什么是高炉?

[拼音]：gaolu

[外文]：blast furnace

横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，里面砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。炉喉之上设置装料设备（见高炉供料和装料系统）。炉缸上部沿周均匀设风口，热风通过热风围管、支管和弯头、直吹管由风口鼓入炉内（见高炉鼓风系统）。风口平面之下有出渣口，渣口平面之下有出铁口（图1）。

随着钢铁工业的发展，高炉本体和附属设备也不断扩大，高炉最大容积在20世纪初为几百立方米，60年代为 2000～3000米3，70年代达4000～5000米3。

高炉大型化带来了技术指标先进、劳动生产率高和生产成本低的效果。从工艺 *** 作和功能方面来说，高炉容积的大小，在很大程度上取决于钢铁厂规模以及矿石和燃料的质量。大型高炉要求焦炭强度高，矿石的强度、还原度、品位等也要高，粒度小于 5毫米的粉矿要低于5％。

高炉内型轮廓要根据原料、燃料、高炉容积和 *** 作等条件设计。设计炉型时首先确定炉缸直径及单位炉缸面积每日燃烧焦炭的数量。中国设计的经验式是


，式内d为炉缸直径（米）；i为冶炼强度〔吨／（米3·日）〕，取1.0～1.2；V为高炉容积(米3)；J为燃烧强度〔吨焦炭／（米2·日）〕，取24～28.8。然后按各部分尺寸比例和炉身角 (85°左右)计算。设计的内型要与生产中的高炉内型对比，参考容积近似的其他高炉的尺寸进行修改。

过去高炉只设一个铁口，大型高炉增至2～4个。渣口一般是2个，多铁口和渣量不多的高炉可不设渣口。风口数目可根据经验按炉缸圆周大小来确定。一般两个风口的中心距沿炉缸内壁圆周上不应小于1000毫米。

按炉体外部结构、高炉基础、高炉内衬和冷却设备分述如下：

主要有自立式、炉缸支柱式、框架支柱式、框架自立式等四种（图2）。它们的差别在于支承炉顶、上部炉壳和砖衬负荷的地方不同。早期小高炉多是自立式，大型高炉大多采用框架自立式。现代大型高炉鼓风压力高，炉体外壳钢板加厚，壳内喷涂耐火材料，防止热应力和晶间腐蚀引起开裂和变形。风口平台有较宽敞的 *** 作空间；取消渣口，改用矮式泥炮；风口平台连成一片，以便叉车和换风口机行走。

高炉基础所承受的负荷按平均每立方米炉容约5～6吨考虑，用钢筋混凝土基础建在岩石、筒式桩或钢管桩（内灌水泥）上。海滨建厂的大型高炉基础采用长几十米的钢管桩作底座。

高炉炉壳内部砌有一层厚345～1150毫米的耐火砖，以减少炉壳散热量，砖中设置冷却设备防止炉壳变形。高炉各部分砖衬损坏机理不同，为了防止局部砖衬先损坏而缩短高炉寿命，必须根据损坏、冷却和高炉 *** 作等因素，选用不同的耐火砖衬。炉缸、炉底传统使用高级和超高级粘土砖。这部分砖是逐渐熔损的，因收缩和砌砖质量不良，过去常引起重大烧穿事故，现在炉缸、炉底大多用碳素耐火材料，基本上解决了炉底烧穿问题。炉底使用碳砖有三种型式：全部为碳砖；炉底四周和上部为碳砖，下部为粘土砖或高铝砖；炉底四周和下部为碳砖，上部为粘土砖或高铝砖。后两种又称为综合炉底。设计炉底厚度有减薄趋势(由0.5d右减至0.3d左右或炉壳内径的1/4厚度，d为炉缸直径)。碳砖的缺点是易受空气、二氧化碳、水蒸气和碱金属侵蚀。炉腰特别是炉身下部砖衬，由于磨损、热应力、化学侵蚀等，容易损坏。采用冷却壁的高炉，投产两年左右，炉身下部砖衬往往全被侵蚀。炉身上部和炉喉砖衬要求具有抗磨性和热稳定性的材料，以粘土砖为宜。炉腹砖衬被侵蚀后靠“渣皮”维持生产。

近几年应用喷补技术修补砖衬已相当普遍。喷补高铝质耐火材料（含Al2O340～60％），寿命为砌衬的3/4。

早期的小高炉炉壁无冷却设备，19世纪60年代高炉砖衬开始用水冷却。冷却设备主要有冷却水箱和冷却壁两种。因高炉各部分热负荷而异。炉底四周和炉缸使用碳砖时采用光面冷却壁。炉底之下可用空气、水或油冷却。炉腹使用碳砖时可从外部向炉壳喷水冷却，使用其他砖衬时，用冷却水箱或镶砖冷却壁。炉腰和炉身下部多采用传统的铜冷却水箱，左右间距250～300毫米，上下间距1～1.5米。炉身上部可采用各种形式的冷却设备，一般用铸铁或钢板焊接的冷却水箱。近几年来炉腰和炉身有的用镶砖冷却壁汽化冷却。但炉身下部由于热负荷较高，多改用强制循环纯水冷却；炉喉一般不冷却。冷却介质过去使用工业水，现在改用软水和纯水。直流或露天循环供水系统也已被强制循环供水系统所代替，后者优点是热交换好、无沉淀、消耗水量少等。

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