[发明专利]高炉炉缸炭砖残厚的计算方法

说明书

本发明公开了一种高炉炉缸炭砖残厚的计算方法，基于炭砖的侵蚀特性将炭砖沿炉缸径向方向分为完好层、脆化层和渗铁层，分别利用各区域层的导热系数进行炭砖残厚计算，首先基于炉缸侧壁径向热通量相等的原理计算炭砖完好层与脆化层分界线，获取炭砖完好层长度，然后基于脆化层、渗铁层温度分界线计算脆化层、渗铁层长度，以更加准确的计算得到炭砖残厚。本发明的计算方法简单、数据易获取、可操作性强，通过将不同区域残余炭砖使用对应的导热系数进行计算，更加真实、准确的反映炭砖被侵蚀的程度，能够使高炉操作人员及时准确地获取炉缸内部工作状态，有效避免生产事故的发生，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，尤其涉及一种高炉炉缸炭砖残厚的计算方法。

背景技术

高炉炉缸是高温渣铁存储区，其从外到内的砌筑结构一般包括炉皮、冷却壁、捣料层、炭砖、陶瓷杯，其中炭砖采取分层砌筑。进入炉役后期，陶瓷杯消耗后炭砖与炉缸内部的高温渣铁直接接触，随着炉缸工况的波动，炭砖受到热应力、有害元素等的破坏，其内部会产生裂纹、出现渗铁等现象，会导致其导热系数出现较大程度的降低，对应的传热性能也会改变。高炉炉缸作为高炉寿命的限制性环节，炭砖的侵蚀程度关系到高炉的使用寿命，现有技术中通过传热理论计算炭砖残厚进行侵蚀程度判断，然而，在进行计算过程中未充分考虑炭砖因受到侵蚀而导致的结构变化及各结构层导热系数的变化，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被侵蚀后其微观结构发生明显的变化，内部出现大量的孔隙及其他物质的富集渗透等等，这会造成其导热系数出现极大的变化，其在计算过程中仍认为其导热系数仅受到温度的影响，整会导致实际结果与计算结果存在一定的偏差。

有鉴于此，有必要设计一种基于残余炭砖不同区域导热系数下的高炉炉缸炭砖残厚的计算方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过根据残余炭砖受到侵蚀后的不同区域层的导热系数进行炭砖残厚计算，以准确反映炭砖的侵蚀程度的高炉炉缸炭砖残厚的计算方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种高炉炉缸炭砖残厚的计算方法，包括如下步骤：

S1、收集高炉炉缸热电偶布置位置及温度数据，将靠近高炉中心的所述热电偶的插入深度记为H₃，并对所述热电偶的温度数据进行预处理；

S2、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，分别获取各区域层的导热系数λ₁、λ₂、λ₃，并将所述各区域层的残余厚度分别记为L₁、L₂、L₃；

S3、基于高炉炉缸径向热通量相等原理并结合所述热电偶的不同插入深度，通过耦合计算判断所述炭砖完好层厚度L₁与靠近高炉中心的所述热电偶插入深度H₃的大小关系，根据判断结果分别进行不同情况下的所述完好层厚度L₁的计算；

S4、以1150℃为炉缸热面温度临界点，907℃为脆化层与渗铁层分界温度点，分别计算所述脆化层厚度L₂和所述渗铁层厚度L₃，以得到所述炭砖的残余厚度L。