机械毕业设计（论文）-高炉无料钟炉顶布料器设计【全套图纸】

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1、绪论：高炉布料器的发展变革高炉在中国的出现，已经有2700年的历史。由于古代生产装备差，技术水平低，虽然2000年前（西汉末年）已有50立方米的巨型高炉生产，但当时还不懂布料，煤气利用极差，每炼1吨铁用7～8吨木炭。燃料消耗高，煤气直接放散到空气中，致使高炉附近黑烟蔽日。前秦（公元350～390年）高僧道安著的《释氏西域记》中曾记述新疆库车地区的当时实况：“屈茨北二百里有山，夜则火光，昼日但烟，人取此山石炭，冶此山铁，恒充三十六国。”在欧洲，阿格里科拉作的《论金属》中的一幅图，描述了当时北欧高炉生产状况，高炉较小，有固定的加料平台

2、，炉料从高炉固定的一侧倒入。显然，当时尚未认识到布料的作用。全套图纸，加15389370618世纪有一张高炉图，描述了法国高炉加料情形。在炉喉周围有一层，加料工人可以沿炉喉周围加料。炉喉直径较小的高炉，这样加料比较均匀。倒料工人的对面有另一个人手持工具，估计他是在用一个耙子平料，以改善煤气利用。第一个兼有布料和回收煤气的炉顶设备是1850年在英国应用的巴利式布料器，它用手工操作，炉顶放进料斗后，开大钟，炉料沿大钟斜面布到炉内，使炉内料面呈漏斗形：边缘料面高，中心料面低。边缘料多，使沿炉墙上升的煤气阻力增加，有利于改善煤气利用；中心

3、料面低高炉中心的料柱阻力减少，有利于在整个高炉断面改善炉料与煤气的接触，对改善炉缸工作也有良好作用。虽然巴利式布料器在结构上存在严重缺点，但它对高炉布料起了启蒙作用，开拓了现代料面分布的重要方向。一百余年来，高炉炉料分布基本沿用巴利式大钟布料器所形成的漏斗形。巴利式布料器除结构上的缺点外，布料也不均匀。一批料倒进料斗后，炉料在倾斜的一侧，集中形成堆尖，而对面的炉料较少，造成粒度偏析。炉料下到炉内继续保持这种不均匀性，引起高炉偏行。如果料斗旋转，则堆尖位置可以变化，从而减小炉料在料斗内的不均匀性。布郎式布料器是初期的旋转式布料器。美

4、国埃比威尔厂第一个使用布郎式布料器，该厂为高炉设计布料器提出了重要的原则-----旋转。现代布料器无一例外，都是能够旋转的。布郎式布料器是单钟的，使用过程中发现它不能从根本上克服巴利式布料器密封性不佳的缺陷。加料时，大钟开启，炉内大量煤气从炉顶放出来。此外，布料器旋转的歪嘴放料口很大，料流时间较短，不能克服大料斗内炉料的不均匀性。1907年，美国马基公司设计的马基式布料器，继巴利式布料器之后，进行了高炉布料的第二次革命。在它出现的短短20年内，美国150座高炉几乎全部采用；除了美国外，它在世界范围内也得到迅速推广。到20世纪80年

5、代，它已成为世界上绝大部分高炉的布料设备。马基式布料器继承了巴利式大钟、大斗的优点，并且用双钟、双斗克服加料时煤气漏出的缺陷；它吸收了布郎式布料器旋转的长处，使小钟、小斗一起旋转，把炉料按六点（每站60°）放到大斗内。这样就使炉料堆尖均匀地分布在大斗内。随着钢铁工业的发展，高炉容积日益扩大。冶金专家对高炉深入研究后发现，马基式布料器也不是完美无缺的。首先，炉料在小料斗内分布不均匀，这种不均匀性，在炉料下到大料斗内及随后下到炉内时依然存在。格鲁金诺夫曾仔细地研究过马基式布料器布料所带来的沿高炉圆周方向的不均匀性。当料车将炉料倒入小斗

6、后，大块滚到对面，粉末留在堆尖附近，沿小斗上部有△h高度是偏布的炉料。格鲁金诺夫仔细地计算了炉料在炉喉水平面上的不均匀，用图一目了然地表示出来。他将炉喉圆周展开成平面，画出一批炉料沿炉墙的厚度分布。为使不均匀分布的炉料明显起见，他做了两种处理。(1)只画出不均匀部分，而将均匀分布的一层炉料去掉；(2)纵坐标的比例尺比横坐标的比例尺放大10倍。这样处理后，炉料偏布现象被放大几十倍，突出了偏布的形象。根据格鲁金诺夫的研究结论，保持60°或60°倍数布料，或改变车数或加一定的修正角度，均无法消除水平面分布的不均匀性。对一批料而言，均匀分

7、布的占大部分，在图中得不到反映；而纵坐标比例放大10倍，又将这相对不均匀部分再次放大10倍。库兹涅茨克钢铁公司炼铁厂高炉实验证明，格鲁金诺夫的有些结论是不正确的。现有高炉布料其它改变的影响，远远大于水平分布的不均匀。格鲁金诺夫关于水平面与垂直面不均匀的严格划分，是没有必要的。此外，炉料在炉喉内按一定堆角分布；随着高炉容积的扩大，矿石可能很少或根本布不到高炉中心。矿石少，中心气流容易发展，影响煤气利用。美国金尼的试验表明，随炉喉直径增加，保持炉喉间隙为609.6mm，矿石批重相应增加。实验结果如表一所示。表一炉喉直径与炉料分布直径/

8、m矿石环圈宽度炉喉面积m面积/m2无矿部分面积占炉喉面积比/％炉喉直径中间无矿部分直径矿石环圈面积中心无矿部分面积炉喉面积5.21.22.019.921.1721.15.55.51.52.021.861.8323.77.75.81.82.023.6