武钢4号高炉炉缸炉底侵蚀在线监测系统开发与应用

发布时间：2020-05-26 06:18

【摘要】：高炉长寿、高效、低成本是钢铁企业不懈的追求。随着高炉大型化及冶炼强度的提高，高炉长寿问题已受到越来越多的关注和重视。炉缸炉底耐火材料的侵蚀已成为高炉长寿的限制性环节，炉缸烧穿的事故时有发生。因此，借助现有条件和技术开发软件在线监测高炉炉缸炉底的侵蚀状况具有重要的现实意义。本课题针对高炉现场操作人员的实际需求，借助数值传热学及计算机数据库、图像显示等技术，，成功开发了高炉炉缸炉底侵蚀在线监测软件系统。该软件系统由热电偶温度采集、数据通信、炉缸炉底侵蚀在线计算和图形显示等模块组成，它能利用高炉热电偶温度反算炉缸炉底温度分布，进而预测炉缸炉底耐火材料侵蚀情况。本课题主要创新点如下：（1）鉴于耐火材料导热系数与温度间存在非线性关系，为提高预测精度，编程前通过拉格朗日插值导出导热系数与温度的关系式。（2）在采用有限差分法对炉缸炉底温度场进行数值计算时，采用调和公式计算离散单元界面处的热导率，这样能提高预测精度，同时大幅减少编程工作量。（3）数值计算前，先对高炉热电偶温度中的坏点和奇异点按算法和人工修正相结合的方法进行预处理，以保证侵蚀预测模型使用的热电偶数据正确、完整。（4）1150℃侵蚀线是判断炉缸炉底侵蚀程度的重要等温线。模型通过比较校正热电偶的计算温度和实际温度，不断竖直或水平调整侵蚀线上相应的控制点，实时逼近真实的1150℃侵蚀线。（5）通过DirectX应用程序创建点精灵，实现了炉缸炉底温度分布的图形化显示。该软件系统已在武汉钢铁股份有限公司炼铁厂4号高炉现场得到应用，为高炉操作人员实时监测炉缸炉底侵蚀状况。比较校正热电偶的计算温度与实际温度，可以看出模型预测温度场与测量值的平均误差为5.9℃，平均相对误差为1.58%，这个误差在工程上是允许的。综上，本课题开发的炉缸炉底侵蚀在线监测系统工作可靠，预测结果准确合理，有望在其他高炉得到推广和使用。
【图文】：

示意框图,高炉炼铁,示意框图,主要设备

第 1 章绪论1.1 现代高炉炼铁工艺简介由于钢材具有应用广泛、良好的成本效益、优良的可回收利用性等一系列优点，钢铁已成为现代工业化和社会可持续发展的基础材料之一。钢铁是一种具有高度灵活性的材料，它在工程机械、设备与制造、桥梁、建筑、能源、交通运输等领域有着广泛的应用[1,2]。一个国家钢铁工业发展的发展状况也反映其国民经济发的达程度，钢铁工业在国民经济中占有重要地位。高炉是钢铁长流程生产工艺中的核心设备[3,4]。现代高炉炼铁具有庞大的主体和辅助系统，包括高炉本体、原料系统、上料系统、送风系统、渣铁处理系统和煤气净化处理系统等，如图 1.1 所示。

剖面图,炉底,高炉,炭砖

过炼，还炼、[5物操武过程是在一炼过程的目主要有两还原过程；炼过程可以、炉内传热5]。高炉冶炼物理变化，作人员无法武汉科技一个密闭的竖目的主要是用方面内容，二是将已被以概括为：通热、渣铁反应炼过程的特而且由于高法直接观察技大学硕士竖炉内进行用铁矿石经一是将矿被还原的金通过控制受应及造渣等特点是，在炉高炉的密封察到高炉内部士学位论文行的，现代高经济而高效石中的金属金属与脉石受控的炉料等过程，得炉料与煤气封性，除了部反应过程文高炉的内型地得到温度属元素(主要机械分离—及逆向煤气到化学成分气逆流运动的投入(装料)程的状况，只型度要—气分的只
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF549

【参考文献】