CN109517607A - 一种用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法及系统。先将牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布进行区域划分；再获取划分出的各区域的初始应力数据、温度数据以及与温度数据对应的划分出的各区域的实时应力数据；接着通过比对初始应力数据和实时应力数据，在划分出的各区域中得出应力集中的区域，从而能够全面且及时地掌握干熄焦炉牛腿砖的热应力分布情况，对于修复牛腿砖、改善牛腿部位的砌筑结构具有重要的借鉴意义。

Description

一种用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法及系统

技术领域

本发明涉及黑色冶炼技术领域，尤其涉及一种用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法及系统。

背景技术

目前，在干熄焦炉的使用过程中，由于干熄焦生产过程自顶部装入的红焦布料的不均匀性及热交换过程中频繁反复的热胀冷缩作用，会产生热应力对牛腿砖造成破坏。同时，由于焦炭粉尘固体颗粒和循环气体的冲蚀，热焦在炉内的竖向移动和耐材的磨擦作用，也会造成斜道牛腿破损严重，直接影响干熄焦炉的使用寿命。目前，干熄焦炉牛腿的使用寿命一般为15～18个月。

在上述因素中，热应力是造成牛腿砖损坏的主要因素，因此，掌握牛腿砖的热应力分布情况，对于修复牛腿砖、改善牛腿部位的砌筑结构具有重要的借鉴意义。

发明内容

本发明通过提供一种用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法及系统，实现了全面且及时地掌握干熄焦炉牛腿砖的热应力分布情况的技术效果。

本发明提供了一种用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法，包括：

将牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布进行区域划分；

获取所述划分出的各区域的初始应力数据；

获取温度数据以及与所述温度数据对应的所述划分出的各区域的实时应力数据；

通过比对所述初始应力数据和所述实时应力数据，在所述划分出的各区域中得出应力集中的区域。

进一步地，在所述将牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布进行区域划分之后，还包括：

在所述划分出的各区域布置应力监测部件；

所述获取所述划分出的各区域的初始应力数据，包括：

通过所述各应力监测部件获取所述划分出的各区域的初始应力数据；

所述获取与所述温度数据对应的所述划分出的各区域的实时应力数据，包括：

通过所述各应力监测部件获取与所述温度数据对应的所述划分出的各区域的实时应力数据。

进一步地，所述应力监测部件为应力感应垫片。

进一步地，在所述划分出的各区域中得出应力集中的区域之后，还包括：

在所述应力集中的区域采取相应的应力消除措施。

本发明提供的用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的系统，包括：应力监测部件、热电偶及控制器；所述应力监测部件设置在牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布划分出的各区域；所述应力监测部件的数据输出端通过所述热电偶从干熄焦炉引出，并接入所述控制器的数据输入端。

进一步地，还包括：数据线和液氮冷却套管；所述液氮冷却套管套设在所述数据线的外部；所述数据线的第一端与所述应力监测部件的数据输出端电性连接，所述数据线的第二端与所述控制器的数据输入端电性连接。

进一步地，所述控制器包括：

温度获取模块，用于获取温度数据；

应力获取模块，用于获取所述划分出的各区域的初始应力数据以及与所述温度数据对应的所述划分出的各区域的实时应力数据；

数据比对模块，用于通过比对所述初始应力数据和所述实时应力数据，在所述划分出的各区域中得出应力集中的区域。

进一步地，所述控制器还包括：

结果展示模块，用于对所述得出的所述应力集中的区域进行展示。

进一步地，所述应力监测部件为应力感应垫片。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

先将牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布进行区域划分；再获取划分出的各区域的初始应力数据、温度数据以及与温度数据对应的划分出的各区域的实时应力数据；接着通过比对初始应力数据和实时应力数据，在划分出的各区域中得出应力集中的区域，从而能够全面且及时地掌握干熄焦炉牛腿砖的热应力分布情况，对于修复牛腿砖、改善牛腿部位的砌筑结构具有重要的借鉴意义。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的系统的结构示意图；

图3为干熄焦炉中牛腿的三维图；

图4为xz平面的牛腿示意图。

其中，1-牛腿，2-数据线，3-控制器，4-热电偶，5-干熄焦炉炉体。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法及系统，实现了全面且及时地掌握干熄焦炉牛腿砖的热应力分布情况的技术效果。

本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

先将牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布进行区域划分；再获取划分出的各区域的初始应力数据、温度数据以及与温度数据对应的划分出的各区域的实时应力数据；接着通过比对初始应力数据和实时应力数据，在划分出的各区域中得出应力集中的区域，从而能够全面且及时地掌握干熄焦炉牛腿砖的热应力分布情况，对于修复牛腿砖、改善牛腿部位的砌筑结构具有重要的借鉴意义。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图1，本发明实施例提供的用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法，包括：

步骤S110：将牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布进行区域划分；

步骤S120：获取划分出的各区域的初始应力数据；

步骤S130：获取温度数据以及与温度数据对应的划分出的各区域的实时应力数据；

步骤S140：通过比对初始应力数据和实时应力数据，在划分出的各区域中得出应力集中的区域。

对本发明实施例提供的方法进行具体说明，在步骤S110之后，还包括：

在划分出的各区域布置应力监测部件；

具体地，应力监测部件为应力感应垫片。在本实施例中，在牛腿进行翻新重新砌筑时，先将牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布进行区域划分，高度方向上每隔两层砖就埋入一个应力监测部件，宽度方向上每块砖之间就埋入一个应力监测部件，厚度方向上入两排应力监测部件。

在这种情况下，步骤S120包括：

通过各应力监测部件获取划分出的各区域的初始应力数据；

步骤S130中获取与温度数据对应的划分出的各区域的实时应力数据，包括：

通过各应力监测部件获取与温度数据对应的划分出的各区域的实时应力数据。

对本发明实施例提供的方法进行进一步说明，在步骤S140之后，还包括：

对得出的应力集中的区域进行展示。具体地，可以通过表格和/或图文的形式对得出的应力集中的区域进行展示，以使工作人员直观地了解到应力集中的区域并及时做出相应的改善措施。

在应力集中的区域采取相应的应力消除措施。

参见图2，本发明实施例提供的用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的系统，包括：应力监测部件、热电偶4及控制器3；应力监测部件设置在牛腿1按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布划分出的各区域；应力监测部件的数据输出端通过热电偶4从干熄焦炉引出，并接入控制器3的数据输入端。

对本发明实施例提供的系统进行具体说明，还包括：数据线2和液氮冷却套管；液氮冷却套管套设在数据线2的外部；数据线2的第一端与应力监测部件的数据输出端电性连接，数据线2的第二端与控制器3的数据输入端电性连接。

对控制器3的结构进行具体说明，控制器3包括：

温度获取模块，用于获取温度数据；

应力获取模块，用于获取划分出的各区域的初始应力数据以及与温度数据对应的划分出的各区域的实时应力数据；

数据比对模块，用于通过比对初始应力数据和实时应力数据，在划分出的各区域中得出应力集中的区域。

对控制器3的结构进行进一步说明，控制器3还包括：

结果展示模块，用于对得出的应力集中的区域进行展示。具体地，可以通过表格和/或图文的形式对得出的应力集中的区域进行展示，以使工作人员直观地了解到应力集中的区域并及时做出相应的改善措施。

在本实施例中，应力监测部件为应力感应垫片。

对本发明实施例的实施过程进行说明：

(1)在图3中的宽度、厚度及高度方向上建立三维坐标系xyz。其中，在x方向上最多有6层砖，在y方向上最多有3层砖,在z方向上最多有6层砖。其中，y方向上的砖缝编号为1y和2y。

(2)在图4中，从左至右的x方向上的砖缝依次编号为1x-5x，在厚度y方向上1y和2y，从下至上的z方向上的砖缝依次编号为1z-5z。计划在x方向和z方向上砖缝的交点处埋入应力感应垫片，并对各位置的应力感应垫片进行编号，如将第1横排与第2纵排的交点处的应力感应垫片编号为(2x1z)。在本实施例中，共埋入14个应力感应垫片，即14个监测点，分别被标记为(2x1z)、(2x2z)、(3x2z)、(1x3z)、(2x3z)、(3x3z)、(1x4z)、(2x4z)、(3x4z)、(4x4z)、(2x5z)、(3x5z)、(4x5z)、(5x5z)。

(3)结合在y方向上砖缝的编号，就可以得到共计28个应力检测点的编号。

在1y位置有：(2x1y1z)、(2x1y2z)、(3x1y2z)、(1x1y3z)、(2x1y3z)、(3x1y3z)、(1x1y4z)、(2x1y4z)、(3x1y4z)、(4x1y4z)、(2x1y5z)、(3x1y5z)、(4x1y5z)、(5x1y5z)。

在2y位置有：(2x2y1z)、(2x2y2z)、(3x2y2z)、(1x2y3z)、(2x2y3z)、(3x2y3z)、(1x2y4z)、(2x2y4z)、(3x2y4z)、(4x2y4z)、(2x2y5z)、(3x2y5z)、(4x2y5z)、(5x2y5z)。

(4)在牛腿1的砌筑过程中，依次在预定的位置埋入应力感应垫片。

(5)如图2所示，将所有应力感应垫片的数据线2穿入液氮冷却套管中，并从干熄焦炉炉体5的热电偶孔中抽出，将数据连接至电脑。

(6)通过图2中的电脑记录在牛腿1砌筑过程中28个应力检测点的应力变化情况。如表1和表2所示。

表1在1y位置的应力情况

牛腿层	第一列1x	第二列2x	第三列3x	第四列4x	第五列5x
						第五层5z	——	1.221	1.182	1.108	1.022
第四层4z	1.432	1.304	1.322	1.211
						第三层3z	1.761	1.583	1.543	——	——
第二层2z	——	2.103	2.100	——	——
						第一层1z	——	2.462	——	——	——

表2在2y位置的应力情况

(7)在干熄焦炉的升温开炉过程中，记录28个应力检测点的应力变化情况。如表3和表4所示。

牛腿层	第一列1x	第二列2x	第三列3x	第四列4x	第五列5x
						第五层5z	——	3.436	3.131	2.816	2.745
第四层4z	4.231	4.762	3.562	3.101
						第三层3z	5.823	5.234	4.713	——	——
第二层2z	——	5.890	6.263	——	——
						第一层1z	——	6.812	——	——	——

表3在1y位置的应力情况

表4在2y位置的应力情况

通过以上数据可以看出，温度是导致牛腿砖应力增大的主要因素，且在z方向上，第一层至第三层的牛腿砖受到的应力较大。在x方向上，第一列至第三列受到的应力较大。因此，可以考虑在牛腿砖砌筑施工时，增加这两个区域间砖缝中火泥的膨胀量，以抵消热膨胀的作用。

【技术效果】

本发明实施例将牛腿1的砖缝在三维空间上进行区域划分和编号，并利用埋入牛腿砖砖缝之间的应力感应垫片，来监测牛腿砖在干熄焦炉的砌筑过程和升温过程中的结构应力和由于温度场作用而导致牛腿1内部的应力的变化情况，为下一步修复牛腿砖、改善牛腿部位的砌筑结构、提高牛腿1的使用寿命提供了重要的数据支撑。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的方法，其特征在于，包括：

将牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布进行区域划分；

获取所述划分出的各区域的初始应力数据；

获取温度数据以及与所述温度数据对应的所述划分出的各区域的实时应力数据；

通过比对所述初始应力数据和所述实时应力数据，在所述划分出的各区域中得出应力集中的区域。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布进行区域划分之后，还包括：

在所述划分出的各区域布置应力监测部件；

所述获取所述划分出的各区域的初始应力数据，包括：

通过所述各应力监测部件获取所述划分出的各区域的初始应力数据；

所述获取与所述温度数据对应的所述划分出的各区域的实时应力数据，包括：

通过所述各应力监测部件获取与所述温度数据对应的所述划分出的各区域的实时应力数据。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述应力监测部件为应力感应垫片。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述划分出的各区域中得出应力集中的区域之后，还包括：

在所述应力集中的区域采取相应的应力消除措施。

5.一种用于分析干熄焦炉牛腿部位应力的系统，其特征在于，包括：应力监测部件、热电偶及控制器；所述应力监测部件设置在牛腿按照高度、宽度和厚度三个方向按照砖的排布划分出的各区域；所述应力监测部件的数据输出端通过所述热电偶从干熄焦炉引出，并接入所述控制器的数据输入端。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：数据线和液氮冷却套管；所述液氮冷却套管套设在所述数据线的外部；所述数据线的第一端与所述应力监测部件的数据输出端电性连接，所述数据线的第二端与所述控制器的数据输入端电性连接。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：

温度获取模块，用于获取温度数据；

应力获取模块，用于获取所述划分出的各区域的初始应力数据以及与所述温度数据对应的所述划分出的各区域的实时应力数据；

数据比对模块，用于通过比对所述初始应力数据和所述实时应力数据，在所述划分出的各区域中得出应力集中的区域。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制器还包括：

结果展示模块，用于对所述得出的所述应力集中的区域进行展示。

9.如权利要求5-8中任一项所述的系统，其特征在于，所述应力监测部件为应力感应垫片。