[发明专利]炉缸炭砖侵蚀程度可视化的建立方法

说明书

本发明公开了一种炉缸炭砖侵蚀程度可视化的建立方法，首先利用开炉期数据得到完好层的炭砖导热系数‑温度线性关系式；再根据炭砖的侵蚀变化对炭砖进行区域划分，利用导热系数‑温度线性关系式并结合热通量相等原理，计算得到完好层和脆化层分界线温度，基于该分界线温度以及脆化层和渗铁层的导热系数，进行炉缸炭砖残厚的计算与可视化建立。本发明基于残余炭砖完好层的导热系数随温度变化的关系以及炭砖实际受到侵蚀后的结构变化进行计算，得到的结果能更加准确的反映炭砖被侵蚀的程度，并对计算结果进行可视化展示，从而指导进行有利于炉缸安全的措施，并降低炉缸烧穿的风险，为提高高炉的使用寿命提供科学的理论基础，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及高炉冶炼技术领域，尤其涉及一种炉缸炭砖侵蚀程度可视化的建立方法。

背景技术

随着炼铁技术的发展，我国高炉在绿色化、高效化、长寿化等技术上取得了重大的突破。长期以来，炉缸是制约高炉长寿的限制性重要环节，炭砖残余厚度是评价炉缸寿命的主要方式。由于高炉内部具有“黑匣子特性”，以致于无法直观地对炉缸炭砖进行测量，因此常采用在炭砖内埋设热电偶的方式测量炭砖温度，再根据傅里叶导热定律计算出炭砖的残余厚度，达到监测炉缸炭砖侵蚀程度的目的，然而，在进行计算过程中通常未充分考虑炭砖因受到侵蚀导致的结构变化和各结构层导热系数的变化以及温度对导热系数的影响，从而使得计算结果与实际结果有较大出入。

现有技术中，公开号为CN 114896546 A的专利中公开了一种高炉炉缸碳砖残厚的高精度计算方法，首先选择边界条件，再将碳砖的导热系数以温度的函数形式带入传热公式，进而计算高炉服役末期侵蚀线位置及侵蚀程度，然而，该计算方法未考虑到炭砖受到侵蚀后的结构变化以及各结构间的导热系数不一致的情况，在计算过程中仍认为整块炭砖的结构一致，导致实际结果与计算结果存在一定的偏差。

有鉴于此，有必要设计一种炉缸炭砖侵蚀程度可视化的建立方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用开炉期建立的完好层的炭砖导热系数-温度线性关系式，通过热通量相等原理，计算得到炉役后期炭砖完好层和脆化层分界线温度，修正炭砖完好层导热系数随温度变化这一重要特性，并基于该分界线温度计算得到炭砖完好层厚度，同时根据炭砖的侵蚀变化将炭砖沿炉缸径向方向分为完好层、脆化层和渗铁层，利用脆化层和渗铁层的导热系数计算炭砖脆化层和渗铁层厚度，以准确、直观地反映炭砖的侵蚀程度的一种炉缸炭砖侵蚀程度可视化的建立方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种炉缸炭砖侵蚀程度可视化的建立方法，包括如下步骤：

S1、收集高炉开炉时期和非开炉时期的炉缸热电偶布置位置及温度数据，将开炉时期所述热电偶温度记为Tf，将靠近高炉中心的所述热电偶的插入深度记为H3，并对开炉时期和非开炉时期的所述热电偶的温度数据进行预处理；

S2、基于高炉炉缸径向热通量相等原理并结合开炉时期热电偶数据，得到炭砖完好层的导热系数-温度线性关系式；

S3、将炉缸残余炭砖沿炉缸径向方向分为完好层、脆化层和渗铁层，将各区域层的厚度分别记为L1、L2、L3，获取所述脆化层和所述渗铁层导热系数λ2、λ3，通过耦合计算判断所述完好层厚度L1与靠近高炉中心的所述热电偶插入深度H3的大小关系，根据判断结果并利用步骤S2所述导热系数-温度线性关系式，分别进行不同情况下的所述完好层和所述脆化层分界线温度T0以及所述完好层厚度L1的计算；

S4、以1150℃为炉缸热面温度临界点，907℃为所述脆化层与所述渗铁层分界温度点，结合实时热电偶温度，计算所述脆化层厚度L2和所述渗铁层厚度L3；

S5、重复S1～S4步骤，计算炉缸不同高度h上所述炭砖完好层、脆化层、渗铁层长度L1、L2、L3，采用插值算法将离散点连续化，得到炉缸炭砖侵蚀程度可视化图。