一種無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報警方法
【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計算并確定1150℃侵蝕線的位置；B、利用所述1150℃侵蝕線的位置對所述爐缸的爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)的浸蝕結(jié)厚工況進行判定，當(dāng)判定達到報警臨界點時，則進行報警，其中，所述報警臨界點為當(dāng)所述爐缸側(cè)壁區(qū)的出鐵口處的浸蝕深度達到出鐵口處原磚襯厚度的20～30％時、當(dāng)所述爐缸拐角區(qū)的結(jié)渣厚度達到740～800mm時或當(dāng)所述爐底區(qū)的浸蝕深度達到莫來石磚層所在的位置時。
【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，則在對釩鈦磁鐵礦進行冶煉的時候不能依據(jù)普通鐵礦的冶煉進行相應(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)測的難度。
[0003]并且，釩鈦磁鐵礦高爐具有獨特的爐體結(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)流進而加快對爐缸的侵蝕，造成出鐵口處的侵蝕加?。黄浯问氢C鈦磁鐵礦高爐出渣時對出渣口具有較嚴(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性大，對監(jiān)測系統(tǒng)帶來很大的不良影響，無法對高爐爐缸內(nèi)的侵蝕情況進行相應(yīng)的警示；再次，無陶瓷杯的爐缸會對相應(yīng)的侵蝕和結(jié)厚現(xiàn)象造成一定的影響，因為陶瓷杯的作用是隔離鐵水保護碳磚免遭液態(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行在蝕損的殘余磚襯上會粘結(jié)有特定的沉積物，這種沉積物起到了保護磚襯的作用從而減緩爐底磚襯的侵蝕，并且爐壁上也會粘結(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)呈擴散狀的)，這種情況下會造成對爐壁或者爐底的磚襯侵蝕和結(jié)厚的監(jiān)測結(jié)果失真，進而可能造成因爐內(nèi)的沉積物太厚而影響出鐵量或加劇對其它位置的侵蝕的后果。
[0004]因此，有必要提供一種針對無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報警方法。


【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)厚報警方法。
[0006]為了實現(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計算并確定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)厚工況進行判定，當(dāng)判定達到報警臨界點時，則進行報警，
[0009]其中，所述報警臨界點為當(dāng)所述爐缸側(cè)壁區(qū)的出鐵口處的浸蝕深度達到出鐵口處原磚襯厚度的20?30%時、當(dāng)所述爐缸拐角區(qū)的結(jié)渣厚度達到740?800臟時或當(dāng)所述爐底區(qū)的浸蝕深度達到莫來石磚層所在的位置時。
[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)厚報警方法的一個實施例，在步驟8中，結(jié)合爐缸中磚襯的剪切應(yīng)力判斷結(jié)果和超聲波測定結(jié)果對所述爐缸的浸蝕結(jié)厚工況進行判定。
[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)厚報警方法的一個實施例，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算爐缸中磚襯的溫度場并在迭代計算中根據(jù)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點的溫度確定導(dǎo)熱系數(shù)，進而得到爐缸中磚襯的溫度場，再利用所述爐缸中磚襯的溫度場計算并確定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)厚報警方法的一個實施例，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)分別定義為長方形并依據(jù)爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的布置進行穩(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、對所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)進行分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計算；
[0016]么將分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計算結(jié)果合并構(gòu)成爐缸中磚襯的溫度場；
[0017]6、利用所述爐缸中磚襯的溫度場插值計算得到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)厚報警方法的一個實施例，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行溫度遞推之后對爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)進行一維傳熱計算，計算所述爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點的溫度，其中，所述爐缸側(cè)壁區(qū)的遞推方向為從外向內(nèi)，所述爐底區(qū)的遞推方向為從下向上。
[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)厚報警方法的一個實施例，在步驟0中，利用所述爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)計算得到的邊界溫度作為所述爐缸拐角區(qū)計算的邊界條件并對所述爐缸拐角區(qū)進行二維傳熱計算，計算所述爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點的溫度。
[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)厚報警方法的一個實施例，在計算過程中，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)點的溫度高于或等于14501時，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)點的溫度低于14501時，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)厚報警方法的一個實施例，使用！！肅111:011 811(1 01*08861'模型計算結(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)厚報警方法的一個實施例，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)厚報警方法的一個實施例，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)厚報警方法針對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，進而對高爐爐缸內(nèi)的工況采用連續(xù)式和間斷式相結(jié)合的方法進行監(jiān)測，進一步確認(rèn)監(jiān)測的可靠性，有利于延長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)厚報警方法的流程圖。

【具體實施方式】
[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得到的11501侵蝕線的位置，對爐缸的浸蝕結(jié)厚工況進行判定和預(yù)警。此外，在考慮溫度場的同時，還考慮不同工況下爐缸內(nèi)剪切應(yīng)力的影響并結(jié)合超聲波測定結(jié)果對爐缸的工況進行連續(xù)式和間斷式相結(jié)合的綜合監(jiān)測。
[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。參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，為了便于進行計算、監(jiān)測和判定，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)明不對此進行具體限定。
[0031]具體地，本發(fā)明示例性實施例的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報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計算并確定11501侵蝕線的位置。
[0034]由于本發(fā)明在后續(xù)進行浸蝕結(jié)厚工況判定和報警時，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準(zhǔn)確的11501侵蝕線的位置，但本發(fā)明并不對11501侵蝕線的位置的獲得方法進行特別限定，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算爐缸中磚襯的溫度場并在迭代計算中根據(jù)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點的溫度確定導(dǎo)熱系數(shù)，進而得到爐缸中磚襯的溫度場，再利用所述爐缸中磚襯的溫度場計算并確定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分別定義為長方形并依據(jù)爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的布置進行穩(wěn)定網(wǎng)格的劃分。其中，穩(wěn)定網(wǎng)格是指在計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)進行測溫的，讀入上述數(shù)據(jù)是為了進行后續(xù)的傳熱計算并獲得溫度場。
[0040]其中，可以使用!！肅111:011 811(1 (^08861'模型計算結(jié)潘的導(dǎo)熱系數(shù)，并具體采用式1和式2計算結(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、對所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)進行分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計算。
[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，所以對于爐缸側(cè)壁區(qū)1和爐底區(qū)2的傳熱計算可以采用以穩(wěn)定網(wǎng)格遞推計算的一維傳熱計算。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可能的范圍，故對于爐缸拐角區(qū)3的傳熱計算需要采用穩(wěn)定網(wǎng)格的有限元或有限差分方法的二維傳熱計算，并且在計算時可以考慮將爐缸側(cè)壁區(qū)1和爐底區(qū)2的計算結(jié)果作為爐缸拐角區(qū)的邊界條件，二維計算的邊界形狀可以得到大幅簡化并有利于提高計算精度、縮短計算時間。
[0046]在本步驟中，利用爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的溫度并進行溫度遞推之后對爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)進行一維傳熱計算，計算爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點的溫度，其中，爐缸側(cè)壁區(qū)的遞推方向為從外向內(nèi)，爐底區(qū)的遞推方向為從下向上；利用爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)計算得到的邊界溫度作為爐缸拐角區(qū)計算的邊界條件并對爐缸拐角區(qū)進行二維傳熱計算，計算爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點的溫度。
[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，然后在溫度場的迭代計算過程中根據(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)點的溫度高于或等于14501時，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)計算確定爐缸磚襯中的溫度場，當(dāng)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點的溫度低于14501時，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'模型計算爐缸拐角區(qū)結(jié)渣的導(dǎo)熱系數(shù)并進行計算。然后，根據(jù)所得的溫度場確定11501侵蝕線的位置，這種確定侵蝕線位置的方法只需計算一次溫度場，計算量大幅較小且計算周期短，計算穩(wěn)定性也大幅提聞。
[0048]么將分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計算結(jié)果合并構(gòu)成爐缸中磚襯的溫度場。
[0049]6、利用所述爐缸中磚襯的溫度場插值計算得到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計算獲得的，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的各點形成等溫線，變量X的起始位置取在區(qū)域內(nèi)一個固定位置上，根據(jù)實踐經(jīng)驗或之前的推定結(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溫點處的計算溫度值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行的傳熱計算，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^ |達到極小值的X，式中，帶#的變量為計算推定的值。由此，求11501侵蝕線的位置就可以歸類為一個非線性最優(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，就可以將此計算最終歸納為各個分區(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11501侵蝕線的計算進行原理性地說明，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)致溫度波動性很大，所以為了保證計算結(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或當(dāng)熱電偶的最大溫度超過鐵水溫度時或當(dāng)熱電偶在動態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)下測定數(shù)據(jù)時，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)厚工況進行判定，當(dāng)判定達到報警臨界點時，則進行報警，其中，報警臨界點為當(dāng)爐缸側(cè)壁區(qū)的出鐵口處的浸蝕深度達到出鐵口處原磚襯厚度的20?30%時、當(dāng)爐缸拐角區(qū)的結(jié)渣厚度達到740?800臟時或當(dāng)爐底區(qū)的浸蝕深度達到莫來石磚層所在的位置時。
[0054]在獲得11501侵蝕線的位置之后，就可以進行工況的判定了。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，進而可以指導(dǎo)并判斷是否到了報警的程度。
[0055]當(dāng)然，判定是否報警時需要有報警的臨界點，本發(fā)明的報警臨界點的設(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，并且在鐵水流動的過程中會產(chǎn)生剪切應(yīng)力并對爐底造成侵蝕，因此需要對爐底的侵蝕情況進行了解和及時報警；而爐缸的出鐵口在出鐵的時候會受到嚴(yán)重的沖擊侵蝕，因此也需要對出鐵口附近的侵蝕情況進行了解和及時報警；并且，由于冶煉釩鈦磁鐵礦的工況下出渣量很大，同時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)的正常進行，因此本發(fā)明根據(jù)以上需求和特點特別設(shè)置了三個報警臨界點，從而能夠?qū)Ω郀t爐缸的工作情況進行有效地監(jiān)控。
[0056]其中，對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)侵蝕到達莫來石磚層后，就應(yīng)該報警并予以維修，否則會嚴(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)厚在達到一定程度的時候會對爐缸中磚襯的剪切應(yīng)力造成一定的影響，因此在考慮溫度場的同時，還可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對特定位置剪切應(yīng)力的大小進行識別判斷，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)測漏洞，本發(fā)明還進一步引入了間斷性的判定方法，即引入超聲波測定方法來對特殊位置進行檢測，從而實現(xiàn)對判定結(jié)果的核驗和完善，對整個爐缸各部位的結(jié)渣厚度、侵蝕深度等進行更準(zhǔn)確的把控。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，在步驟8中結(jié)合爐缸中磚襯的剪切應(yīng)力判斷結(jié)果和超聲波測定結(jié)果對爐缸的浸蝕結(jié)厚工況進行判定，其中，需要特別進行剪切應(yīng)力判斷或超聲波測定的位置可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況和需求進行選擇。
[0058]當(dāng)判定達到報警臨界點后，則進行報警，然后可以對爐缸進行檢修和維護，避免工況的進一步惡化。
[0059]下面結(jié)合示例和附圖對本發(fā)明的無陶瓷杯釩鈦磁鐵礦高爐的爐缸浸蝕結(jié)厚報警方法作進一步說明。
[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:對爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)進行分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計算。
[0064]義印4:將三個區(qū)域的溫度場合并得到爐缸中磚襯的溫度場。
[0065]義印5:由所得爐缸中磚襯的溫度場插值計算得到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)厚工況進行分區(qū)域地判定，由于僅依據(jù)溫度場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)果和超聲波測定結(jié)果進行進一步判定。
[0067]義印7:當(dāng)判定達到報警臨界點時，則進行報警。
[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，在重點位置進行檢測并能夠在高爐運行的過程中進行報警，有利于延長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，可對本發(fā)明的示例性實施例進行各種修改和改變。
【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計算并確定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)厚工況進行判定，當(dāng)判定達到報警臨界點時，則進行報警， 其中，所述報警臨界點為當(dāng)所述爐缸側(cè)壁區(qū)的出鐵口處的浸蝕深度達到出鐵口處原磚襯厚度的20?30%時、當(dāng)所述爐缸拐角區(qū)的結(jié)渣厚度達到740?800mm時或當(dāng)所述爐底區(qū)的浸蝕深度達到莫來石磚層所在的位置時。
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)果和超聲波測定結(jié)果對所述爐缸的浸蝕結(jié)厚工況進行判定。
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算爐缸中磚襯的溫度場并在迭代計算中根據(jù)穩(wěn)定網(wǎng)格的節(jié)點的溫度確定導(dǎo)熱系數(shù)，進而得到爐缸中磚襯的溫度場，再利用所述爐缸中磚襯的溫度場計算并確定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)分別定義為長方形并依據(jù)爐缸中預(yù)設(shè)的熱電偶的布置進行穩(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、對所述爐缸側(cè)壁區(qū)、爐底區(qū)和爐缸拐角區(qū)進行分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計算； d、將分區(qū)域地穩(wěn)態(tài)傳熱計算結(jié)果合并構(gòu)成爐缸中磚襯的溫度場； e、利用所述爐缸中磚襯的溫度場插值計算得到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行溫度遞推之后對爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)進行一維傳熱計算，計算所述爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點的溫度，其中，所述爐缸側(cè)壁區(qū)的遞推方向為從外向內(nèi)，所述爐底區(qū)的遞推方向為從下向上。
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)計算得到的邊界溫度作為所述爐缸拐角區(qū)計算的邊界條件并對所述爐缸拐角區(qū)進行二維傳熱計算，計算所述爐缸拐角區(qū)的穩(wěn)定網(wǎng)格的各節(jié)點的溫度。
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)厚報警方法，其特征在于，在計算過程中，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)點的溫度高于或等于1450°C時，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)點的溫度低于1450°C時，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)厚報警方法，其特征在于，使用Hamilton and crosser模型計算結(jié)洛的導(dǎo)熱系數(shù),并具體采用式I和式2計算結(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】C21B7/24GK104313224SQ201410549098
【公開日】2015年1月28日 申請日期: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, 陳偉, 孫小勇, 袁鵬, 文貴江, 邢志剛 申請人:攀鋼集團西昌鋼釩有限公司