[发明专利]一种高炉炉缸碳砖残厚的高精度计算方法

权利要求书

1.一种高炉炉缸碳砖残厚的高精度计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)选择边界条件：

①当碳砖气孔中＜1μm的气孔比例大于80％时，将铁水的熔点1153℃设置为计算高炉炉缸碳砖残厚的边界条件，即T_边＝1153℃；

②当碳砖气孔中＜1μm的气孔比例小于80％时，将碱金属与碳砖明显开始反应的温度870℃设置为边界条件计算高炉炉缸碳砖残厚，即T_边＝870℃；

2)确定碳砖导热系数与温度的函数关系式：

K_T＝K₀×(1+B×T) 公式(1)

测试室温、温度T条件下碳砖的导热系数，通过计算确定公式(1)中B的确切值为(K_T/K₀-1)/T，其中T处于200～1150℃范围；

式中：K_T为温度T对应的导热系数，W/(m·K)；

K₀为室温条件下对应的导热系数，W/(m·K)；

B为常数；

3)选择计算热流强度数学模型：

①计算热电偶位置处所对应冷却壁热流强度：

Q＝C×m×ΔT×1000 公式(2)

式中：q₁为热流强度，kW/m²；

Q为热负荷，kJ/h；

F为冷却面积，m²；

c为冷却水比热容，kJ·kg^-1·℃^-1；

m为冷却水流量，m³/h；

ΔT为冷却壁中冷却水出口、进口温度差，℃；

②计算热电偶位置处碳砖热流强度：

式中：q₂为碳砖热流强度，kW/m²；

T_深为深点电偶温度，℃；

T_浅为浅点电偶温度，℃；

△χ为浅点电偶检测点与深点电偶检测点之间距离，m；

χ₁和χ₂分别为深点电偶和浅点热电偶检测点位置，m；

即△χ＝χ_1－χ₂，m；

4)计算碳砖原始厚度处热面温度：

式中：χ₃为碳砖初始长度处所在位置，m；

5)依据热电偶温度数据计算碳砖残余厚度：

①若T_热＜1150℃，则说明高炉炉缸碳砖没有遭受到侵蚀，此时炉缸碳砖残余厚度为碳砖原始厚度；

②若T_热＞1150℃，则说明高炉炉缸碳砖已经遭受到侵蚀，侵蚀线与碳砖冷面之间的最小距离为碳砖残余厚度；

侵蚀线位置χ_s为：

则碳砖内部侵蚀线位置距离碳砖冷面距离L为：

L＝x_e-x_s公式(7)

式中：χ_e为碳砖原始长度，m；

χ_S为碳砖侵蚀线位置，m；

6)依据冷却壁内进、出口水温差计算碳砖残余厚度：

①若T_热＜1153℃，则说明高炉炉缸碳砖没有遭受到侵蚀，此时炉缸碳砖残余厚度为碳砖原始厚度；

②若T_热＞1153℃，则说明高炉炉缸碳砖已经遭受到侵蚀，侵蚀线与碳砖冷面之间的最小距离为碳砖残余厚度；

2.根据权利要求1所述的一种高炉炉缸碳砖残厚的高精度计算方法，其特征在于，所述步骤3，判断深点热电偶温度与两点热电偶温度差之间的相关性，当拟合度R大于0.7时，则计算数学模型取碳砖热流强度为准，即q＝q₂；连续跟踪至少12个月上高炉炉缸砖衬内热电偶温度值并按照步骤1～5计算炉缸侵蚀部位不少于12个月上的热流强度、碳砖原始厚度处热面温度和炉缸碳砖残余厚度，按照炉缸碳砖厚度不可再生的原则，随着炉役的增加不断取侵蚀线与碳砖冷面之间的最小距离为碳砖实际残余厚度。

3.根据权利要求1所述的一种高炉炉缸碳砖残厚的高精度计算方法，其特征在于，所述步骤3，判断深点热电偶温度与两点热电偶温度差之间的相关性，当拟合度R小于0.7时，说明碳砖内热电偶数据已经失真，则计算数学模型取冷却壁水温差热流强度为准，即q＝q₁；连续跟踪至少12个月上高炉炉缸冷却壁进水和出水温度值并按照步骤1、2、3和6计算炉缸侵蚀部位对应冷却壁不少于12个月上的热流强度和炉缸碳砖残余厚度，按照炉缸碳砖厚度不可再生的原则，随着炉役的增加不断取侵蚀线与碳砖冷面之间的最小距离为碳实际砖残余厚度。