[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202210465751.5
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114896546A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 白楠

本發(fā)明涉及高爐爐缸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高爐爐缸碳磚殘厚的高精度計算方法。具體包括如下步驟：1)選擇邊界條件，2)確定碳磚導熱系數(shù)與溫度的函數(shù)關(guān)系式，3)選擇計算熱流強度數(shù)學模型，4)計算碳磚原始厚度處熱面溫度，5)依據(jù)熱電偶溫度數(shù)據(jù)計算碳磚殘余厚度；6)依據(jù)冷卻壁內(nèi)進、出口水溫差計算碳磚殘余厚度。本發(fā)明將碳磚的導熱系數(shù)以溫度的函數(shù)形勢帶入傳熱公式，進而能夠精確的計算高爐服役末期侵蝕線位置及侵蝕程度。本發(fā)明已經(jīng)應用于實際生產(chǎn)，通過爐缸破損調(diào)查實測，證實本發(fā)明能夠準確計算爐缸碳磚殘余厚度，計算誤差小于20mm，能夠有效避免高爐爐缸燒穿事故發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高爐爐缸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高爐爐缸碳磚殘厚的高精度計算方法。

背景技術(shù)

隨著我國鋼鐵工業(yè)迅猛發(fā)展，在線生產(chǎn)的大型高爐座數(shù)有上百座，但是根據(jù)中鋼協(xié)統(tǒng)計，自2008年以來，我國就有30余座高爐發(fā)生爐缸燒穿事故，給企業(yè)造成巨大損失。同時包括鞍鋼在內(nèi)每年都會有一些高爐存在爐缸溫度異常升高，存在安全生產(chǎn)隱患，高爐被迫采取降低冶煉強度和特殊護爐措施，既增加高爐生產(chǎn)成本又降低高爐生產(chǎn)效率和效益。因此，爐缸安全問題已經(jīng)成為高爐高效低成本生產(chǎn)的瓶頸。因此，準確判斷爐缸的真實的侵蝕狀態(tài)就顯得極為重要，既要保證高爐安全，又要避免盲目地采取降低冶煉強度和特殊護爐措施，而降低高爐生產(chǎn)效率和增加生產(chǎn)成本。因此實現(xiàn)爐缸碳磚殘厚的精準預判，避免高爐燒穿保證高爐安全長壽成為當前煉鐵行業(yè)亟待解決的技術(shù)問題。

近年來，隨著各鋼鐵廠對高爐生產(chǎn)安全的日益重視，人們也相繼根據(jù)傳熱原理提出關(guān)于高爐爐缸碳磚殘厚的計算方法。CN201810789527.5公開了“一種高爐爐缸碳磚殘厚判斷方法”，通過對爐缸碳磚被高溫高壓鐵水沖刷侵蝕后的殘厚進行理論計算，可以得到碳磚被侵蝕的程度，從而指導高爐操作者做出有利于爐缸安全的措施，降低高爐爐缸燒穿事故的風險。但這種方法確忽略了一個重要問題，就是現(xiàn)在普遍的高爐爐缸碳磚中都是埋入1～2個熱電偶，如果埋入過多熱電偶或熱電偶埋入過深必然會照成碳磚開孔過大，影響碳磚強度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高爐爐缸碳磚殘厚的高精度計算方法。準確計算爐缸碳磚殘余厚度，計算誤差小于20mm，能夠有效避免高爐爐缸燒穿事故發(fā)生。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種高爐爐缸碳磚殘厚的高精度計算方法，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(shè)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℃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(shù)與溫度的函數(shù)關(guān)系式：

碳磚的導熱系數(shù)是溫度的線性函數(shù)

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(shù)，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(shù)，W/(m·K)；

K₀為室溫條件下對應的導熱系數(shù)，W/(m·K)；

B為常數(shù)。

3)選擇計算熱流強度數(shù)學模型：