2000m3高炉本体设计

导读:攀枝花学院本科毕业设计(论文)6高炉钢结构设计,由设计的炉衬与冷却设备知AC'是与炉腹内型线平行,2)由于本设计采用薄壁,具体设计情况如下:,本设计在参考炉体供排出及设备检查等问题后,6.3高炉本体钢结构类型,大型高炉一般采用炉体框架式的高炉本体钢结构,所以本高炉本体钢结构就选择这种钢结构,使这个框架和高炉本体是一个不相联的独立结构,攀枝花学院本科毕业设计(论文)结论,本课题为2000m3高炉

2000m3高炉本体设计

攀枝花学院本科毕业设计(论文) 6 高炉钢结构设计

6 高炉钢结构设计

6.1 炉壳

炉壳是高炉的外壳,里面有冷却设备和炉衬,顶部有装料设备和煤气上升管,下部坐落在高炉基础上,是不等截面的圆筒体。

炉壳主要作用是固定冷却设备、保证高炉砌砖的牢固性、承受炉内压力和起到炉体密封作用,也要承受一部分的炉顶载荷,因此炉壳必须有一定的强度。故炉壳由炭素钢板焊接而成,炉壳制作加工时,先将钢板弯卷好,然后再在工地预装、焊接,并作防锈和防腐蚀处理。

6.1.1 炉壳厚度的计算

炉壳的厚度应与工作条件相适应,各部位厚度可按下式计算[1

δ=kD

式中 δ—计算部位炉壳厚度,(mm);

D—计算部位炉壳外弦带直径(对圆锥壳体采用大端直径),(m); k—系数,(mm/m),与弦带位置有关,其值见表6.1。

表6.1 高炉各弦带k的取值

炉顶封板与炉喉 50°<β<55° β>55°

4.0

5.0

高炉炉身 2.0

高炉炉身下弦带 2.2

风口带到炉腹上折点 2.7

炉缸及炉底

3.0

,22~23]

1)炉喉部位,取k=4.0

δ=4.0×(7.68+0.575×2+0.05×2)=35.72 mm

取δ=36 mm

2)炉身部位,取k=2.0

δ=2.0×[10.97+(0.575+0.05+0.35+0.07)×2]=26.12 mm

取δ=26 mm

3)炉身下部,取k=2.2

δ=2.2×[10.97+(0.69+0.05+0.35+0.07)×2]=29.24 mm

取δ=29 mm

4)风口带到炉腰上折点,取k=2.7

δ=2.7×[10.97+(0.345+0.05+0.35+0.07)×2]=34.02 mm

取δ=34 mm

5)炉缸和炉底部位,取k=3.0

δ=3.0×(13.53+0.05×2)=40.89 mm

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但根据从其他高炉的经验来看这部分用不了这么厚的炉壳,故对比许多高炉的经验选取δ=36 mm,但是在风口、铁口、渣口区域选用38 mm即可。

6.1.2 炉壳折点的确定

1)折点C'的确定:

炉腹处炉壳到高炉内型距离=50+70+345+350=815 mm,定出C'再根据基墩定出C点,作直线CC'。再根据炉腰采用的是过渡式,A点是位于炉腰上切面的炉壳外点,连接C'点与A点,由设计的炉衬与冷却设备知A C'是与炉腹内型线平行。

2)由于本设计采用薄壁,所以炉腹以上的炉皮折点与高炉内型一致。其炉壳折点详情见图6.1。

图6.1 炉壳转折点示意图

6.2 炉体平台及走梯

高炉炉体凡是设置有人孔、探测孔、冷却设施及机械设备的部位,均设置工作平台,以便检修和操作。各层工作平台之间用走梯连接。具体设计情况如下:

1)过道走梯宽取80 mm,炉体各层工作平台宽1500 mm并且平台铺板必须用防滑的花纹钢板焊接,并应设置100 mm高的踢脚板,以保证安全;

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2)炉体平台与炉壳之间留有200~300 mm的间隙;

3)炉体走梯坡度用45°斜梯,上下段错开,梯段高度取3.5 m; 4)平台及梯子栏杆高度用1100 mm; 5)各层平台标高:

炉体各层平台在2.0 m~3.5 m之间,本设计在参考炉体供排出及设备检查等问题后,选定各层标高如表6.2所示。

表6.2 高炉炉体各层平台标高 项 目 炉体检查平台 风口平台 炉腰第一次平台 炉身第二层平台 炉身第三层平台 炉身第四层平台 炉身第五层平台 炉顶平台

平台标高/mm

6000 10150 17150 20650 24150 27650 31150 36250

6.3 高炉本体钢结构类型

大型高炉一般采用炉体框架式的高炉本体钢结构,所以本高炉本体钢结构就选择这种钢结构,如图6.2[1

,24~26]

图6.2 炉体框架式结构

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炉体框架式的特点及好处:

1)由上下两段支柱发展形成一个由炉基直到炉顶的四方框架,并向外扩移,使这个框架和高炉本体是一个不相联的独立结构,因此,炉顶框架的重量、煤气上升管的重量、各层平台及水箱重量,完全由大框架直接传给高炉基础;

2)这种结构由于取消了炉缸支柱,框架离开高炉一定距离,也完全不受“热”的影响。风口平台宽敞,便于炉前机械化、结构简单、制造和施工大大简化。炉前操作方便,便于设备的维修,及高炉大修时高炉容积的扩大。

6.4 高炉主要热工检测仪表

炉身设有炉墙温度计、冷却板温度计、静压力计,炉顶设有十字测温上段和下段,炉身还设有煤气取样器,根据料线而定。

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攀枝花学院本科毕业设计(论文) 结 论

结 论

本课题为2000 m3高炉本体设计,设计内容主要包括高炉工艺计算(配料计算、物料平衡计算)、高炉内型尺寸设计、高炉基础设计、高炉内衬设计、高炉冷却壁设计和高炉钢结构设计。

通过配料计算和物料平衡计算,得出冶炼1t 生铁所需原料量(干料用量)混合矿2062.04 kg、石灰石25.31 kg,冶炼1t 生铁实际需加原料2607.41 kg、需鼓风量1249.60 m3、鼓风重量为1611.99 kg、喷煤量130 kg。冶炼1t 生铁产生779.35 kg炉渣,产生煤气1787.61 m3、煤气重2413.27 kg;还计算出煤气主要成分,其中CO占23.60%,所占比例符合高炉冶炼要求。从物料平衡表知冶炼1t 生铁物料总收入

4349.4 kg,总支出4338.19 kg,相对误差为0.26%,但从中得到其机械损失严重,冶

炼每吨生铁机械损失达90.06 kg,造成其损失的原因主要是炉内粉尘和水分。

通过高炉内型设计和尺寸计算,得到炉缸直径为9.88 m,炉腰直径为10.97 m,现今大型高炉的发展趋势向着矮胖型发展,高径比为Hu/D=2.55,有效高度为27.97 m,此高度符合高炉冶炼的需要。高炉共设计24个风口、2个渣口、2个铁口。渣口和铁口可以相应间隔出渣和铁,风口数目多,可以减少炉缸的“死区”,同时有利于喷吹煤粉。课题为2000 m3高炉本体设计,通过设计计算得到设计出的高炉有效容积为1999.98 m3,相对误差为0.001%,小于1%,符合设计要求。

通过对高炉基础的设计计算,得出高炉基墩直径d墩=13.53 m,基墩高度h=1.9

m。高炉基座设计成正八边形,其面积A=560 m2,轨面以上高2.0 m,采用混凝土浇筑而成,在基座与基墩之间留有80 mm水平温度缝,为避免基座在耐热混凝土基墩变形时损坏。以轨面作“0”界面起点,确定铁口标高为8326 mm。

通过高炉耐火材料设计,确定炉底选用碳砖和高铝砖的综合炉底,炉缸采用全碳砖,炉腹采用一层厚345 mm的粘土砖,炉腰用高铝砖做成过渡式结构,炉身分上下两部分,下部采用两层厚345 mm的碳化硅砖和高铝砖砌筑,上部采用一层厚345 mm的高铝砖和一层厚230 mm的粘土砖砌筑,保证高炉生产长寿。通过冷却设备设计,确定炉缸和炉底选用三段光面冷却壁,炉腹和炉腰部位选用镶砖冷却壁,在炉身处采用镶砖冷却壁和冷却板的组合冷却方式,完成高炉炉壁冷却的效果,更好的保护炉衬,达到高炉长寿的目的。

通过高炉钢结构设计,经过计算和经验确定了高炉各段炉壳的厚度,及转折点取点,完成整个高炉外形设计。确定了高炉各层平台的标高,共设有炉体检查平台、风口平台、炉身五个平台和炉顶平台。高炉本体钢结构采用炉体框架式,

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