[发明专利]多层耐火砖炉墙结构的高炉炉缸侵蚀预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及高炉多层耐火砖检修领域，尤其涉及一种高炉炉缸侵蚀预测方法。

背景技术

在高炉生产操作过程中，高炉炉缸区域对高炉寿命具有决定性作用。在高炉生产过程中，高炉炉缸区域始终处于不断侵蚀凝固过程中，其次为了追求高产及低成本往往会加剧炉缸的侵蚀，随着侵蚀的发展，炉缸侧壁厚度就会不断变薄，侧壁厚度到了界限高炉就要停产大修，这也代表着高炉一代寿命的结束，如果侵蚀监控不准确，不能及时采取相应对策，就有可能发生恶性生产事故。近年钢铁界也发生几起高炉炉缸烧穿爆炸等恶性事故，损失都以亿计，甚至发生人身伤害事故，给人民生命财产都带来了巨大损失。随着近年来钢铁业的发展，国内陆续新建了几十座大型高炉，实际上大多数钢企更多具备对小高炉生产实践，对大型高炉炉缸侧壁厚度控制缺乏生产实践，不易掌握炉缸侵蚀控制方法，从而更易发生相关事故。无论采用边界元素法还是采用有限元素法，初始边界的确定都是依靠人为设定，主要是操作技术人员根据经验给出。

现在的大高炉炉底炉缸侵蚀计算的数学模型表述为：

数学方程：

边界条件：

T＝T(x,y)

边界条件说明：

(1)由于炉底、炉缸都铺设有足够热电偶，所以把炉底炉缸最靠近炉基和炉壳的热电偶温度值作为温度条件；

(2)炉底中心及炉缸侧壁上边缘为绝热边界；

(3)炉底炉缸内表面1150℃作为内边界等温线。

将以上模型迭代计算，直至计算值与实测值的偏差满足一定精度要求，即：

为了求解上述问题，首先，因为是轴对称区域，可以在oxz平面上来考虑问题。假定侵蚀线(或凝固线)是由变量x＝(x₁x₂,……,x_n)所决定的点用直线段连接而成。变量x的起始位置取在区域Ω内某个固定位置E-F-G线上根据实践经验，可以给出这次推定的侵蚀线(或凝固线)的大致范围(A，B)。即有A≤x_i≤B i＝1,2,……n

在上述范围内任意给出(x₁…,x_n)的一组值，边界Г₄的位置就确定了。然后利用边界元素法算出边界Г₂、Г₃上测温点处的计算温度u＝(u₁,…,u_m)。也就是说u是x的函数u＝F(x)，这里函数关系F是隐含的，它表示用边界元素法进行的传热计算。从而，侵蚀线(或凝固线)的推定问题可以描述为：

在满足u＝F(x)A≤x_i≤B的条件下

求出使

这是一个非线性最优化问题，评价函数是所以存在的三类主要问题：

(1)由于此类问题是病态问题,其解的唯一性尤其是稳定性通常得不到保证。

(2)测量数据的微小误差通常会导致解的巨大失真。

(3)根据实践经验给出的计算区间(A，B)都是需要人工设定的，既繁琐又易发生因设定区间不合理而导致计算失效。

以上这种方法要求维护人员具备丰富的经验，无疑增加了模型的维护难度，何况初始计算区间需要定期修订，对于一些技术条件较差的钢厂而言，这种修订工作比较困难，这样就影响到了生产安全，容易发生生产事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉炉缸侵蚀预测方法，该方法将高炉炉壁按照导热系数分层，并通过热电偶的实测值确定出取值区间，利用计算的偏差值找出实际的侵蚀凝固点，减少甚至消除因人为经验不足导致设定不合理，最终造成计算失效；对安全生产，延长高炉寿命具有十分重要的现实意义。

本发明是这样实现的：一种多层耐火砖炉墙结构的高炉炉缸侵蚀预测方法，炉缸侧壁内布置有若干组热电偶，每组热电偶中所有热电偶的连线与所处炉缸侧壁的轴线垂直，包括以下步骤：

S1：工艺参数γ，选取一组热电偶，并在该组热电偶中任选出一对热电偶，设该组热电偶的连线与侵蚀凝固线的交点为当前所计算的侵蚀凝固点，计算出该侵蚀凝固点的取值区间(A,B)；

D₀＝ΔT_内×D_外/ΔT_外+D_外

ΔT_内＝T_max-T_内，ΔT_外＝T_内-T_外