CN114297848B - 一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法 - Google Patents

一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法，包含以下步骤：计算软熔带根部，通过计算炉身冷却壁温度或静压力的拟合函数的拐点得到软熔带根部位置；获取十字测温温度以及矿石滴落温度，计算软熔带底部、顶部位置；根据软熔带底部、顶部位置识别炉内位置并计算得到软熔带区域的高炉内型体积；计算软熔带焦窗层数；计算软熔带焦窗位置分布；计算不同料线位置的软熔带焦窗厚度。本发明可以计算出软熔带焦窗层数，确定软熔带焦窗参数之后，可以为高炉操作者调整煤气分布提供依据，从而改善软熔带区域的透气性，有利于高炉实现高效低耗冶炼。

Description

一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法
技术领域
本发明涉及一种焦窗厚度及层数的检测方法，特别是一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法，属于高炉自动控制技术领域。
背景技术
高炉从风口至炉喉煤气温度逐步降低，可分为燃烧带、滴落带、软熔带以及块状带四个区域，其中软熔带是高炉内透气性最差的区域。软熔带由焦炭和熔融态的矿石组成，焦炭和矿石呈层状分布，而煤气主要从焦炭层通过，焦炭层称为焦窗，焦窗的厚度以及层数直接影响软熔带的透气性，焦窗厚度越大，层数越多，煤气在软熔带的通路面积越大，则软熔带透气性越好，高炉可以进一步改善煤气，降低燃料消耗；焦窗厚度过小，层数少会导致高炉压差高，炉况难行，易导致悬料以及管道的发生。因此，需要合理的焦窗厚度以及层数，确保高炉能够在稳定顺序的基础上实现高效低耗的冶炼方式。传统操作理念比较注重软熔带的形状和位置，随着炼铁技术的发展，高炉操作者越来越重视软熔带参数的调整，包括焦窗的厚度以及层数，但是对于怎样定量化的计算焦窗厚度以及层数，尚未见相关研究报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法，从而更好地量化软熔带参数，便于高炉操作者调整高炉运行状态。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：计算软熔带根部，通过计算炉身冷却壁温度或静压力的拟合函数的拐点得到软熔带根部位置；
步骤二：获取十字测温温度以及矿石滴落温度，计算软熔带底部、顶部位置；
步骤三：根据软熔带底部、顶部位置识别炉内位置并计算得到软熔带区域的高炉内型体积；
步骤四：计算软熔带焦窗层数；
步骤五：计算软熔带焦窗位置分布；
步骤六：计算不同料线位置的软熔带焦窗厚度。
进一步地，所述步骤一具体为：采集多组高炉炉身冷却壁温度或者静压力，并通过采集的数据拟合出拟合函数y＝χ(h)，χ(h)表示沿高度方向炉身冷却壁温度或者静压力分布值，计算χ(h)的拐点即为软熔带根部位置hλ。
进一步地，所述步骤二具体为：软熔带区域的温度用矿石的滴落温度表征，根据炉喉位置十字测温的在设定时长内的径向不同位置的平均温度Tj，j＝1,2，……k，其中j＝1时表示边缘，j＝k时表示中心；计算软熔带底部、顶部位置，分别用hL、hT表示，计算过程中假设软熔带至炉顶沿纵向高度的温度梯度相同，包括有：
Figure BDA0003435290020000031
Figure BDA0003435290020000032
式中，td为矿石的滴落温度；hλ为软熔带根部的料线位置。
进一步地，所述步骤三中识别炉内位置包括炉腹、炉腰和炉身，由炉型尺寸计算得到软熔带区域的高炉内型体积
Figure BDA0003435290020000033
进一步地，所述步骤四具体为：焦窗层数的计算采用体积法，软熔带区间高炉内型体积与每批料的体积的比值即为软熔带区间包含的焦窗层数：
Figure BDA0003435290020000034
式中，n为焦窗层数；Vc、Vo分别为焦批体积、矿批体积，且体积由
Figure BDA0003435290020000035
计算得到，M为焦批或矿批重量，ρ为焦炭或矿石堆密度，ξ为炉料的压缩率。
进一步地，所述步骤五具体为：根据不同料线位置的内型半径，计算横截面积，其中高炉内型半径由设计图纸可以得到；
Figure BDA0003435290020000036
其中，hi为第i层焦窗的料线位置；
Figure BDA0003435290020000037
为料线hi位置的横截面积，
Figure BDA0003435290020000038
Figure BDA0003435290020000039
为hi位置的高炉内型半径。
进一步地，所述步骤五六具体为：不同料线深度位置的软熔带焦层厚度可以使用以下公式计算得到：
Figure BDA0003435290020000041
其中，Li为软熔带第i层的焦窗厚度，共n层，i＝1，2，3……，n。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明通过炉体参数以及矿石、焦炭批重，可以计算出高炉内部软熔带沿高度方向的厚度分布，结合煤气温度，可以计算出软熔带焦窗层数，确定软熔带焦窗参数之后，可以为高炉操作者调整煤气分布提供依据，从而改善软熔带区域的透气性，有利于高炉实现高效低耗冶炼。
附图说明
图1是本发明的一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法的流程图。
图2是本发明的实施例的炉内软熔带示意图。
图3是本发明的实施例的炉内软熔带焦窗厚度及层数计算结果示意图。
具体实施方式
为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法，包含以下步骤：
步骤一：计算软熔带根部。根据炉身冷却壁温度或静压力，可拟合函数y＝χ(h)，χ(h)表示沿高度方向炉身冷却壁温度或者静压力分布，计算χ(h)的拐点即为软熔带根部位置hλ。
步骤二：计算软熔带底部、顶部位置。软熔带区域的温度可以近似用矿石的滴落温度表征根据炉喉位置十字测温的在设定时长内的径向不同位置的平均温度Tj，j＝1,2，……k，其中j＝1时表示边缘，j＝k时表示中心。计算软熔带底部、顶部位置(即软熔带底部距离零料线位置、顶部距离零料线位置)，分别用hL、hT表示，计算过程中假设软熔带至炉顶沿纵向高度的温度梯度相同，包括有：
Figure BDA0003435290020000051
Figure BDA0003435290020000052
式中，td为矿石的滴落温度；hλ为软熔带根部的料线位置。
如附图2所示，当软熔带呈倒V型分布时，软熔带根部即为软熔带底部；当软熔带呈W型分布时，软熔带根部与软熔带底部不重合，软熔带根部不能代表软熔带最低位置。
步骤三：根据hL到hT识别位置，位置包括炉腹、炉腰、炉身，由炉型尺寸可以计算得到软熔带区域的高炉内型体积
Figure BDA0003435290020000053
也就是软熔带区域从hL到hT之间炉内体积。
步骤四：计算软熔带焦窗层数。高炉装料时，每批料包括焦炭和矿石，正常生产时，每批料焦炭和矿石的重量是固定的，因此高炉内焦炭层和矿石层交替排列。焦窗层数的计算主要是采用体积法，软熔带区间高炉内型体积与每批料的体积的比值即为软熔带区间包含的焦窗层数。
Figure BDA0003435290020000061
式中，n为焦窗层数；Vc、Vo分别为焦批体积、矿批体积，
Figure BDA0003435290020000062
M为焦批或矿批重量，ρ为焦炭或矿石堆密度，ξ为炉料的压缩率。
步骤五：计算软熔带焦窗位置分布。根据不同料线位置的内型半径，计算横截面积，其中高炉内型半径由设计图纸可以得到。
Figure BDA0003435290020000063
其中，hi为第i层焦窗的料线位置；
Figure BDA0003435290020000064
为料线hi位置的横截面积，
Figure BDA0003435290020000065
Figure BDA0003435290020000066
为hi位置的高炉内型半径。
步骤六：计算不同料线位置的软熔带焦窗厚度。不同料线深度位置的软熔带焦层厚度可以使用以下公式计算得到：
Figure BDA0003435290020000067
式中，Li为软熔带第i层的焦窗厚度，共n层，i＝1，2，3……，n。Vc为焦批体积，
Figure BDA0003435290020000068
Mc为焦批重量，ρc为焦炭堆密度，ξ为压缩率。
如图3所示，本发明通过炉体参数以及矿石、焦炭批重，可以计算出高炉内部软熔带沿高度方向的厚度分布，结合煤气温度，可以计算出软熔带焦窗层数，确定软熔带焦窗参数之后，可以为高炉操作者调整煤气分布提供依据，从而改善软熔带区域的透气性，有利于高炉实现高效低耗冶炼。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：计算软熔带根部，通过计算炉身冷却壁温度或静压力的拟合函数的拐点得到软熔带根部位置；
步骤二：获取十字测温温度以及矿石滴落温度，计算软熔带底部、顶部位置；
步骤三：根据软熔带底部、顶部位置识别炉内位置并计算得到软熔带区域的高炉内型体积其中hL表示软熔带底部位置，hT表示软熔带顶部位置；
步骤四：计算软熔带焦窗层数；
所述步骤四具体为：焦窗层数的计算采用体积法，软熔带区域的高炉内型体积与每批料的体积的比值即为软熔带区间包含的焦窗层数：
式中，n为焦窗层数；Vc、Vo分别为焦批体积、矿批体积，且体积由计算得到，M为焦批或矿批重量，ρ为焦炭或矿石堆密度，ξ为炉料的压缩率；
步骤五：计算软熔带焦窗位置分布；
所述步骤五具体为：根据不同料线位置的内型半径，计算横截面积，其中高炉内型半径由设计图纸可以得到；
其中，hi为第i层焦窗的料线位置；为料线hi位置的横截面积， 为hi位置的高炉内型半径；
步骤六：计算不同料线位置的软熔带焦窗厚度；
所述步骤六具体为：不同料线深度位置的软熔带焦层厚度可以使用以下公式计算得到：
其中，Li为软熔带第i层的焦窗厚度，共n层，i＝1，2，3……，n。
2.根据权利要求1所述的一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法，其特征在于：所述步骤一具体为：采集多组高炉炉身冷却壁温度或者静压力，并通过采集的数据拟合出拟合函数y＝χ(h)，χ(h)表示沿高度方向炉身冷却壁温度或者静压力分布值，计算χ(h)的拐点即为软熔带根部位置hλ。
3.根据权利要求1所述的一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法，其特征在于：所述步骤二具体为：软熔带区域的温度用矿石的滴落温度表征，根据炉喉位置十字测温的在设定时长内的径向不同位置的平均温度Tj，j＝1,2，……k，其中j＝1时表示边缘，j＝k时表示中心；计算软熔带底部、顶部位置，分别用hL、hT表示，计算过程中假设软熔带至炉顶沿纵向高度的温度梯度相同，包括有：
式中，td为矿石的滴落温度；hλ为软熔带根部位置。
4.根据权利要求3所述的一种高炉内部软熔带焦窗厚度及层数的定量化检测方法，其特征在于：所述步骤三中识别炉内位置包括炉腹、炉腰和炉身，由炉型尺寸计算得到软熔带区域的高炉内型体积
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