原始数据：高炉有效容积：Vu=3600
高炉年工作日：355天
高炉利用系数：
设计内容 ：
2.高炉内型尺寸的计算（包括风口、铁口、渣口数量，大型高炉一般不设渣口）； 3.高炉耐火材料的选用；
4.高炉冷却方式和冷却器的确定；
5.高炉炉壳厚度的确定。
高炉本体包括高炉基础、炉衬、冷却装置、以及高炉炉型设计计算等。高炉的大小以高炉有效容积（）表示，本设计高炉有效容积为
3600，按我国规定，属于大型高炉；高炉炉衬用耐火材料，是由陶瓷质和砖质耐火材料构成的综合结构；有些高炉也采用高纯度的刚玉砖和碳化硅砖；高炉冷却设备器件结构也在不断更新，软水冷却、纯水冷却都得到了广泛的应用。
1.高炉炉型选择
高炉是竖炉。高炉内部工作剖面的形状称为高炉炉型或称高炉内型。
高炉冶炼的实质是上升的煤气流和下降的炉料之间所进行的传热传质过程，因此必须提供燃料燃烧的空间，提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空间。炉型要适合原料的条件，保证冶炼过程的顺行。近代高炉炉型为圆断面五段式,是两头小中间大的准圆筒形。高炉内型如图1。
1.1高炉有效高度（
高炉炉腰直径（D）与有效高度（）之比值是表示高炉“细长”或“矮胖”的一个重要指标，在我国大型高炉Hu/D =2.5—3.1，随着有效容积的增加，这一比值在逐渐降低。在该设计中，2.23。
1.2炉缸
高炉炉型下部圆筒部分为炉缸，炉缸的上、中、下部位分别装有风口、渣口、铁口。炉缸下部容积盛液态渣铁， 图1 高炉内型
上部空间为风口燃烧带。
铁口位于炉缸下水平面，铁口数目依炉容或产量而定，对于3000的高炉，设置3—4个铁口，以每个铁口日出铁量1500—3000t设置铁口数目。在该设计中，设置4个铁口。
渣口与铁口中心线的距离称为渣口高度（），它取决于原料条件，即渣量的大小。渣口高度的确定参照下式计算：
= =
式中：P——生铁日产量，t；
B——生铁产量波动系数，取1.2；
N——昼夜出铁次数，取9；
—— 铁水密度，取7.1t/；
C——渣口以下炉缸容积利用系数，一般为0.55-0.6，在该设计中，取0.55；
d——炉缸直径m。
大中型高炉设置两个渣口，一般两个渣口高度差为100—200mm，也有设在一个水平面上的。渣口直径一般为50—60m。现在，巨型高炉一般不设置渣口。在该设计中, 设置2个渣口，在同一水平面上。
铁口与风口中心线的距离为风口高度: (k为渣口高度与风口高度之比，一般为0.5-0.6,在该设计中，k=0.6 )
风口数目（n）主要取决于炉容大小，与炉缸直径成正比。
大型高炉： (d为炉缸直径，m ),风口数目一般取偶数。风口结构尺寸a取0.6m。
炉缸高度
铁口中心线到炉底砌砖表面之间的距离为死铁层厚度,它的作用是防止渣铁，煤气对炉底的冲刷，稳定渣铁温度。在该设计中，。
1.3炉腹
炉腹在炉缸上部，呈倒截圆锥形。炉腹的结构尺寸是炉腹高度（）和炉腹角（ ），炉腹角 一般取值7983°，不宜过大或过小。在该设计中，。
1.4炉腰
炉腹上部的圆柱形空间是炉腰，是高炉炉型直径最大的部位。炉腰处恰是冶炼的软容带，炉料的透气性在此处变坏。在炉型结构上，炉腰起着承上启下的作用，使得炉腹向炉身过渡来的平缓，减少死角。经验表明:炉腰高度（）对冶炼的影响不甚显著，设计中可通过调整值来修定炉容。
大型高炉的炉腰直径（D）与炉缸直径（d）的比值（）取值1.09—1.15，在该设计中，。
1.5炉身
炉身呈正截圆锥形，向下扩张以适应向下运动的炉料。炉身高度（）占高炉有效高度50％—60％，炉身角取值为80.5°—85.5°。在该设计中，。
1.6炉喉
炉喉呈圆柱形，它的作用是承接炉料，稳定料面，保证炉料分布合理。炉喉直径（）与炉腰直径（D）之比取值为0.64—0.73之间。炉喉高度（）应能保证炉喉布料及其调节需要，一般为2—3m。该设计中： 。
2.炉型计算
（1）生铁日产量计算
生铁日产量
（2）炉缸尺寸计算
炉缸直径：
炉缸高度：
A、渣口高度：=
（两渣口在同一水平面）
B、风口高度：
C、风口结构尺寸：，
D、风口数目(n )：
个
（3）死铁层厚度：
（4）炉腰直径D、炉腹角 、炉腹高度
选取，
取 =81°
校核：
（5）炉喉直径、炉喉高度、炉身角、炉身高度、炉腰高度
选取
选取
校核：
选取
，则
（6）校核炉容
1.炉缸体积:
2.炉腹体积：
)
)
3.炉腰体积：
4.炉身体积：
5.炉喉体积：
误差：
表1 高炉内型尺寸
项目 | 参数 | 项目 | 参数 |
炉缸直径d | 12.7 | 炉喉高度 | 2.5 |
炉腰直径D | 14 | 有效高度 | 31.2 |
炉喉直径 | 9.3 | 炉腹角 | 81° |
死铁层高度 | 1.8 | 炉身角 | 82.5° |
炉缸高度 | 3.8 | 高径比 | 2.23 |
炉腹高度 | 4.1 | 风口数目 | 30 |
炉腰高度 | 2.9 | 铁口数目 | 4 |
炉身高度 渣口高度 风口高度 | 17.9 1.94 3.2 | 有效容积 渣口数目 风口结构尺寸a | 3600 2 0.6 |
| | | |
3．高炉耐火材料
3.1高炉炉衬作用及耐火材料种类
3.1.1高炉炉衬作用
目前，延长炉衬寿命是高炉设计的重要任务，也是高炉操作的重要任务。按照设计炉型，以耐火材料砌筑的实体为高炉炉衬。它是用能够抵抗高温和化学侵蚀作用的耐火材料砌筑而成的，主要作用是构成工作空间，减少损失，以及保护金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。
3.1.2高炉用耐火材料的种类
随着炼铁技术的发展，砌筑高炉用的耐火材料品种不断增加，质量要求也不断提高。目前，高炉用耐火材料有陶瓷质材料和碳质材料两大类。陶瓷制材料有粘土砖、高铝砖、刚玉砖和不定型耐火材料。碳质材料有炭砖、石墨炭砖、石墨碳化硅砖、氮结合碳化硅砖、粘土结合碳化硅砖等。
（1）高铝砖和粘土砖
两者比较，高铝砖比粘土砖含的成分高。其耐火度及荷重软化开始温度均比粘土砖高，其抗渣性能及抗腐蚀性能，特别是耐磨性能更加好，并随着高铝砖含量增加，这些性能也随之提高。高铝砖的缺点是热稳定性不如粘土砖的好，成本也高。总之，粘土砖和高铝砖都具有良好的性能，化学成分与高炉渣相似，不易被渣化及成本较低等优点。
高炉用高铝砖和粘土砖应满足下列要求：
1）含量要高，以保证有足够高的耐火度，使砖在高温下工作性强；
2）要求低，主要是为限制碳黑的沉积和防止它与生成低熔点物质而降低耐火度；
3）荷重软化开始温度要高，因为高炉砌体是在高温和很大的压力条件下工作的；
4）重烧收缩要小，使砌体在高温下产生裂缝的可能性减少，避免渣、铁及其他沉积物渗入砖缝侵蚀耐火砌体；
5）气孔率，特别是显气孔率要低，防止碳黑等沉积。
（2）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、泥浆和填料等。按成分可分成碳质不定形耐火材料和粘土质不定形耐火材料。捣打料、喷涂料、浇注料可根据需要和部位的不同，形成各种形状。泥浆是砌砖不可缺少的填缝粘结剂。填料一般是两层砌体之间的隔热物质或粘结物质。
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