CN201762351U - 一种冶炼钒钛铁矿的高炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种冶炼钒钛铁矿的高炉，包括高炉基础、钢结构、炉衬、冷却设备和高炉内型，所述炉衬包括炉底砌筑结构和炉缸砌筑结构，所述炉底砌筑结构为由多层不同种类的耐火砖形成的复合炉衬，并且在炉底砌筑结构上部设置有26个风口。本实用新型针对钒铁铁矿的冶炼特性，通过对包括炉底砌筑结构、炉缸砌筑结构、风口、出渣口、出铁口、死铁层以及冷却设备等的高炉进行整体优化，从而使其能够适合高强度冶炼钒钛铁矿且成本低、寿命长。
Description
技术领域
本实用新型涉及炼铁设备领域，更具体地讲，涉及一种适合冶炼钒钛铁矿的高炉。
背景技术
众所周知，绝大多数钢材的生产均由高炉炼铁开始。可见，高炉在现代钢铁冶金工业中占有非常重要的作用。
图1示出了现有技术的高炉的剖视图。如图1所示，现有技术的高炉包括炉底1、炉缸2、炉腹3、炉腰4、炉身5、炉喉6、炉顶7以及外层的耐火材料和钢结构。在炉缸2的砌筑结构上，由下向上依次设置有出铁口8、出渣口9和风口10。
近来，随着高炉冶炼强度的大幅度提高，高炉炉衬的侵蚀变得越来越严重，尤其是对高炉炉底和炉缸的侵蚀。另外，由于不同矿石的冶炼特性不同，所以冶炼不同矿石的高炉的结构也存在一定的差异。因此，为了降低冶炼成本并提高高炉寿命，有必要开发适用于冶炼不同的矿石原料的高炉结构。对于高炉冶炼钒钛铁矿工艺而言，由于钒铁铁矿具有与普通铁矿不同的冶炼特性，所以在高炉冶炼钒钛铁矿时，会出现上部气流难以控制、含钛高炉渣容易造成炉缸粘结、二氧化钛过还原等现象。这些现象的存在，一定程度的缩短了高炉的寿命，而且增大了高炉的操作难度，甚至使得高炉难以顺行。
综上所述，亟需一种具有优化的结构并且成本低、能够适合高强度冶炼钒钛铁矿且寿命长的高炉。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种冶炼钒钛铁矿的高炉，所述高炉具有优化的结构并且成本低、能够适合高强度冶炼钒钛铁矿。
本实用新型提供了一种冶炼钒钛铁矿的高炉，包括高炉基础、钢结构、炉衬、冷却设备和高炉内型，其特征在于，所述炉衬包括炉底砌筑结构和炉缸砌筑结构，所述炉底砌筑结构为由多层不同种类的耐火砖形成的复合炉衬，并且在炉底砌筑结构上部设置有26个风口。
根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉，所述复合炉衬可以从下到上依次由两层半石墨砖、两层超致密粘土砖、两层复合莫来石砖或超致密粘土砖和三层超致密粘土砖组成。
根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉，其高炉的炉缸砌筑结构可以采用复合莫来石砖砌筑以与炉底砌筑结构一起形成杯状结构。
根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉，所述炉衬还包括由砌筑在高炉内型表面的粘土砖形成的呈层状结构的保护砖。
根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉，所述炉缸砌筑结构中的出铁口、出渣口和风口区采用复合棕刚玉组合砖砌筑成中央带有通道的形状。
根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉，高炉有效高度与炉腰直径的比(Hu/D)在2.53～2.67的范围内。
根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉，所述高炉内型的下方形成有厚度为1500mm～1700mm的死铁层。
根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉，风口的直径可以为130mm～140mm。
根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉，炉缸砌筑结构上设置有两个出渣口和三个出铁口。
根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉，冷却设备包括设置在炉腹至炉身下部2m处的铜冷却壁和设置在炉身处的薄壁结构。
与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：
(1)炉型为矮胖型(Hu/D在2.53～2.67范围内)，能够适应大风量和高压操作，有利于提高产能和节能。
(2)提高了死铁层厚度，从而减弱了因冶炼强度的增加导致的铁水环流速度增大而引起的炉底侵蚀。
(3)改变了风口数量和直径，从而有利于提高鼓风动能、增加风口回旋区长度和活跃炉缸。
(4)在炉缸砌筑结构上设置三个出铁口、两个出渣口，有利于缩短冶炼周期、实现快进快出，从而有效抑制炉渣TiO2的过还原并减少TiC等物质的生成，进而有效降低高炉炉渣的粘度。
(5)采用由九层不同种类的耐火砖组成的复合炉衬来形成炉底砌筑结构，从而能够在满足高强度冶炼钒钛铁矿的要求的同时，降低高炉成本，延长高炉寿命。
附图说明
图1示出了现有技术的高炉的剖视图。
图2示出了根据本实用新型示例性实施例的冶炼钒钛磁铁矿的高炉的示意剖视图。
图3示出了根据本实用新型示例性实施例的冶炼钒钛磁铁矿的高炉的局部剖视图。
图4示出了根据本实用新型示例性实施例的冶炼钒钛磁铁矿的高炉的出铁口、出渣口、风口的位置布置示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细说明本实用新型的示例性实施例。
在附图中，相同的标号表示相同的部件。为了清楚起见，可以夸大附图中的部件。
图2示出了根据本实用新型示例性实施例的冶炼钒钛磁铁矿的高炉的示意剖视图。如图2所示，在本示例性实施例中，冶炼钒钛铁矿的高炉包括高炉基础11、钢结构12、炉衬13、冷却设备14和高炉内型15。
钢结构12包括高炉炉壳和高炉外部的钢质支撑结构(未示出)。
炉衬13包括炉底砌筑结构16、炉缸砌筑结构17和保护砖(未示出)。这里，炉底砌筑结构16为由九层不同种类的耐火砖形成的复合炉衬，炉缸砌筑结构17上形成有出铁口18、出渣口19、风口20以及与出渣口19位于同一高度的喷吹口21(参见图4)。保护砖由砌筑在高炉内型15表面的粘土砖来形成，保护砖呈层状结构。保护砖用于当高炉开炉时保护高炉的炉衬13和冷却设备14，开炉很短时间后，保护砖就会全部侵蚀掉。
冷却设备14包括设置在炉腹至炉身下部2m处的铜冷却壁和设置在炉身处的薄壁结构。这里，铜冷却壁和薄壁结构均为高炉常用冷却设备。薄壁结构可以为镶砖冷却壁。
高炉内型15包括炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉。对于本实用新型的高炉来说，高炉有效高度与炉腰直径的比(Hu/D)为2.60。这里，Hu/D值可在2.53～2.67的范围内选择。当Hu/D值在2.53～2.67的范围内时，能够适应大风量和高压操作，有利于提高产能和节能，并且能够提高炉缸氧势。在本实用新型的实施例中，高炉内型15的下方的死铁层厚度为1600mm，具体来说，死铁层位于高炉内型中的炉缸的下方。这里，死铁层的厚度可以在1500mm～1700mm的范围内选择。当死铁层的厚度在1500mm～1700mm的范围内时，能够减轻因冶炼强度提高，铁水环流速度变大而导致炉底砌筑结构16的严重侵蚀。
根据本示例性实施例的冶炼钒铁铁矿的高炉，其主要参数为：
(1)高炉有效容积：2000m3；(2)炉顶压力：0.2MPa，上限值为0.25MPa；(3)热风温度：1200℃；(4)利用系数：2.2t/m3·d；(5)焦比：450kg/tFe；(6)喷煤比：150kg/tFe；(7)富氧率：3％；(8)渣比：620kg/tFe。
图3示出了根据本实用新型示例性实施例的冶炼钒钛磁铁矿的高炉的局部剖视图。如图3所示，根据本实用新型的示例性实施例，炉底砌筑结构16由九层不同种类的耐火砖形成的复合炉衬。所述复合炉衬由下向上依次由两层半石墨砖1′和2′、两层超致密粘土砖3′和4′、两层复合莫来石砖或超致密粘土砖5′和6′和三层超致密粘土砖7′、8′和9′组成。
在本实用新型中，复合炉底的总层数是依据一代炉龄的寿命推算得出的，它可以根据高炉寿命的不同和冶炼的矿种不同而改变。另外，根据钒钛磁铁矿的冶炼特性并考虑耐火砖的强度和抗渣侵蚀性能以及成本效应，发明人将本实用新型的高炉炉底设计为由上述九层不同材质的耐火砖形成的复合炉衬。具体来讲，由于半石墨碳砖具有良好的导热作用，所以设置在炉底砌筑结构的最下面两层的半石墨砖能够将炉底产生的多余热量高效地传递给炉底下方的循环水冷管道。复合莫来石砖是一种较为高级的耐火砖，其各种性能均较好，但价格较高。超致密粘土砖是一种可购得的耐火砖，它是针对冶炼钒钛铁矿的高炉中渣铁含钛较高的特性而研发的一种耐火材料，该砖具有较强的抗渣侵蚀性能。超致密粘土砖的显气孔率小于12％。显气孔率(也称为开口气孔率)是指耐火制品中开口气孔的体积与制品总体积的百分比。显气孔率是评价耐火原料或制品质量的重要指标，不仅可反映耐火材料的致密程度，而且还表征其制造工艺是否合理。低气孔率原料或制品对于提高产品质量、提高制品的机械强度、减少与熔渣接触的表面积、延长使用寿命都是有益的。
炉缸砌筑结构17，采用复合莫来石砖砌筑以与炉底砌筑结构一起形成杯状结构。这里，层5′可以采用复合莫来石砖或超致密粘土砖砌筑，同时层6′也可以采用复合莫来石砖或超致密粘土砖砌筑。在炉底砌筑结构中，同一层中所采用的耐火砖材质相同。
图4示出了根据本实用新型示例性实施例的冶炼钒钛磁铁矿的高炉的出铁口、出渣口、风口的位置布置示意图。如图4所述，在本示例性实施例中，炉缸砌筑结构17设置有三个出铁口18、两个出渣口19、26个风口20和三个喷吹口21。其中，三个出铁口18设置在炉缸砌筑结构17下部，两个出渣口19和三个喷吹口21设置在炉缸砌筑结构的中部，26个风口沿圆周方向均匀地设置在炉缸砌筑结构的上部。出渣口区域、喷吹口区域和风口区域采用刚玉莫来石或复合棕刚玉组合砖砌筑成中央带有通道的形状。26个风口直径均为130mm～140mm，这有利于提高鼓风动能、增加风口回旋区长度，从而使得炉缸保持活跃和高氧势。在炉缸砌筑结构上设置三个出铁口、两个出渣口，有利于缩短冶炼周期、实现快进快出，从而有效抑制炉渣TiO2的过还原并减少TiC等物质的生成，进而有效降低高炉炉渣的粘度。
在本实用新型中，高炉所使用的耐火砖均为高炉炉衬常用的耐火砖，而且除了复合莫来石砖以外，其它耐火砖的价格都比较便宜，这降低了高炉的建造成本。尤其是相对于高炉炉衬的陶瓷杯技术而言，根据本实用新型的高炉更能体现出低成本的优势。
综上所述，根据本实用新型的冶炼钒钛铁矿的高炉针对钒铁铁矿的冶炼特性，通过对包括炉底砌筑结构、炉缸砌筑结构、风口、出渣口、出铁口、死铁层以及冷却设备等的高炉进行整体优化，从而使其能够适合高强度冶炼钒钛铁矿且成本低、寿命长。
尽管上面已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本领域技术人员应该清楚，本实用新型还可以有其它变形实施例。例如，各层的耐火砖可以用其它类型的耐火砖替代，但是，如果采用性能和价格相近的耐火材料，则炉底的寿命可能会缩短；如果采用性能较好的耐火材料，则成本将会增加。
Claims (10)
1.一种冶炼钒钛铁矿的高炉，包括高炉基础、钢结构、炉衬、冷却设备和高炉内型，其特征在于，所述炉衬包括炉底砌筑结构和炉缸砌筑结构，所述炉底砌筑结构为由多层不同种类的耐火砖形成的复合炉衬，并且在炉底砌筑结构上部设置有26个风口。
2.如权利要求1所述的冶炼钒钛铁矿的高炉，其特征在于，所述复合炉衬从下到上依次由两层半石墨砖、两层超致密粘土砖、两层复合莫来石砖或超致密粘土砖和三层超致密粘土砖组成。
3.如权利要求1或2所述的冶炼钒钛铁矿的高炉，其特征在于，所述炉缸砌筑结构采用复合莫来石砖砌筑以与炉底砌筑结构一起形成杯状结构。
4.如权利要求1或2所述的冶炼钒钛铁矿的高炉，其特征在于，所述炉衬还包括由砌筑在高炉内型表面的粘土砖形成的呈层状结构的保护砖。
5.如权利要求1或2所述的冶炼钒钛铁矿的高炉，其特征在于，所述炉缸砌筑结构中的出铁口、出渣口和风口区采用复合棕刚玉组合砖砌筑成中央带有通道的形状。
6.如权利要求1或2所述的冶炼钒钛铁矿的高炉，其特征在于，高炉有效高度与炉腰直径的比在2.53～2.67的范围内。
7.如权利要求1或2所述的冶炼钒钛铁矿的高炉，其特征在于，所述高炉内型的下方形成有厚度为1500mm～1700mm的死铁层。
8.如权利要求1所述的冶炼钒钛铁矿的高炉，其特征在于，风口的直径为130mm～140mm。
9.如权利要求1或2所述的冶炼钒钛铁矿的高炉，其特征在于，炉缸砌筑结构上设置有两个出渣口和三个出铁口。
10.如权利要求1或2所述的冶炼钒钛铁矿的高炉，其特征在于，冷却设备包括设置在炉腹至炉身下部2m处的铜冷却壁和设置在炉身处的薄壁结构。
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