[發明專利]一種高爐爐缸碳磚殘厚的高精度計算方法

在審

• 申請號: 202210465751.5
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114896546A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 姜喆;郭天永;朱建偉;車玉滿;姚碩;劉炳南;邵思維;曾宇;謝明輝;費靜
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;C21B7/24;C21B7/06
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 白楠

1.一種高爐爐缸碳磚殘厚的高精度計算方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

1)選擇邊界條件：

①當碳磚氣孔中＜1μm的氣孔比例大于80％時，將鐵水的熔點1153℃設置為計算高爐爐缸碳磚殘厚的邊界條件，即T_邊＝1153℃；

②當碳磚氣孔中＜1μm的氣孔比例小于80％時，將堿金屬與碳磚明顯開始反應的溫度870℃設置為邊界條件計算高爐爐缸碳磚殘厚，即T_邊＝870℃；

2)確定碳磚導熱系數與溫度的函數關系式：

K_T＝K₀×(1+B×T) 公式(1)

測試室溫、溫度T條件下碳磚的導熱系數，通過計算確定公式(1)中B的確切值為(K_T/K₀-1)/T，其中T處于200～1150℃范圍；

式中：K_T為溫度T對應的導熱系數，W/(m·K)；

K₀為室溫條件下對應的導熱系數，W/(m·K)；

B為常數；

3)選擇計算熱流強度數學模型：

①計算熱電偶位置處所對應冷卻壁熱流強度：

Q＝C×m×ΔT×1000 公式(2)

式中：q₁為熱流強度，kW/m²；

Q為熱負荷，kJ/h；

F為冷卻面積，m²；

c為冷卻水比熱容，kJ·kg^-1·℃^-1；

m為冷卻水流量，m³/h；

ΔT為冷卻壁中冷卻水出口、進口溫度差，℃；

②計算熱電偶位置處碳磚熱流強度：

式中：q₂為碳磚熱流強度，kW/m²；

T_深為深點電偶溫度，℃；

T_淺為淺點電偶溫度，℃；

△χ為淺點電偶檢測點與深點電偶檢測點之間距離，m；

χ₁和χ₂分別為深點電偶和淺點熱電偶檢測點位置，m；

即△χ＝χ_1－χ₂，m；

4)計算碳磚原始厚度處熱面溫度：

式中：χ₃為碳磚初始長度處所在位置，m；

5)依據熱電偶溫度數據計算碳磚殘余厚度：

①若T_熱＜1150℃，則說明高爐爐缸碳磚沒有遭受到侵蝕，此時爐缸碳磚殘余厚度為碳磚原始厚度；

②若T_熱＞1150℃，則說明高爐爐缸碳磚已經遭受到侵蝕，侵蝕線與碳磚冷面之間的最小距離為碳磚殘余厚度；

侵蝕線位置χ_s為：

則碳磚內部侵蝕線位置距離碳磚冷面距離L為：

L＝x_e-x_s公式(7)

式中：χ_e為碳磚原始長度，m；

χ_S為碳磚侵蝕線位置，m；

6)依據冷卻壁內進、出口水溫差計算碳磚殘余厚度：

①若T_熱＜1153℃，則說明高爐爐缸碳磚沒有遭受到侵蝕，此時爐缸碳磚殘余厚度為碳磚原始厚度；

②若T_熱＞1153℃，則說明高爐爐缸碳磚已經遭受到侵蝕，侵蝕線與碳磚冷面之間的最小距離為碳磚殘余厚度；

2.根據權利要求1所述的一種高爐爐缸碳磚殘厚的高精度計算方法，其特征在于，所述步驟3，判斷深點熱電偶溫度與兩點熱電偶溫度差之間的相關性，當擬合度R大于0.7時，則計算數學模型取碳磚熱流強度為準，即q＝q₂；連續跟蹤至少12個月上高爐爐缸磚襯內熱電偶溫度值并按照步驟1～5計算爐缸侵蝕部位不少于12個月上的熱流強度、碳磚原始厚度處熱面溫度和爐缸碳磚殘余厚度，按照爐缸碳磚厚度不可再生的原則，隨著爐役的增加不斷取侵蝕線與碳磚冷面之間的最小距離為碳磚實際殘余厚度。

3.根據權利要求1所述的一種高爐爐缸碳磚殘厚的高精度計算方法，其特征在于，所述步驟3，判斷深點熱電偶溫度與兩點熱電偶溫度差之間的相關性，當擬合度R小于0.7時，說明碳磚內熱電偶數據已經失真，則計算數學模型取冷卻壁水溫差熱流強度為準，即q＝q₁；連續跟蹤至少12個月上高爐爐缸冷卻壁進水和出水溫度值并按照步驟1、2、3和6計算爐缸侵蝕部位對應冷卻壁不少于12個月上的熱流強度和爐缸碳磚殘余厚度，按照爐缸碳磚厚度不可再生的原則，隨著爐役的增加不斷取侵蝕線與碳磚冷面之間的最小距離為碳實際磚殘余厚度。