[發明專利]一種高爐爐缸內襯角落區域熱電偶位置映射方法

有效

• 申請號: 202010763068.0
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111961776B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 周萍;朱蓉甲;但家云;伍東玲;湯偉;蔣友源;壽擎
• 申請（專利權）人: 中南大學;湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司
• 主分類號: C21B7/24
• 分類號: C21B7/24;C21B7/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發明公開了一種高爐內襯角落區域熱電偶溫度映射方法。通過高爐爐缸內襯二維/三維傳熱過程的數值仿真，得到高爐內襯溫度分布；繪出內襯角落區域等溫線，隨后將布置在爐缸內襯角落區域附近的熱電偶測溫數據沿等溫線移動到角落區域任一熱流線上，實現熱電偶測溫數據在角落區域任一熱流線上的映射。本發明能提高爐缸區域熱電偶測溫數據的利用率，為角落區域的一維傳熱計算提供基礎數據，為實現角落區域侵蝕情況的在線預測提供技術支持。

技術領域

本發明屬于高爐爐缸內襯侵蝕在線預測領域，具體涉及一種爐缸區域內襯熱電偶位置映射方法。

背景技術

高爐爐缸內襯侵蝕情況直接決定高爐使用壽命，因而對其侵蝕情況的預測是高爐長壽研究的重點和難點。目前高爐內襯侵蝕情況的在線預測方法是將爐缸內襯的傳熱過程簡化為一維傳熱模型，基于傅立葉導熱定律，根據爐襯同一熱流方向上的2個熱電偶的溫度數據，計算出爐缸內襯熱面位置坐標，進而得到內襯侵蝕或結渣情況。

然而角落區域溫度受側部和底部內襯傳熱過程的影響，其溫度沿徑向和高度方向發生顯著變化，因而從爐殼到內襯熱面的熱流線沿徑向和高度方向不規則延伸，如圖1所示；此外，受爐缸內鐵水流動、死料柱浮起高度等的影響，角落區域易發生侵蝕，內襯厚度的不斷變化導致該區域溫度分布變化顯著，造成角落區域熱流線也隨之發生變化。對于角落區域，很難保證有2支預埋的熱電偶在同一熱流線上。因此，在同一熱流線上如何獲取2個溫度數據，是應用一維傳熱模型預測爐缸內襯角落區域侵蝕狀況在線預測的關鍵。

發明內容

為實現高爐爐缸內襯角落區域溫度的準確獲取，本發明提出一種高爐爐缸內襯角落區域熱電偶位置映射方法，充分利用熱電偶數據繪制角落區域熱流線，從而提高基于一維傳熱的高爐內襯侵蝕形貌預測的可靠性。

為實現上述技術目的，本發明提供的技術方案如下：

本發明為一種高爐內襯角落區域熱電偶位置映射方法，包括以下步驟：

根據爐缸內部鐵水流動形式和爐缸內襯結構、材料建立數值仿真模型，確定定解條件，在定解條件的約束下，對數值仿真模型進行數值模擬計算，得到內襯溫度分布；

根據內襯溫度分布建立內襯等溫線；

根據側部及底部熱電偶測溫數據，沿該測溫數據所在的等溫線將熱電偶移動到角落區域相應熱流線上，完成其位置的映射。

在實際應用時，對爐缸區域(含爐襯)進行幾何建模和網格劃分，確定爐缸鐵水流動傳熱過程數值仿真模型及定解條件，進行數值模擬計算，獲取爐襯溫度分布。

進一步地，數值仿真模型包括：鐵水流動傳熱及流固耦合的數學模型。

本發明一種高爐內襯角落區域熱電偶位置映射方法，所述爐缸內襯等溫線的獲取繪制包含以下步驟：提取數值仿真得到的網格節點溫度數據，利用插值法對溫度數據及相應位置進行插值；基于數值仿真和插值后的位置和溫度數據，繪制熱電偶測溫數據所在等溫線，且在較小溫差范圍內，繪制盡可能多的等溫線，形成內襯區域的等溫線簇。

進一步地，線性插值獲取更密集溫度數據步驟為：根據角落區域網格數量，利用線性內插法計算網格間離散點的數據。

在實際應用時，基于角落區域全場溫度分布，結合側壁及底部熱電偶測溫數據，將溫度場劃分為N個溫度區間(含熱電偶測溫數據)，構建角落區域等溫線簇。所述N大于等于15；優選大于等于20。

在實際應用時，以內襯中靠近爐殼的淺層熱電偶或內襯淺層任意位置作為起點，依次做等溫線的垂線，構建從內襯淺層熱電偶出發的熱流線。

本發明為一種高爐內襯角落區域熱電偶位置映射方法，所述熱電偶位置映射過程包含以下步驟：根據熱電偶溫度數據所在等溫線，將熱電偶測溫數據移動到角落區域目標熱流線上。