠、锌，并挥发随煤气上升，在上升过程中又被氧化为过程中又被氧化为K2O、Na2O、ZnO，部分氧化，部分氧化物沉积到炉料上再循环，部分沉积在炉衬上，还物沉积到炉料上再循环，部分沉积在炉衬上，还有一部分随煤气排出炉外，这就是碱循环。沉积有一部分随煤气排出炉外，这就是碱循环。沉积在炉衬上的这部分碱金属和锌的氧化物与炉衬中在炉衬上的这部分碱金属和锌的氧化物与炉衬中的的Al2O3、SiO2反应生成低熔点的硅铝酸盐，使反应生成低熔点的硅铝酸盐，使炉衬软熔并被冲刷而损坏。炉衬软熔并被冲刷而损坏。 碳素沉积也是炉身部位炉衬损坏的一个原因。碳

17、素沉积也是炉身部位炉衬损坏的一个原因。碳素沉积反应（碳素沉积反应（2CO=CO2+C）在）在400700之之间进行最快，而整个炉身的炉衬却正好处于这一间进行最快，而整个炉身的炉衬却正好处于这一温度范围。温度范围。 当碳素沉积在砖缝和裂缝中时，在长期的高温影当碳素沉积在砖缝和裂缝中时，在长期的高温影响下，会改变结晶状态，体积增大，胀坏砖衬，响下，会改变结晶状态，体积增大，胀坏砖衬，这对强度较差的耐火砖和泥浆不饱满的炉衬来说，这对强度较差的耐火砖和泥浆不饱满的炉衬来说，作用更为明显。在炉身上部，炉料比较坚硬，下作用更为明显。在炉身上部，炉料比较坚硬，下降炉料的磨损和夹带着大量炉尘的高速煤气流的降炉

18、料的磨损和夹带着大量炉尘的高速煤气流的冲刷是这部位炉衬损坏的主要原因。炉身部位是冲刷是这部位炉衬损坏的主要原因。炉身部位是整个高炉的薄弱环节，这里的工作条件比下部好，整个高炉的薄弱环节，这里的工作条件比下部好，但由于没有渣皮保护，寿命反而较短。但由于没有渣皮保护，寿命反而较短。 5）炉喉）炉喉 炉喉受到炉料落下时的撞击作用，故都用金属保炉喉受到炉料落下时的撞击作用，故都用金属保护板加以保护，又称炉喉钢砖，但它仍会在高温护板加以保护，又称炉喉钢砖，但它仍会在高温下失去强度和由于温度分布不均匀而产生热变形，下失去强度和由于温度分布不均匀而产生热变形，炉内煤气流频繁变化时损坏更为严重。炉内煤气流频繁

19、变化时损坏更为严重。 高炉内衬破损实例高炉内衬破损实例 6）最终决定炉衬寿命的因素有：）最终决定炉衬寿命的因素有： 1）炉衬质量，是决定炉衬寿命的关键因素，如耐）炉衬质量，是决定炉衬寿命的关键因素，如耐火砖的化学成分、物理性质、外形公差等。火砖的化学成分、物理性质、外形公差等。 2）砌筑质量，砌缝大小及是否均匀，膨胀缝是否）砌筑质量，砌缝大小及是否均匀，膨胀缝是否合理，填料是否填实等。合理，填料是否填实等。 3）操作因素，如开炉时的烘炉质量，正常操作时）操作因素，如开炉时的烘炉质量，正常操作时各项操作制度是否稳定、合理。各项操作制度是否稳定、合理。 4）炉型结构尺寸是否合理，如炉身角、炉腹角等

20、。）炉型结构尺寸是否合理，如炉身角、炉腹角等。 另一方面高炉内也存在着保护炉衬的因素，如合另一方面高炉内也存在着保护炉衬的因素，如合理的冷却设备、渣皮的形成、炉壳的存在，都有理的冷却设备、渣皮的形成、炉壳的存在，都有助于炉衬的保护，减弱了高温热应力的破坏。助于炉衬的保护，减弱了高温热应力的破坏。 （4）高炉炉衬砌筑）高炉炉衬砌筑 1）炉底。）炉底。 有全陶瓷质、全碳砖和综合炉底三种结构形式。有全陶瓷质、全碳砖和综合炉底三种结构形式。 高炉炉底的设计主要着眼于传热学，使用碳砖高炉炉底的设计主要着眼于传热学，使用碳砖并结合冷却，出现了永久型炉底，即综合炉底和并结合冷却，出现了永久型炉底，即综合炉底

21、和全碳砖炉底。靠散热的办法，在炉底及早形成一全碳砖炉底。靠散热的办法，在炉底及早形成一个熔结层，使侵蚀限制在此范围。实质是用铁水个熔结层，使侵蚀限制在此范围。实质是用铁水的凝固温度（一般为的凝固温度（一般为1150）的等温线（或面）的等温线（或面）筑成一道挡铁墙。高炉开炉后，随着铁水侵蚀线筑成一道挡铁墙。高炉开炉后，随着铁水侵蚀线的下移，的下移，1150等温线也下移，但前者移动快，等温线也下移，但前者移动快，最后二者重合，炉底形成了稳定的最后二者重合，炉底形成了稳定的“铁壳铁壳”保护保护层。只要热平衡不被破坏，保护层会层。只要热平衡不被破坏，保护层会“永久永久”保保持下去。持下去。 较合理的是

22、带炉底冷却的综合炉底，它在基墩较合理的是带炉底冷却的综合炉底，它在基墩上面是水冷（风冷）管碳捣层上平砌上面是水冷（风冷）管碳捣层上平砌45层或立层或立砌碳砖，再上面周围是环砌的碳砖直到渣口之下，砌碳砖，再上面周围是环砌的碳砖直到渣口之下，而中心是立砌着的高铝砖或粘土砖。环砌着的碳而中心是立砌着的高铝砖或粘土砖。环砌着的碳砖和中心高铝砖多为咬砌，而高铝砖的膨胀率高砖和中心高铝砖多为咬砌，而高铝砖的膨胀率高于碳砖，致使碳砖被顶起，引起上下层间的缝隙于碳砖，致使碳砖被顶起，引起上下层间的缝隙张开，铁水和煤气更易侵入，应改为正台阶或平张开，铁水和煤气更易侵入，应改为正台阶或平砌式的方法砌筑。根据不同部

23、位采用不同性能的砌式的方法砌筑。根据不同部位采用不同性能的碳砖。铁口以下容易受到严重侵蚀的部位用抗渗碳砖。铁口以下容易受到严重侵蚀的部位用抗渗透性特好的微孔碳砖；炉底最低层用高导热性透性特好的微孔碳砖；炉底最低层用高导热性CSiC砖；其余部位用普通碳砖或微孔碳砖。同砖；其余部位用普通碳砖或微孔碳砖。同时增加铁口以下炉底周边碳砖的长度，以抵抗铁时增加铁口以下炉底周边碳砖的长度，以抵抗铁和碱金属对此处的强烈渗透和侵蚀；砖与砖之间和碱金属对此处的强烈渗透和侵蚀；砖与砖之间改过去宽缝为细缝（改过去宽缝为细缝（0.5mm以下）砌筑。以下）砌筑。 综合炉底的砌筑。高炉炉体的金属结构安装完综合炉底的砌筑。高

24、炉炉体的金属结构安装完毕后，要检查基墩表面的标高与水平，炉底冷却毕后，要检查基墩表面的标高与水平，炉底冷却管与热电偶管安装是否合格，冷却壁相互之间的管与热电偶管安装是否合格，冷却壁相互之间的间隙不小于间隙不小于10mm，冷却壁与冷却水箱安装与试，冷却壁与冷却水箱安装与试压是否合格，炉子中心的偏移程度是否合格，炉压是否合格，炉子中心的偏移程度是否合格，炉壳上开孔件周围是否焊接严密等。然后测量并设壳上开孔件周围是否焊接严密等。然后测量并设置砌砖用主控制线（每层十字中心线位置，炉底置砌砖用主控制线（每层十字中心线位置，炉底抹灰层标高），在冷却壁之间的间隙里、冷却壁抹灰层标高），在冷却壁之间的间隙里、

25、冷却壁与铁口框、渣口大套之间的缝隙填好铁屑填料，与铁口框、渣口大套之间的缝隙填好铁屑填料，再在炉壳与冷却壁之间的缝隙中灌浆，最后在清再在炉壳与冷却壁之间的缝隙中灌浆，最后在清扫干净的基墩表面上抹灰找平，对有炉底冷却管扫干净的基墩表面上抹灰找平，对有炉底冷却管的高炉则在露出于耐热混凝土之上的半圆管处做的高炉则在露出于耐热混凝土之上的半圆管处做碳捣层，厚度为碳捣层，厚度为200400mm，并进行捣打和刮，并进行捣打和刮平作业。平作业。 碳砖上下层不咬砌，每一层先在中心线的中心碳砖上下层不咬砌，每一层先在中心线的中心点上，砌好中心碳砖并定位，从中心开始砌两端点上，砌好中心碳砖并定位，从中心开始砌两端

26、碳砖。碳砖。 环形碳砖的砌法是以炉子的十字中心线和碳砖环形碳砖的砌法是以炉子的十字中心线和碳砖的内圆线为依据，从铁口中心开始干排，当左右的内圆线为依据，从铁口中心开始干排，当左右两侧排了两侧排了1015块后，开始吊走铁口中心线处的块后，开始吊走铁口中心线处的两块，将第三块紧靠中心线处的碳砖依次砌筑，两块，将第三块紧靠中心线处的碳砖依次砌筑，放射缝缝隙为放射缝缝隙为2mm，水平缝为，水平缝为2.5mm，在砖的端，在砖的端部塞上木楔，每砌部塞上木楔，每砌46块砖用千斤顶从两侧同时块砖用千斤顶从两侧同时顶紧，以保持砖缝符合要求。顶紧，以保持砖缝符合要求。 炉底中心立砌的高铝砖；每层都按十字形砌法。炉

27、底中心立砌的高铝砖；每层都按十字形砌法。为使砌体砖缝错开，上下相邻两层的十字中心线为使砌体砖缝错开，上下相邻两层的十字中心线应相互错开应相互错开22.545， 而最上面一层砖缝要与出铁口中心线相错而最上面一层砖缝要与出铁口中心线相错22.545。 环形碳砖与立砌高铝砖的配层，是综合炉底砌环形碳砖与立砌高铝砖的配层，是综合炉底砌筑质量的重要环节。高铝砖应与碳砖有相同的层筑质量的重要环节。高铝砖应与碳砖有相同的层高，由于碳砖断面尺寸为高，由于碳砖断面尺寸为400mm400mm，相，相应的高铝砖应特制成的砖型尺寸应的高铝砖应特制成的砖型尺寸40015090mm。采用正台阶形或平砌式。施。采用正台阶形

28、或平砌式。施工顺序为：先砌环形碳砖，后砌高铝砖，最后进工顺序为：先砌环形碳砖，后砌高铝砖，最后进行膨胀缝内的碳捣。行膨胀缝内的碳捣。 2）炉缸。）炉缸。 炉缸炉衬比炉底薄，以加强冷却来维护生成渣炉缸炉衬比炉底薄，以加强冷却来维护生成渣皮和由铁水中析出并不很厚的石墨层。皮和由铁水中析出并不很厚的石墨层。 现代高炉炉缸多用碳砖。碳砖砌到渣口中心线或现代高炉炉缸多用碳砖。碳砖砌到渣口中心线或风口和渣口之间，碳砖与高铝砖交接处应避开渣风口和渣口之间，碳砖与高铝砖交接处应避开渣液面。炉缸侧墙厚为液面。炉缸侧墙厚为6851350mm，到风口一般，到风口一般减薄至减薄至570mm。 环形碳砖的砌法与炉底相同

29、，水平缝与放射缝环形碳砖的砌法与炉底相同，水平缝与放射缝全为薄缝。渣口以下的碳砖从出铁口中心向两边全为薄缝。渣口以下的碳砖从出铁口中心向两边砌筑，而渣口区域的碳砖则从渣口中心向两边砌砌筑，而渣口区域的碳砖则从渣口中心向两边砌筑。在炉缸内壁、铁口、渣口、风口孔洞侧壁等筑。在炉缸内壁、铁口、渣口、风口孔洞侧壁等处的碳砖表面上，应砌上粘土砖或高铝砖保护层，处的碳砖表面上，应砌上粘土砖或高铝砖保护层，以防开炉时氧化。以防开炉时氧化。 粘土砖或高铝砖的砌法，都是平砌成互相交错粘土砖或高铝砖的砌法，都是平砌成互相交错的同心圆环，相邻接的放射缝和垂直缝应错开，的同心圆环，相邻接的放射缝和垂直缝应错开，砖缝厚

30、度为砖缝厚度为0.5mm（使用磷酸盐泥浆时可宽些）。（使用磷酸盐泥浆时可宽些）。 铁口、渣口、风口一般采用错台砌法或拱顶砌铁口、渣口、风口一般采用错台砌法或拱顶砌法。现代高炉一般使用组合砖砌筑。法。现代高炉一般使用组合砖砌筑。 3）炉腹、炉腰与炉身。）炉腹、炉腰与炉身。 炉腹主要靠渣皮工作，所以常用的结构是一环炉腹主要靠渣皮工作，所以常用的结构是一环厚厚345mm或或230mm的高铝砖（或粘土砖），以的高铝砖（或粘土砖），以便在开炉时保护镶砖冷却壁的表面不被烧坏。砌便在开炉时保护镶砖冷却壁的表面不被烧坏。砌筑时要紧靠冷却壁或炉壳错台砌筑，并保证垂直筑时要紧靠冷却壁或炉壳错台砌筑，并保证垂直缝错

31、开，与炉缸平砌的砖环相同，砖缝小于缝错开，与炉缸平砌的砖环相同，砖缝小于1mm 炉腰结构有厚墙、薄墙和过渡形式。炉腰砖衬炉腰结构有厚墙、薄墙和过渡形式。炉腰砖衬砌筑应和预期达到的操作炉型和使用的冷却器结砌筑应和预期达到的操作炉型和使用的冷却器结合起来考虑。合起来考虑。 采用厚墙炉腰炉衬易被煤气流冲刷和侵蚀掉，使采用厚墙炉腰炉衬易被煤气流冲刷和侵蚀掉，使炉腹高度向上扩展，径向增大，而且炉腰高度越炉腹高度向上扩展，径向增大，而且炉腰高度越大，炉衬越厚，炉腹向上延伸得越高，在径向的大，炉衬越厚，炉腹向上延伸得越高，在径向的扩展也越大，使设计炉型与操作炉型出入较大。扩展也越大，使设计炉型与操作炉型出入

32、较大。如采用薄墙炉腰则可避免上述弊端，使炉型固定，如采用薄墙炉腰则可避免上述弊端，使炉型固定，但当原设计炉型与合理操作炉型出入太大，则会但当原设计炉型与合理操作炉型出入太大，则会得到一个不合理的固定炉型。得到一个不合理的固定炉型。 逐渐过渡形式是在炉腰和炉身下部采用镶砖冷逐渐过渡形式是在炉腰和炉身下部采用镶砖冷却壁，炉腰砖衬逐渐加厚，可以由却壁，炉腰砖衬逐渐加厚，可以由345mm增加到增加到炉身下部砖衬厚度炉身下部砖衬厚度575mm（或（或690mm）。炉腰）。炉腰也采用环形砌砖法，砖缝小于也采用环形砌砖法，砖缝小于1mm。 炉身下部的耐火材料在不断地改进。从高铝砖、炉身下部的耐火材料在不断地

33、改进。从高铝砖、硅线石砖、合成莫来石砖、烧成刚玉砖到碳化硅硅线石砖、合成莫来石砖、烧成刚玉砖到碳化硅砖，氮化硅结合的碳化硅砖都有应用。从单一的砖，氮化硅结合的碳化硅砖都有应用。从单一的高铝砖、高密度粘土砖砌筑，到各种组合炉衬。高铝砖、高密度粘土砖砌筑，到各种组合炉衬。 炉身砖衬厚度趋于减薄，常为炉身砖衬厚度趋于减薄，常为690805mm，砖，砖缝下段不大于缝下段不大于1.5mm，上段不大于，上段不大于2mm，采用环，采用环形砌砖法。由于炉身较高，故每砌形砌砖法。由于炉身较高，故每砌5层一错台以层一错台以缩小内径，并用活动半径规来控制。为了防止与缩小内径，并用活动半径规来控制。为了防止与炉壳间隙

34、中的水渣填料向下松动，每隔炉壳间隙中的水渣填料向下松动，每隔1015层层砖可有一圈顶到炉壳。砖可有一圈顶到炉壳。 4）炉喉与炉头。）炉喉与炉头。 炉喉保护板（或称炉喉钢砖）背后填入耐火材料，炉喉保护板（或称炉喉钢砖）背后填入耐火材料，用来做炉喉内衬以抵抗炉料打击和高温膨胀。用来做炉喉内衬以抵抗炉料打击和高温膨胀。 （5）高炉用耐火材料）高炉用耐火材料 1）对耐火材料的要求）对耐火材料的要求 根据高炉炉衬的工作条件和破损机理，砌筑材料根据高炉炉衬的工作条件和破损机理，砌筑材料的质量对炉衬寿命有重要影响，故对高炉用耐火的质量对炉衬寿命有重要影响，故对高炉用耐火材料提出如下要求：材料提出如下要求：

35、耐火度要高。耐火度是指耐火材料开始软化的耐火度要高。耐火度是指耐火材料开始软化的温度。它表示了耐火材料承受高温的能力。因为温度。它表示了耐火材料承受高温的能力。因为高炉长期在高温高压的条件下工作，要求耐火材高炉长期在高温高压的条件下工作，要求耐火材料具有较高的耐火度，并且高温机械强度要大，料具有较高的耐火度，并且高温机械强度要大，具有良好的耐磨性，抗撞击能力。具有良好的耐磨性，抗撞击能力。 荷重软化点要高。将直径荷重软化点要高。将直径36mm，高，高50mm的的试样在试样在0.2MPa荷载下升温，当温度达到某一值时，荷载下升温，当温度达到某一值时，试样高度突然降低，该温度就是荷重软化点。荷试样

36、高度突然降低，该温度就是荷重软化点。荷重软化点能够更确切地评价耐火材料的性能。重软化点能够更确切地评价耐火材料的性能。 Fe2O3含量要低。耐火材料中的含量要低。耐火材料中的Fe2O3和和SiO2在在高温下相互作用生成低熔点化合物，降低耐火材高温下相互作用生成低熔点化合物，降低耐火材料的耐火度；在高炉内，耐火材料中的料的耐火度；在高炉内，耐火材料中的Fe2O3有有可能被渗入砖衬中的可能被渗入砖衬中的CO还原生成海绵铁，而海绵还原生成海绵铁，而海绵铁又促进铁又促进CO分解产生石墨碳沉积，构成对砖衬的分解产生石墨碳沉积，构成对砖衬的破坏作用。破坏作用。 重烧收缩要小。重烧收缩也称残余收缩，是表重烧

37、收缩要小。重烧收缩也称残余收缩，是表示耐火材料升至高温后产生裂纹可能性大小的一示耐火材料升至高温后产生裂纹可能性大小的一种尺度。种尺度。 气孔率要低。气孔率是耐火材料的重要指标之气孔率要低。气孔率是耐火材料的重要指标之一，在高炉冶炼条件下，如果砖衬材料的气孔率一，在高炉冶炼条件下，如果砖衬材料的气孔率大，则为石墨和锌沉积创造了条件，从而引起炉大，则为石墨和锌沉积创造了条件，从而引起炉衬破坏。衬破坏。 2）高炉常用耐火材料）高炉常用耐火材料 高炉常用的耐火材料主要有陶瓷质材料和炭质材高炉常用的耐火材料主要有陶瓷质材料和炭质材料两大类。陶瓷质材料包括黏土砖、高铝砖、刚料两大类。陶瓷质材料包括黏土砖

38、、高铝砖、刚玉砖和不定形耐火材料等；炭质材料包括炭砖、玉砖和不定形耐火材料等；炭质材料包括炭砖、石墨炭砖、石墨碳化硅砖、氮结合碳化硅砖等。石墨炭砖、石墨碳化硅砖、氮结合碳化硅砖等。 黏土砖和高铝砖黏土砖和高铝砖 黏土砖是高炉上应用最广泛的耐火砖，它有良好黏土砖是高炉上应用最广泛的耐火砖，它有良好的物理机械性能，化学成分与炉渣相近，不易和的物理机械性能，化学成分与炉渣相近，不易和渣起化学反应，有较好的机械性能，成本较低。渣起化学反应，有较好的机械性能，成本较低。 高铝砖是高铝砖是Al2O3含量大于含量大于48%的耐火制品，它比黏的耐火制品，它比黏土砖有更高的耐火度和荷重软化点，由于土砖有更高的耐

39、火度和荷重软化点，由于Al2O3为为中性，故抗渣性较好，但是加工困难，成本较高。中性，故抗渣性较好，但是加工困难，成本较高。 黏土砖和高铝砖的外形质量也非常重要，特别是黏土砖和高铝砖的外形质量也非常重要，特别是精细砌筑部位更为严格，对于制品的尺寸允许偏精细砌筑部位更为严格，对于制品的尺寸允许偏差及外形分级也有规定。有时还需再磨制加工才差及外形分级也有规定。有时还需再磨制加工才能合乎质量要求，所以在贮运过程中要注意保护能合乎质量要求，所以在贮运过程中要注意保护边缘棱角，边缘棱角， 否则会降低级别甚至报废。否则会降低级别甚至报废。 炭质耐火材料炭质耐火材料 近代高炉逐渐大型化，冶炼强度也有所提高，

40、炉近代高炉逐渐大型化，冶炼强度也有所提高，炉衬热负荷加重，炭质耐火材料具有独特的性能，衬热负荷加重，炭质耐火材料具有独特的性能，因此逐渐应用到高炉上来，尤其是炉缸炉底部位因此逐渐应用到高炉上来，尤其是炉缸炉底部位几乎普遍采用炭质材料，其它部位炉衬的使用量几乎普遍采用炭质材料，其它部位炉衬的使用量也日趋增加。炭质耐火材料主要特性如下：也日趋增加。炭质耐火材料主要特性如下： A 耐火度高，碳是不熔化物质，在耐火度高，碳是不熔化物质，在3500升华，升华，在高炉冶炼温度下炭砖不熔化也不软化；在高炉冶炼温度下炭砖不熔化也不软化； B 炭质耐火材料具有很好的抗渣性，对酸性与碱炭质耐火材料具有很好的抗渣性

41、，对酸性与碱性炉渣都有很好的抗蚀能力；性炉渣都有很好的抗蚀能力； C 具有高导热性，抵抗热震性好，可以很好地发具有高导热性，抵抗热震性好，可以很好地发挥冷却器的作用，有利于延长炉衬寿命；挥冷却器的作用，有利于延长炉衬寿命； D 线膨胀系数小，热稳定性好；线膨胀系数小，热稳定性好； E 致命弱点是易氧化，致命弱点是易氧化， 对氧化性气氛抵抗能力差。对氧化性气氛抵抗能力差。 一般炭质耐火材料在一般炭质耐火材料在400能被气体中能被气体中O2氧化，氧化，500时开始和时开始和H2O作用，作用，700时开始和时开始和CO2作作用，用，FeO高的炉渣也易损坏它，所以使用炭砖时高的炉渣也易损坏它，所以使用

42、炭砖时都砌有保护层。都砌有保护层。 为了提高碳砖质量，主要是提高碳砖的热稳定性、为了提高碳砖质量，主要是提高碳砖的热稳定性、导热性和致密性。在高炉的一些关键部位（如铁导热性和致密性。在高炉的一些关键部位（如铁口以下容易受到严重侵蚀的部位）多采用微孔碳口以下容易受到严重侵蚀的部位）多采用微孔碳砖。微孔碳砖的主要原料是由煅烧低灰分无烟煤，砖。微孔碳砖的主要原料是由煅烧低灰分无烟煤，配以天然石墨或人造石墨，并加入金属配以天然石墨或人造石墨，并加入金属Si、SiC、Al2O3等添加剂。在成形方法上除继续使用挤压法等添加剂。在成形方法上除继续使用挤压法生产大断面碳砖外，为提高碳砖的致密度，有的生产大断面

43、碳砖外，为提高碳砖的致密度，有的已改用模压成形，砖的尺寸相应减小。改进碳砖已改用模压成形，砖的尺寸相应减小。改进碳砖的加工精度，一般能保证砖缝小于的加工精度，一般能保证砖缝小于0.5mm。 不定形耐火材料不定形耐火材料 不定形耐火材料主要有捣打料、喷涂料、浇注料、不定形耐火材料主要有捣打料、喷涂料、浇注料、泥浆和填料等。按成分可分炭质不定形耐火材料泥浆和填料等。按成分可分炭质不定形耐火材料和黏土质不定形耐火材料。和黏土质不定形耐火材料。 （6）高炉冷却设备）高炉冷却设备 1）冷却设备的作用）冷却设备的作用 高炉冷却设备是高炉炉体结构的重要组成部分，高炉冷却设备是高炉炉体结构的重要组成部分， 对

44、炉体寿命可起到如下作用：对炉体寿命可起到如下作用： 保护炉壳。在正常生产时，高炉炉壳只能在低保护炉壳。在正常生产时，高炉炉壳只能在低于于80的温度下长期工作，炉内传出的高温热量的温度下长期工作，炉内传出的高温热量由冷却设备带走由冷却设备带走85%以上，只有约以上，只有约15%的热量通的热量通过炉壳散失。过炉壳散失。 对耐火材料的冷却和支承。在高炉内耐火材料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的表面工作温度高达1500左右，如果没有冷却左右，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设备，在很短的时间内耐火材料就会被侵蚀或磨损。损。 通过冷却设备的冷却可提高耐火

45、材料的抗侵蚀和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。用，增加砌体的稳定性。 维持合理的操作炉型。使耐火材料的侵蚀内型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，线接近操作炉型， 对高炉内煤气流的合理分布、对高炉内煤气流的合理分布、 炉料的顺行起到良好的作用。炉料的顺行起到良好的作用。 当耐火材料大部分或全部被侵蚀后，能靠冷却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。设备上的渣皮继续维持高炉生产。 2）冷却介质）冷却介质 高炉冷却用冷却介质主要是水

46、。因为水热容量大、高炉冷却用冷却介质主要是水。因为水热容量大、热导率大、便于输送，成本低廉。热导率大、便于输送，成本低廉。 3）高炉冷却结构形式）高炉冷却结构形式 现代高炉冷却方式有外部冷却和内部冷却两种。现代高炉冷却方式有外部冷却和内部冷却两种。内部冷却结构又分为冷却壁、冷却板、板壁结合内部冷却结构又分为冷却壁、冷却板、板壁结合冷却结构及炉底冷却。冷却结构及炉底冷却。 外部喷水冷却外部喷水冷却 喷水冷却装置适用于小型高炉，对于大型高炉，喷水冷却装置适用于小型高炉，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

47、变形和烧穿。为一种辅助性的冷却手段，防止炉壳变形和烧穿。 冷却壁冷却壁 冷却壁设置于炉壳与炉衬之间，有光面冷却壁和冷却壁设置于炉壳与炉衬之间，有光面冷却壁和镶砖冷却壁两种。镶砖冷却壁两种。 A 光面冷却壁光面冷却壁 光面冷却壁基本结构见下图。在铸铁板内铸有无光面冷却壁基本结构见下图。在铸铁板内铸有无缝钢管。铸入的无缝钢管为缝钢管。铸入的无缝钢管为34mm5mm或或44.5mm6mm，中心距为，中心距为100200mm的蛇形的蛇形管，管外壁距冷却壁外表面为管，管外壁距冷却壁外表面为30mm左右，所以左右，所以光面冷却壁厚光面冷却壁厚80120mm，水管进出部分需设保，水管进出部分需设保护套焊在炉

48、壳上，以防开炉后冷却壁上涨，将水护套焊在炉壳上，以防开炉后冷却壁上涨，将水管切断。管切断。 B 镶砖冷却壁镶砖冷却壁 所谓镶砖冷却壁就是在冷却壁的内表面侧（高炉所谓镶砖冷却壁就是在冷却壁的内表面侧（高炉炉体内侧）的铸肋板内铸入或砌入耐火材料，耐炉体内侧）的铸肋板内铸入或砌入耐火材料，耐火材料的材质一般为黏土质、高铝质、炭质或碳火材料的材质一般为黏土质、高铝质、炭质或碳化硅质。化硅质。 镶砖冷却壁与光面冷却壁相比，更耐磨、耐冲刷、镶砖冷却壁与光面冷却壁相比，更耐磨、耐冲刷、易粘结炉渣生成渣皮保护层，代替炉衬工作。从易粘结炉渣生成渣皮保护层，代替炉衬工作。从外形看，一般有外形看，一般有3种结构型式

49、：普通型、上部带种结构型式：普通型、上部带凸台型和中间带凸台型，见下图。凸台型和中间带凸台型，见下图。 凸台冷却壁的凸台部分起到支撑上部砌砖的作用，凸台冷却壁的凸台部分起到支撑上部砌砖的作用，中间带凸台的冷却壁比上部带凸台的有更大的优中间带凸台的冷却壁比上部带凸台的有更大的优越性，越性， 当凸台部分被侵蚀后整个冷却系统仍是一当凸台部分被侵蚀后整个冷却系统仍是一个整体，而上部带凸台的冷却壁当凸台被侵蚀后，个整体，而上部带凸台的冷却壁当凸台被侵蚀后，凸台部分就不起冷却作用了。凸台部分就不起冷却作用了。 镶砖冷却壁厚度为镶砖冷却壁厚度为250350mm，主要用于炉腹、，主要用于炉腹、炉腰和炉身下部冷

50、却，炉腹部位用不带凸台的镶炉腰和炉身下部冷却，炉腹部位用不带凸台的镶砖冷却壁。镶砖冷却壁紧靠炉衬。砖冷却壁。镶砖冷却壁紧靠炉衬。 冷却壁基本结构冷却壁基本结构 冷却板冷却板 冷却板又称扁水箱，材质有铸冷却板又称扁水箱，材质有铸铜、铸钢、铸铁和钢板等，以铜、铸钢、铸铁和钢板等，以上各种材质的冷却板在国内高上各种材质的冷却板在国内高炉均有使用。冷却板厚度炉均有使用。冷却板厚度70110mm，内部铸有，内部铸有44.5mm6mm无缝钢管，无缝钢管，常用在炉腰和炉身部位，呈棋常用在炉腰和炉身部位，呈棋盘式布置，一般上下层间距盘式布置，一般上下层间距500900mm，同层间距，同层间距150300mm，