一種無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，所述爐缸被劃分為爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)并且所述爐缸側(cè)壁區(qū)的側(cè)壁磚襯上設(shè)置有出鐵口和出渣口。所述方法包括以下步驟；A、利用所述爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)計(jì)算并確定1150℃侵蝕線的位置；B、利用所述1150℃侵蝕線的位置對(duì)所述爐缸的爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的浸蝕結(jié)厚工況進(jìn)行判定，當(dāng)判定達(dá)到報(bào)警臨界點(diǎn)時(shí)，則進(jìn)行報(bào)警，其中，所述報(bào)警臨界點(diǎn)為當(dāng)所述爐缸側(cè)壁區(qū)的出鐵口處的浸蝕深度達(dá)到出鐵口處原磚襯厚度的20～30％時(shí)、當(dāng)所述爐缸拐角區(qū)的結(jié)渣厚度達(dá)到740～800mm時(shí)或當(dāng)所述爐底區(qū)的浸蝕深度達(dá)到莫來石磚層所在的位置時(shí)。
【專利說明】一種無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高爐冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地講，涉及一種無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法。

【背景技術(shù)】
[0002]由于釩鈦磁鐵礦和普通鐵礦在還原性上存在較大差異，則在對(duì)釩鈦磁鐵礦進(jìn)行冶煉的時(shí)候不能依據(jù)普通鐵礦的冶煉進(jìn)行相應(yīng)的判定，釩鈦磁鐵礦的冶煉的不確定性很多，也增大了監(jiān)測(cè)的難度。
[0003]并且，釩鈦磁鐵礦高爐具有獨(dú)特的爐體結(jié)構(gòu)，首先是釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸中沒有陶瓷杯，因此高爐爐缸侵蝕結(jié)厚的監(jiān)控非常重要，由于釩鈦磁鐵礦的特殊特性，爐缸拐角處容易形成結(jié)渣增厚的現(xiàn)象，將加劇爐缸內(nèi)鐵水的環(huán)流進(jìn)而加快對(duì)爐缸的侵蝕，造成出鐵口處的侵蝕加劇；其次是釩鈦磁鐵礦高爐出渣時(shí)對(duì)出渣口具有較嚴(yán)重的侵蝕，造成出渣口的位置容易漏水，并且釩鈦磁鐵礦的冶煉過程中的渣層厚度波動(dòng)性大，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)帶來很大的不良影響，無法對(duì)高爐爐缸內(nèi)的侵蝕情況進(jìn)行相應(yīng)的警示；再次，無陶瓷杯的爐缸會(huì)對(duì)相應(yīng)的侵蝕和結(jié)厚現(xiàn)象造成一定的影響，因?yàn)樘沾杀淖饔檬歉綦x鐵水保護(hù)碳磚免遭液態(tài)鐵水的溶解，只要陶瓷杯穩(wěn)定存在于碳磚內(nèi)襯的內(nèi)表面上，則陶瓷杯顯然也起著隔熱的作用并能降低碳磚表面的溫度，既節(jié)能降耗，也能改善碳磚層內(nèi)的溫度分布，但由于釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸中不存在陶瓷杯，因此在冶煉的過程中爐底的磚襯會(huì)呈現(xiàn)僅中心局部侵蝕半磚深度且整體形成淺鍋底的形狀，并且隨著釩鈦磁鐵礦冶煉的進(jìn)行在蝕損的殘余磚襯上會(huì)粘結(jié)有特定的沉積物，這種沉積物起到了保護(hù)磚襯的作用從而減緩爐底磚襯的侵蝕，并且爐壁上也會(huì)粘結(jié)沉積物，爐壁上的沉積物從風(fēng)口中心線向下逐漸增厚并與爐底的沉積物形成整體并使?fàn)t缸的整體磚襯侵蝕形態(tài)呈收縮狀(普通高爐的爐缸磚襯侵蝕形態(tài)呈擴(kuò)散狀的)，這種情況下會(huì)造成對(duì)爐壁或者爐底的磚襯侵蝕和結(jié)厚的監(jiān)測(cè)結(jié)果失真，進(jìn)而可能造成因爐內(nèi)的沉積物太厚而影響出鐵量或加劇對(duì)其它位置的侵蝕的后果。
[0004]因此，有必要提供一種針對(duì)無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種針對(duì)無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐中侵蝕邊界不斷變化以及結(jié)渣增厚不斷產(chǎn)生的工況，真實(shí)地反應(yīng)并預(yù)警爐缸侵蝕結(jié)厚狀況的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，所述爐缸被劃分為爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)并且所述爐缸側(cè)壁區(qū)的側(cè)壁磚襯上設(shè)置有出鐵口和出渣口，所述方法包括以下步驟；
[0007]八、利用所述爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)計(jì)算并確定11501侵蝕線的位置；
[0008]8、利用所述11501侵蝕線的位置對(duì)所述爐缸的爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的浸蝕結(jié)厚工況進(jìn)行判定，當(dāng)判定達(dá)到報(bào)警臨界點(diǎn)時(shí)，則進(jìn)行報(bào)警，
[0009]其中，所述報(bào)警臨界點(diǎn)為當(dāng)所述爐缸側(cè)壁區(qū)的出鐵口處的浸蝕深度達(dá)到出鐵口處原磚襯厚度的20?30%時(shí)、當(dāng)所述爐缸拐角區(qū)的結(jié)渣厚度達(dá)到740?800臟時(shí)或當(dāng)所述爐底區(qū)的浸蝕深度達(dá)到莫來石磚層所在的位置時(shí)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的一個(gè)實(shí)施例，在步驟8中，結(jié)合爐缸中磚襯的剪切應(yīng)力判斷結(jié)果和超聲波測(cè)定結(jié)果對(duì)所述爐缸的浸蝕結(jié)厚工況進(jìn)行判定。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的一個(gè)實(shí)施例，在步驟八中，依據(jù)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程，采用穩(wěn)定網(wǎng)格的有限元或有限差分法計(jì)算爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)并在迭代計(jì)算中根據(jù)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度確定導(dǎo)熱系數(shù)，進(jìn)而得到爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)，再利用所述爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)計(jì)算并確定11501侵蝕線的位置。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟八具體包括以下步驟:
[0013]1將所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)分別定義為長(zhǎng)方形并依據(jù)爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的布置進(jìn)行穩(wěn)定網(wǎng)格的劃分；
[0014]I讀入所述爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的溫度、爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)、鐵水的導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)渣的導(dǎo)熱系數(shù)以及所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格位置數(shù)據(jù)；
[0015]0、對(duì)所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)進(jìn)行分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算；
[0016]么將分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算結(jié)果合并構(gòu)成爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)；
[0017]6、利用所述爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)插值計(jì)算得到11501侵蝕線的位置。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的一個(gè)實(shí)施例，在步驟0中，利用所述爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的溫度并進(jìn)行溫度遞推之后對(duì)爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)進(jìn)行一維傳熱計(jì)算，計(jì)算所述爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點(diǎn)的溫度，其中，所述爐缸側(cè)壁區(qū)的遞推方向?yàn)閺耐庀騼?nèi)，所述爐底區(qū)的遞推方向?yàn)閺南孪蛏稀?br> [0019]根據(jù)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的一個(gè)實(shí)施例，在步驟0中，利用所述爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)計(jì)算得到的邊界溫度作為所述爐缸拐角區(qū)計(jì)算的邊界條件并對(duì)所述爐缸拐角區(qū)進(jìn)行二維傳熱計(jì)算，計(jì)算所述爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點(diǎn)的溫度。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的一個(gè)實(shí)施例，在計(jì)算過程中，根據(jù)所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度確定爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)，當(dāng)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度高于或等于14501時(shí)，則將鐵水的導(dǎo)熱系數(shù)作為爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)，當(dāng)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度低于14501時(shí)，則將爐缸中磚襯在相應(yīng)溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)作為爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的一個(gè)實(shí)施例，使用??！肅111:011 811(1 01*08861'模型計(jì)算結(jié)潘的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟八還包括選定并剔除熱電偶的不合理溫度的步驟。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的一個(gè)實(shí)施例，所述爐底區(qū)的磚襯包括從爐內(nèi)向爐外依次分布的第一致密粘土磚層、莫來石磚層、第二致密粘土磚層和碳磚層。
[0024]由于釩鈦磁鐵礦冶煉的特殊性，本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法針對(duì)釩鈦磁鐵礦高爐爐缸在工作的過程中容易出現(xiàn)爐渣結(jié)厚、浸蝕的現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)高爐爐缸內(nèi)的工況采用連續(xù)式和間斷式相結(jié)合的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步確認(rèn)監(jiān)測(cè)的可靠性，有利于延長(zhǎng)高爐的使用壽命并保證生產(chǎn)安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明中無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸的分區(qū)示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明中無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明示例的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法。
[0029]本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的思路是基于無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)得到的11501侵蝕線的位置，對(duì)爐缸的浸蝕結(jié)厚工況進(jìn)行判定和預(yù)警。此外，在考慮溫度場(chǎng)的同時(shí)，還考慮不同工況下爐缸內(nèi)剪切應(yīng)力的影響并結(jié)合超聲波測(cè)定結(jié)果對(duì)爐缸的工況進(jìn)行連續(xù)式和間斷式相結(jié)合的綜合監(jiān)測(cè)。
[0030]圖1是本發(fā)明中無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸的分區(qū)示意圖，圖2是本發(fā)明中無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，為了便于進(jìn)行計(jì)算、監(jiān)測(cè)和判定，將爐缸劃分為爐缸側(cè)壁區(qū)1、爐底區(qū)2和爐缸拐角區(qū)3，并且本發(fā)明中的爐缸側(cè)壁區(qū)1的側(cè)壁磚襯4上還設(shè)置有用于出渣的出渣口 5和用于出鐵的出鐵口 6，其中每一個(gè)區(qū)均包括鐵水和磚襯，爐缸拐角區(qū)3還包括粘著在磚襯上的結(jié)渣8。其中，對(duì)于無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐底區(qū)2而言，爐底區(qū)2的爐底磚襯7通常包括從爐內(nèi)向爐外依次分布的第一致密粘土磚層、莫來石磚層、第二致密粘土磚層和碳磚層，并且其中的每一種磚層均可以包括多個(gè)層，例如，包括三層第一致密粘土磚層、兩層莫來石磚層、兩層第二致密粘土磚層以及兩層碳磚層，本發(fā)明不對(duì)此進(jìn)行具體限定。
[0031]具體地，本發(fā)明示例性實(shí)施例的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法包括以下步驟；
[0032]步驟八:
[0033]利用爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)計(jì)算并確定11501侵蝕線的位置。
[0034]由于本發(fā)明在后續(xù)進(jìn)行浸蝕結(jié)厚工況判定和報(bào)警時(shí)，主要依據(jù)的是所確定的11501侵蝕線的位置，因此首先需要獲得相對(duì)準(zhǔn)確的11501侵蝕線的位置，但本發(fā)明并不對(duì)11501侵蝕線的位置的獲得方法進(jìn)行特別限定，只要能夠獲得符合要求的11501侵蝕線的位置即可。
[0035]11501侵蝕線又稱為11501等溫線，通常將爐缸內(nèi)溫度高于11501的區(qū)域視為鐵水區(qū)，溫度低于11501的區(qū)域視為磚襯區(qū)，也即溫度需要降到11501左右才能使鐵水凝結(jié)，故取11501等溫線作為爐缸的侵蝕線，并且根據(jù)11501侵蝕線可以比較直觀的預(yù)測(cè)和判斷爐缸的浸蝕情況。
[0036]具體地，在步驟八中，依據(jù)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程，采用穩(wěn)定網(wǎng)格的有限元或有限差分法計(jì)算爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)并在迭代計(jì)算中根據(jù)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度確定導(dǎo)熱系數(shù)，進(jìn)而得到爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)，再利用所述爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)計(jì)算并確定11501侵蝕線的位置。
[0037]并且，步驟八具體包括以下步驟:
[0038]^將爐缸側(cè)壁區(qū)1、爐底區(qū)2和爐缸拐角區(qū)3分別定義為長(zhǎng)方形并依據(jù)爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的布置進(jìn)行穩(wěn)定網(wǎng)格的劃分。其中，穩(wěn)定網(wǎng)格是指在計(jì)算過程中不再改變的網(wǎng)格，并且區(qū)域的確定和穩(wěn)定網(wǎng)格的劃分均可以采用本領(lǐng)域公知的方法進(jìn)行。
[0039]I讀入所述爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的溫度、爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)、鐵水的導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)渣的導(dǎo)熱系數(shù)以及所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格位置數(shù)據(jù)。熱電偶通常是根據(jù)需要分散設(shè)置在高爐上并伸入爐缸內(nèi)進(jìn)行測(cè)溫的，讀入上述數(shù)據(jù)是為了進(jìn)行后續(xù)的傳熱計(jì)算并獲得溫度場(chǎng)。
[0040]其中，可以使用!！肅111:011 811(1 (^08861'模型計(jì)算結(jié)潘的導(dǎo)熱系數(shù)，并具體采用式1和式2計(jì)算結(jié)渣的導(dǎo)熱系數(shù)\ 2:.V X + 又於
[0041〕 ^ ~---——式 1

3/1
[0042]遼=0, \ ——式 2

2/1 +/1,,

5 1*6
[0043]在式1和式2中，^為結(jié)渣的導(dǎo)熱系數(shù)，1/(111*1 ) %為結(jié)渣內(nèi)的爐渣體積分?jǐn)?shù)，％ 為結(jié)潘內(nèi)的鐵珠體積分?jǐn)?shù)，％ ；入3為爐潘的導(dǎo)熱系數(shù)，1/ (111^-0 )；入％為鐵珠的導(dǎo)熱系數(shù)，1/01^0。
[0044]0、對(duì)所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)進(jìn)行分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算。
[0045]根據(jù)本發(fā)明，爐缸側(cè)壁區(qū)1中的傳熱方向垂直于爐壁，爐底區(qū)2中的傳熱方向垂直于爐底，所以對(duì)于爐缸側(cè)壁區(qū)1和爐底區(qū)2的傳熱計(jì)算可以采用以穩(wěn)定網(wǎng)格遞推計(jì)算的一維傳熱計(jì)算。而爐缸拐角區(qū)3中的傳熱方向并不確定并且爐缸拐角區(qū)3是結(jié)渣結(jié)厚的主要區(qū)域，因此爐缸拐角區(qū)3的傳熱方向無法直接以比照的方式簡(jiǎn)單確定，而只可在爐缸側(cè)壁區(qū)1中的傳熱方向和爐底區(qū)2中的傳熱方向之間選擇一個(gè)可能的范圍，故對(duì)于爐缸拐角區(qū)3的傳熱計(jì)算需要采用穩(wěn)定網(wǎng)格的有限元或有限差分方法的二維傳熱計(jì)算，并且在計(jì)算時(shí)可以考慮將爐缸側(cè)壁區(qū)1和爐底區(qū)2的計(jì)算結(jié)果作為爐缸拐角區(qū)的邊界條件，二維計(jì)算的邊界形狀可以得到大幅簡(jiǎn)化并有利于提高計(jì)算精度、縮短計(jì)算時(shí)間。
[0046]在本步驟中，利用爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的溫度并進(jìn)行溫度遞推之后對(duì)爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)進(jìn)行一維傳熱計(jì)算，計(jì)算爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點(diǎn)的溫度，其中，爐缸側(cè)壁區(qū)的遞推方向?yàn)閺耐庀騼?nèi)，爐底區(qū)的遞推方向?yàn)閺南孪蛏?；利用爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)計(jì)算得到的邊界溫度作為爐缸拐角區(qū)計(jì)算的邊界條件并對(duì)爐缸拐角區(qū)進(jìn)行二維傳熱計(jì)算，計(jì)算爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點(diǎn)的溫度。
[0047]依據(jù)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程，直接用穩(wěn)定網(wǎng)格的有限元或有限差分的方法計(jì)算爐缸側(cè)壁區(qū)1、爐底區(qū)2和爐缸拐角區(qū)3的溫度場(chǎng)，然后在溫度場(chǎng)的迭代計(jì)算過程中根據(jù)所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度確定爐缸中各處磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)，當(dāng)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度高于或等于14501時(shí)，則將鐵水的導(dǎo)熱系數(shù)作為爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算確定爐缸磚襯中的溫度場(chǎng)，當(dāng)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度低于14501時(shí)，則將爐缸中磚襯在相應(yīng)溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)作為爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)。爐缸拐角區(qū)由于結(jié)渣存在使得結(jié)潘的導(dǎo)熱系數(shù)和鐵水的導(dǎo)熱系數(shù)存在差異，因此可以使用0肅111:011 811(1 01X18861'模型計(jì)算爐缸拐角區(qū)結(jié)渣的導(dǎo)熱系數(shù)并進(jìn)行計(jì)算。然后，根據(jù)所得的溫度場(chǎng)確定11501侵蝕線的位置，這種確定侵蝕線位置的方法只需計(jì)算一次溫度場(chǎng)，計(jì)算量大幅較小且計(jì)算周期短，計(jì)算穩(wěn)定性也大幅提聞。
[0048]么將分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算結(jié)果合并構(gòu)成爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)。
[0049]6、利用所述爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)插值計(jì)算得到11501侵蝕線的位置。
[0050]在步驟6中，11501侵蝕線的位置的獲得一般是依賴于爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)計(jì)算獲得的，例如，假定11501侵蝕線是由變量X = \，12，…，X。所決定的，通過連接變量X的各點(diǎn)形成等溫線，變量X的起始位置取在區(qū)域內(nèi)一個(gè)固定位置上，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或之前的推定結(jié)果，可給出此次推定的侵蝕線的大致范圍為(八，8),即有八〈^8(1 = 1,2,…，10，在此范圍內(nèi)任意給出X” ％，…，X。的一組值，就可以確定邊界的位置；然后利用邊界元法算出邊界上的熱電偶測(cè)溫點(diǎn)處的計(jì)算溫度值11 =也就是說11是X的函數(shù)，即11 =
，而函數(shù)關(guān)系？是隱含的并且是用邊界元法進(jìn)行的傳熱計(jì)算，因此11501侵蝕線的推定問題可以描述為:在滿足11 = 口⑴及八〈X#的條件下，求出使I 11-, I =1] I 11^-11^ |達(dá)到極小值的X，式中，帶#的變量為計(jì)算推定的值。由此，求11501侵蝕線的位置就可以歸類為一個(gè)非線性最優(yōu)化問題，由于高爐的爐缸各部位的磚襯材質(zhì)有多種，如劃分成若干具有單一材質(zhì)的分區(qū)域，再用邊界元法處理，就可以將此計(jì)算最終歸納為各個(gè)分區(qū)域的邊界上的積分問題，通過聯(lián)立方程求解就可以求出爐缸內(nèi)的磚襯熱面溫度和11501等溫線的位置。上面只是對(duì)11501侵蝕線的計(jì)算進(jìn)行原理性地說明，具體的方法和步驟不限于此。
[0051]由于高爐爐缸的熱電偶工作環(huán)境惡劣，因此損壞的很多，并且由于在釩鈦磁鐵礦冶煉過程中存在結(jié)厚厚度的不確定性，導(dǎo)致溫度波動(dòng)性很大，所以為了保證計(jì)算結(jié)果的正確性，步驟八還包括選定并剔除熱電偶的不合理溫度的步驟，例如，當(dāng)接近熱面的熱電偶溫度低于接近冷面的熱電偶溫度時(shí)或當(dāng)熱電偶的最大溫度超過鐵水溫度時(shí)或當(dāng)熱電偶在動(dòng)態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)下測(cè)定數(shù)據(jù)時(shí)，則相應(yīng)熱電偶的溫度為熱電偶的不合理溫度，應(yīng)當(dāng)予以剔除。
[0052]步驟8:
[0053]利用所述11501侵蝕線的位置對(duì)所述爐缸的爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的浸蝕結(jié)厚工況進(jìn)行判定，當(dāng)判定達(dá)到報(bào)警臨界點(diǎn)時(shí)，則進(jìn)行報(bào)警，其中，報(bào)警臨界點(diǎn)為當(dāng)爐缸側(cè)壁區(qū)的出鐵口處的浸蝕深度達(dá)到出鐵口處原磚襯厚度的20?30%時(shí)、當(dāng)爐缸拐角區(qū)的結(jié)渣厚度達(dá)到740?800臟時(shí)或當(dāng)爐底區(qū)的浸蝕深度達(dá)到莫來石磚層所在的位置時(shí)。
[0054]在獲得11501侵蝕線的位置之后，就可以進(jìn)行工況的判定了。由于獲得的11501侵蝕線是根據(jù)有限元網(wǎng)格劃分、計(jì)算之后以直觀的圖示呈現(xiàn)出來的，因此可以通過看圖直接觀察出其在爐缸內(nèi)的位置，進(jìn)而可以指導(dǎo)并判斷是否到了報(bào)警的程度。
[0055]當(dāng)然，判定是否報(bào)警時(shí)需要有報(bào)警的臨界點(diǎn)，本發(fā)明的報(bào)警臨界點(diǎn)的設(shè)置是根據(jù)釩鈦磁鐵礦高爐中爐缸的不同位置的侵蝕結(jié)厚情況和使用要求進(jìn)行了不同的限定，具體來說，由于爐缸中最容易受到侵蝕的位置就是爐底，并且在鐵水流動(dòng)的過程中會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力并對(duì)爐底造成侵蝕，因此需要對(duì)爐底的侵蝕情況進(jìn)行了解和及時(shí)報(bào)警；而爐缸的出鐵口在出鐵的時(shí)候會(huì)受到嚴(yán)重的沖擊侵蝕，因此也需要對(duì)出鐵口附近的侵蝕情況進(jìn)行了解和及時(shí)報(bào)警；并且，由于冶煉釩鈦磁鐵礦的工況下出渣量很大，同時(shí)在出渣的過程中出不干凈的爐渣容易粘附在爐缸拐角處并形成結(jié)渣，使得該處的位置較高，不利于保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因此本發(fā)明根據(jù)以上需求和特點(diǎn)特別設(shè)置了三個(gè)報(bào)警臨界點(diǎn)，從而能夠?qū)Ω郀t爐缸的工作情況進(jìn)行有效地監(jiān)控。
[0056]其中，對(duì)于無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐底而言，爐底區(qū)的磚襯通常包括從爐內(nèi)向爐外依次分布的第一致密粘土磚層、莫來石磚層、第二致密粘土磚層和碳磚層。因此，莫來石磚層是侵蝕的最低限，當(dāng)侵蝕到達(dá)莫來石磚層后，就應(yīng)該報(bào)警并予以維修，否則會(huì)嚴(yán)重影響高爐以及熱電偶的壽命。
[0057]此外，由于爐缸內(nèi)的侵蝕和結(jié)厚在達(dá)到一定程度的時(shí)候會(huì)對(duì)爐缸中磚襯的剪切應(yīng)力造成一定的影響，因此在考慮溫度場(chǎng)的同時(shí)，還可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)特定位置剪切應(yīng)力的大小進(jìn)行識(shí)別判斷，從而能夠更好地了解釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸中渣層厚度的異常變化；并且，雖然依賴于11501侵蝕線的判斷結(jié)果是具備連續(xù)性的，但由于還可能存在特殊位置的監(jiān)測(cè)漏洞，本發(fā)明還進(jìn)一步引入了間斷性的判定方法，即引入超聲波測(cè)定方法來對(duì)特殊位置進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)判定結(jié)果的核驗(yàn)和完善，對(duì)整個(gè)爐缸各部位的結(jié)渣厚度、侵蝕深度等進(jìn)行更準(zhǔn)確的把控。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在步驟8中結(jié)合爐缸中磚襯的剪切應(yīng)力判斷結(jié)果和超聲波測(cè)定結(jié)果對(duì)爐缸的浸蝕結(jié)厚工況進(jìn)行判定，其中，需要特別進(jìn)行剪切應(yīng)力判斷或超聲波測(cè)定的位置可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況和需求進(jìn)行選擇。
[0058]當(dāng)判定達(dá)到報(bào)警臨界點(diǎn)后，則進(jìn)行報(bào)警，然后可以對(duì)爐缸進(jìn)行檢修和維護(hù)，避免工況的進(jìn)一步惡化。
[0059]下面結(jié)合示例和附圖對(duì)本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法作進(jìn)一步說明。
[0060]圖2是根據(jù)本發(fā)明示例的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的流程圖。如圖2所示，本示例的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法的處理流程為:
[0061]義印1:輸入熱電偶溫度、磚襯導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)渣導(dǎo)熱系數(shù)和鐵水導(dǎo)熱系數(shù)以及爐缸各區(qū)域的穩(wěn)定網(wǎng)格位置數(shù)據(jù)。
[0062]3*61)2:刪除熱電偶的不合理溫度。
[0063]義印3:對(duì)爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)進(jìn)行分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算。
[0064]義印4:將三個(gè)區(qū)域的溫度場(chǎng)合并得到爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)。
[0065]義印5:由所得爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)插值計(jì)算得到11501侵蝕線的位置。
[0066]8^6？6:結(jié)合11501侵蝕線的位置對(duì)爐缸的爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的浸蝕結(jié)厚工況進(jìn)行分區(qū)域地判定，由于僅依據(jù)溫度場(chǎng)的判定存在不確定性，還結(jié)合特殊位置的剪切應(yīng)力判斷結(jié)果和超聲波測(cè)定結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步判定。
[0067]義印7:當(dāng)判定達(dá)到報(bào)警臨界點(diǎn)時(shí)，則進(jìn)行報(bào)警。
[0068]綜上所述，本發(fā)明根據(jù)無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的冶煉和結(jié)構(gòu)特殊性，在重點(diǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)并能夠在高爐運(yùn)行的過程中進(jìn)行報(bào)警，有利于延長(zhǎng)高爐服役壽命并保證生產(chǎn)的安全性。
[0069]盡管上面已經(jīng)通過結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，所述爐缸被劃分為爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)并且所述爐缸側(cè)壁區(qū)的側(cè)壁磚襯上設(shè)置有出鐵口和出渣口，所述方法包括以下步驟； A、利用所述爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)計(jì)算并確定1150°C侵蝕線的位置； B、利用所述1150°C侵蝕線的位置對(duì)所述爐缸的爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的浸蝕結(jié)厚工況進(jìn)行判定，當(dāng)判定達(dá)到報(bào)警臨界點(diǎn)時(shí)，則進(jìn)行報(bào)警， 其中，所述報(bào)警臨界點(diǎn)為當(dāng)所述爐缸側(cè)壁區(qū)的出鐵口處的浸蝕深度達(dá)到出鐵口處原磚襯厚度的20?30%時(shí)、當(dāng)所述爐缸拐角區(qū)的結(jié)渣厚度達(dá)到740?800mm時(shí)或當(dāng)所述爐底區(qū)的浸蝕深度達(dá)到莫來石磚層所在的位置時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，在步驟B中，結(jié)合爐缸中磚襯的剪切應(yīng)力判斷結(jié)果和超聲波測(cè)定結(jié)果對(duì)所述爐缸的浸蝕結(jié)厚工況進(jìn)行判定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，在步驟A中，依據(jù)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程，采用穩(wěn)定網(wǎng)格的有限元或有限差分法計(jì)算爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)并在迭代計(jì)算中根據(jù)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度確定導(dǎo)熱系數(shù)，進(jìn)而得到爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)，再利用所述爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)計(jì)算并確定1150°C侵蝕線的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，所述步驟A具體包括以下步驟: a、將所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)分別定義為長(zhǎng)方形并依據(jù)爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的布置進(jìn)行穩(wěn)定網(wǎng)格的劃分； b、讀入所述爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的溫度、爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)、鐵水的導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)渣的導(dǎo)熱系數(shù)以及所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格位置數(shù)據(jù)； C、對(duì)所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)進(jìn)行分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算； d、將分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算結(jié)果合并構(gòu)成爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)； e、利用所述爐缸中磚襯的溫度場(chǎng)插值計(jì)算得到1150°C侵蝕線的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，在步驟c中，利用所述爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的溫度并進(jìn)行溫度遞推之后對(duì)爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)進(jìn)行一維傳熱計(jì)算，計(jì)算所述爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點(diǎn)的溫度，其中，所述爐缸側(cè)壁區(qū)的遞推方向?yàn)閺耐庀騼?nèi)，所述爐底區(qū)的遞推方向?yàn)閺南孪蛏稀?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，在步驟c中，利用所述爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)計(jì)算得到的邊界溫度作為所述爐缸拐角區(qū)計(jì)算的邊界條件并對(duì)所述爐缸拐角區(qū)進(jìn)行二維傳熱計(jì)算，計(jì)算所述爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點(diǎn)的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，在計(jì)算過程中，根據(jù)所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度確定爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)，當(dāng)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度高于或等于1450°C時(shí)，則將鐵水的導(dǎo)熱系數(shù)作為爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)，當(dāng)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)的溫度低于1450°C時(shí)，則將爐缸中磚襯在相應(yīng)溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)作為爐缸中磚襯的導(dǎo)熱系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，使用Hamilton and crosser模型計(jì)算結(jié)洛的導(dǎo)熱系數(shù),并具體采用式I和式2計(jì)算結(jié)渣的導(dǎo)熱系數(shù)λ Σ:.V λ + aVF λ? Iy =——式 I
Vs+aVFe瓦
31 a 二-5~-式 2
2Λ +Af工、
a' re 在式I和式2中，λ Σ為結(jié)渣的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m*°C ) ；VS為結(jié)渣內(nèi)的爐渣體積分?jǐn)?shù)，Vpe為結(jié)渣內(nèi)的鐵珠體積分?jǐn)?shù)，％ ; λ s為爐渣的導(dǎo)熱系數(shù)，ff/ (m*°C ) ；AFe為鐵珠的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m*。。)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，所述步驟A還包括選定并剔除熱電偶的不合理溫度的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報(bào)警方法，其特征在于，所述爐底區(qū)的磚襯包括從爐內(nèi)向爐外依次分布的第一致密粘土磚層、莫來石磚層、第二致密粘土磚層和碳磚層。
【文檔編號(hào)】C21B7/24GK104313224SQ201410549098
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】陸高峰, 薛正良, 鄒仕華, 金焱, 毛建林, 王煒, 王凌冰, 江凌, 陳利, 張志強(qiáng), 陳偉, 孫小勇, 袁鵬, 文貴江, 邢志剛 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司