CN114395651A - 一种炉缸智能管理方法及系统 - Google Patents
一种炉缸智能管理方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114395651A CN114395651A CN202210191331.2A CN202210191331A CN114395651A CN 114395651 A CN114395651 A CN 114395651A CN 202210191331 A CN202210191331 A CN 202210191331A CN 114395651 A CN114395651 A CN 114395651A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hearth
- target
- thermal resistance
- thickness
- carbon brick
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000007726 management method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 276
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 234
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 234
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims abstract description 219
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims abstract description 155
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 138
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 64
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 18
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 14
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 10
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/10—Cooling; Devices therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/04—Blast furnaces with special refractories
- C21B7/06—Linings for furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2300/00—Process aspects
- C21B2300/04—Modeling of the process, e.g. for control purposes; CII
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
本发明提供一种炉缸智能管理方法及系统，首先根据铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出目标炉缸的凝铁层厚度；计算目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，作为目标炉缸的气隙厚度；再获取目标炉缸的碳砖厚度，并基于目标炉缸的碳砖厚度、凝铁层厚度以及气隙厚度确定出目标炉缸的安全状态，以及根据目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。本发明通过在线进行大量客观、量化的理论计算，为高炉冶炼过程中了解炉缸状况提供了客观、量化的依据，同时也能帮助高炉操作人员及时了解炉缸的安全状况及侵蚀原因，并给出对应的管理策略作为针对性的建议措施，从而可以防止炉缸侵蚀的进一步发生，达到延长高炉使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炉缸技术领域，特别是涉及一种炉缸智能管理方法及系统。
背景技术
目前高炉炉缸长寿管理主要有两个方面的工作：一是计算出炉缸残存砖衬的厚度，然后根据碳砖厚度判定炉缸侵蚀状况，以便采取适当的护炉措施。二是根据炉缸碳砖内热电偶温度判断炉缸碳砖内的异常情况，如碳砖导热系数变化、环裂、气隙、渗铁。但是，部分现有技术却不能根据碳砖侵蚀厚度来对凝铁层厚度、气隙状态、炉缸碳砖的侵蚀原因及护炉措施做研究，例如现有技术CN101457268A；同时部分现有技术(例如CN101886152A)在判断炉缸碳砖内的异常情况时，是基于某一处的状态进行判断，导致误差较大。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种炉缸智能管理方法及系统，用于解决现有技术中炉缸侵蚀及炉缸异常影响炉缸长寿的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种炉缸智能管理方法，包括以下步骤：
获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度；
计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，并将对应厚度作为所述目标炉缸的气隙厚度；
获取所述目标炉缸的碳砖厚度，并基于所述目标炉缸的碳砖厚度、所述目标炉缸的凝铁层厚度以及所述目标炉缸的气隙厚度确定出所述目标炉缸的安全状态，并根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。
可选地，所述获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度的过程包括：
获取所述目标炉缸的炉缸侵蚀模型；
根据所述炉缸侵蚀模型的几何边界及边界条件确定出所述目标炉缸的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线；
基于所述铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线和所述炉缸侵蚀模型的几何边界建立几何模型，并计算所述几何模型所对应区域的温度场值；
获取所述目标炉缸内热电偶处的温度测量值，并计算所述温度测量值与该处温度场值的差值；
判断所述差值是否大于预设误差；若小于，则将所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离作为所述目标炉缸的凝铁层厚度；若大于等于，则调整所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线，直至所述差值小于预设误差。
可选地，计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度的过程包括：
获取所述目标炉缸侧壁碳砖内任意两支热电偶的温度值，并根据所获取的热电偶的温度值计算两支热电偶处的热流密度；
从所述两支热电偶中选择其中一支热电偶作为目标热电偶，并根据所述目标热电偶的温度和所述热流密度计算所述目标热电偶与所述目标炉缸冷却壁的热阻，记为目标热阻；
根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度。
可选地，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度时，还包括：
将所述目标热阻与预设热阻值进行比对；
若所述目标热阻大于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处存在气隙，并在存在气隙热阻时，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻、冷却壁热阻和气体导热辐射参数计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度；
若所述目标热阻小于等于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处不存在气隙；
其中，所述预设热阻值为所述碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻的热阻值总和。
可选地，所述方法还包括对所述目标炉缸的碳砖厚度进行等级划分，将所述目标炉缸的碳砖厚度分为安全值、关注值、警戒值、大修值。
可选地，根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略的过程包括：
基于所述目标炉缸的安全状态、原料和冶炼参数确定所述目标炉缸的侵蚀原因；
根据所述目标炉缸的安全状态和所述目标炉缸的侵蚀原因匹配延长所述目标炉缸使用时间的管理策略。
本发明还提供一种炉缸智能管理系统，包括有：
凝铁层厚度计算模块，用于获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度；
气隙厚度计算模块，用于计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，并将对应厚度作为所述目标炉缸的气隙厚度；
安全状态模块，用于获取所述目标炉缸的碳砖厚度，并基于所述目标炉缸的碳砖厚度、所述目标炉缸的凝铁层厚度以及所述目标炉缸的气隙厚度确定出所述目标炉缸的安全状态；
智能管理模块，用于根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。
可选地，所述凝铁层厚度计算模块获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度的过程包括：
获取所述目标炉缸的炉缸侵蚀模型；
根据所述炉缸侵蚀模型的几何边界及边界条件确定出所述目标炉缸的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线；
基于所述铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线和所述炉缸侵蚀模型的几何边界建立几何模型，并计算所述几何模型所对应区域的温度场值；
获取所述目标炉缸内热电偶处的温度测量值，并计算所述温度测量值与该处温度场值的差值；
判断所述差值是否大于预设误差；若小于，则将所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离作为所述目标炉缸的凝铁层厚度；若大于等于，则调整所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线，直至所述差值小于预设误差。
可选地，所述气隙厚度计算模块计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度的过程包括：
获取所述目标炉缸侧壁碳砖内任意两支热电偶的温度值，并根据所获取的热电偶的温度值计算两支热电偶处的热流密度；
从所述两支热电偶中选择其中一支热电偶作为目标热电偶，并根据所述目标热电偶的温度和所述热流密度计算所述目标热电偶与所述目标炉缸冷却壁的热阻，记为目标热阻；
根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度。
可选地，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度时，还包括：
将所述目标热阻与预设热阻值进行比对；
若所述目标热阻大于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处存在气隙，并在存在气隙热阻时，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻、冷却壁热阻和气体导热辐射参数计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度；
若所述目标热阻小于等于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处不存在气隙；
其中，所述预设热阻值为所述碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻的热阻值总和。
如上所述，本发明提供一种炉缸智能管理方法及系统，具有以下有益效果：本发明首先获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度；同时，计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，并将对应厚度作为所述目标炉缸的气隙厚度；再获取所述目标炉缸的碳砖厚度，并基于所述目标炉缸的碳砖厚度、所述目标炉缸的凝铁层厚度以及所述目标炉缸的气隙厚度确定出所述目标炉缸的安全状态，以及根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。本发明通过在线进行大量客观、量化的理论计算，为高炉冶炼过程中了解炉缸状况提供了客观、量化的依据，同时也能帮助高炉操作人员及时了解炉缸的安全状况及侵蚀原因，并给出对应的管理策略作为针对性的建议措施，从而可以防止炉缸侵蚀的进一步发生，达到延长高炉使用寿命的目的。
附图说明
图1为一实施例提供的炉缸智能管理方法的流程示意图；
图2为一实施例提供的炉缸长寿智能管理方法的流程示意图；
图3为一实施例提供的计算炉缸碳砖侵蚀和凝铁层厚度的流程示意图；
图4为一实施例提供的计算气隙厚度的一维模型示意图；
图5为一实施例提供的炉缸侵蚀结果示意图；
图6为一实施例提供的标高和方位的选择画面示意图；
图7为一实施例提供的侵蚀情况、气隙厚度、原料及操作条件的历史趋势图；
图8为一实施例提供的匹配出的管理策略示意图；
图9为一实施例提供的炉缸智能管理系统的硬件结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1所示，本实施例提供一种炉缸智能管理方法，包括以下步骤：
S100，获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度；
S200，计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，并将对应厚度作为所述目标炉缸的气隙厚度；
S300，获取所述目标炉缸的碳砖厚度，并基于所述目标炉缸的碳砖厚度、所述目标炉缸的凝铁层厚度以及所述目标炉缸的气隙厚度确定出所述目标炉缸的安全状态，并根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。
根据上述记载，在一示例性实施例中，步骤S100中获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度的过程包括：
S110，获取所述目标炉缸的炉缸侵蚀模型；在本实施例中，炉缸侵蚀模型可以实时建立，也可以采用现有的炉缸侵蚀模型。作为示例，本实施例采用现有的炉缸侵蚀模型。
S120，根据所述炉缸侵蚀模型的几何边界及边界条件确定出所述目标炉缸的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线；
S130，基于所述铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线和所述炉缸侵蚀模型的几何边界建立几何模型，并计算所述几何模型所对应区域的温度场值；
S140，获取所述目标炉缸内热电偶处的温度测量值，并计算所述温度测量值与该处温度场值的差值；
S150，判断所述差值是否大于预设误差；若小于，则将所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离作为所述目标炉缸的凝铁层厚度；若大于等于，则调整所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线，直至所述差值小于预设误差。
具体地，在本实施例中，利用炉缸侵蚀模型计算出炉缸的侵蚀曲线和凝铁层曲线，并提取碳砖的厚度与凝铁层厚度的实现方式如下：
1)确定炉缸侵蚀模型计算的几何边界及边界条件，确定碳砖的初始位置曲线，初始化铁水凝固线位置；
2)将铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线、几何边界读入有限元程序中建立几何模型，计算出该区域的温度场；
3)提取热电偶处的温度场计算值，与热电偶测量值比较，当大于设定误差时，利用设计优化方法调整铁水凝固线位置、碳砖侵蚀曲线，直至温度场计算值与测量值的误差小于设定误差；
4)铁水凝固线与碳砖侵蚀线之间的空间即为凝铁层，该空间对应的距离即为凝铁层的厚度。
根据上述记载，在一示例性实施例中，步骤S200中计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度的过程包括：
S210，获取所述目标炉缸侧壁碳砖内任意两支热电偶的温度值，并根据所获取的热电偶的温度值计算两支热电偶处的热流密度；
S200，从所述两支热电偶中选择其中一支热电偶作为目标热电偶，并根据所述目标热电偶的温度和所述热流密度计算所述目标热电偶与所述目标炉缸冷却壁的热阻，记为目标热阻；
S230，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度。其中，步骤S230根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度时，还包括：
S231，将所述目标热阻与预设热阻值进行比对；
S232-1，若所述目标热阻大于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处存在气隙，并在存在气隙热阻时，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻、冷却壁热阻和气体导热辐射参数计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度；
S232-2，若所述目标热阻小于等于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处不存在气隙；
其中，所述预设热阻值为所述碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻的热阻值总和。
具体地，在本实施例中，根据炉缸传热体系中传递的热量与炉缸热电偶温度值、热阻之间的关系，计算出炉缸冷却壁与碳砖间气隙的厚度的实现方式如下：
1)根据炉缸侧壁某碳砖内两支热电偶的温度值，计算出该处的热流密度；
q＝λ砖*(T2-T1)/Δl；
q：表示通过两支电偶的热流密度，单位为w/m2；
T2：表示插入碳砖热端的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
T1：表示插入碳砖冷端的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
λ砖：表示两只热电偶间的碳砖导热系数，单位为w/m·℃；
Δl：表示两只热电偶的距离，单位为m。
2)根据碳砖内其中一支热电偶与冷却壁温度(或水温)，及上一步中算出的热流密度，可以算出热电偶至冷却壁(或冷却水)间的热阻；
R＝(T1-T壁)/q；
R：表示碳砖内冷端电偶至冷却壁电偶间的热阻，单位为m2·℃/w；
T壁：表示冷却壁的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
3)该热阻与理论上的碳砖、碳捣料、及冷却壁热阻总和比较，若大，则说明该处出现气隙热阻；若等于或小于理论热阻，则说明此处不存在气隙热阻，为了减少该方法判断气隙存在与否的误差，引入基础气隙厚度，结合厚度的变化趋势来判断是否存在气隙；
4)根据气隙热阻值、气隙的导热、辐射特性，可以计算出气隙的厚度。
L气＝λ气综*(R-R砖-R捣-R壁)；
L气：表示气隙的厚度，单位为m；
λ气综：表示气体导热、辐射的综合导热系数，单位为w/m.℃；
R砖：表示碳砖冷端电偶至碳砖冷面间热阻，单位为m2·℃/w；
R捣：表示碳捣料的热阻，单位为m2·℃/w；
R壁：表示冷却壁热面至壁体内电偶间的热阻，单位为m2·℃/w。
在一示例性实施例中，本实施例还包括对所述目标炉缸的碳砖厚度进行等级划分，将所述目标炉缸的碳砖厚度分为安全值、关注值、警戒值、大修值。通过将炭砖厚度分为安全值、关注值、警戒值、大修值，然后再结合对应的凝铁层安全厚度、及气隙状态，综合判断炉缸的安全状态。
在一示例性实施例中，根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略的过程包括：基于所述目标炉缸的安全状态、原料和冶炼参数确定所述目标炉缸的侵蚀原因；根据所述目标炉缸的安全状态和所述目标炉缸的侵蚀原因匹配延长所述目标炉缸使用时间的管理策略。具体地，本实施例可以根据炉缸状态判断，结合原料条件和冶炼操作参数，制定相应的诊断规则，推定炉缸侵蚀原因。作为示例，侵蚀原因可以有以下四大类：(1)由于炉缸产生气隙引起侵蚀；(2)由于原料条件恶化引起侵蚀，如焦炭热态强度CSR下降；(3)由于操作原因引起侵蚀，如利用系数升高；(4)由于产生气隙、原料恶化和操作因素中的两种或三种共同引起的侵蚀，如焦炭热态强度CSR下降和利用系数升高同时发生。此外，本实施例还可以根据炉缸的安全状况以及侵蚀的原因诊断结论，确定具有针对性长寿改善建议措施，例如炉缸安全状态判断为残厚已低于警戒值，且凝铁层厚度已低于50mm，侵蚀原因为利用系数升高，则匹配出的管理策略会针对性的给出适当降低利用系数的建议措施。
如图2至图8所示，在另一示例性实施例中，本实施例提供一种炉缸智能管理方法，包括以下步骤：
1.计算炉缸碳砖侵蚀曲线和凝铁层曲线。
利用炉缸侵蚀模型计算出炉缸的侵蚀曲线和凝铁层曲线，提取碳砖的厚度与凝铁层厚度。实现方式如下：
1)确定炉缸侵蚀模型计算的几何边界及边界条件，确定碳砖的初始位置曲线，初始化铁水凝固线位置；
2)将铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线、几何边界读入有限元程序中建立几何模型，计算出该区域的温度场；
3)提取热电偶处的温度场计算值，与热电偶测量值比较，当大于设定误差时，利用设计优化方法调整铁水凝固线位置、碳砖侵蚀曲线，直至温度场计算值与测量值的误差小于设定误差；
4)铁水凝固线与碳砖侵蚀线间即为凝铁层。
2.气隙厚度计算。
根据炉缸传热体系中传递的热量与炉缸热电偶温度值、热阻之间的关系，计算出炉缸冷却壁与碳砖间气隙的厚度。实现方式如下：
1)根据炉缸侧壁某碳砖内两支热电偶的温度值，计算出该处的热流密度；
q＝λ砖*(T2-T1)/Δl；
q：表示通过两支电偶的热流密度，单位为w/m2；
T2：表示插入碳砖热端的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
T1：表示插入碳砖冷端的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
λ砖：表示两只热电偶间的碳砖导热系数，单位为w/m·℃；
Δl：表示两只热电偶的距离，单位为m。
2)根据碳砖内其中一支热电偶与冷却壁温度(或水温)，及上一步中算出的热流密度，可以算出热电偶至冷却壁(或冷却水)间的热阻；
R＝(T1-T壁)/q；
R：表示碳砖内冷端电偶至冷却壁电偶间的热阻，单位为m2·℃/w；
T壁：表示冷却壁的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
3)该热阻与理论上的碳砖、碳捣料、及冷却壁热阻总和比较，若大，则说明该处出现气隙热阻；若等于或小于理论热阻，则说明此处不存在气隙热阻，为了减少该方法判断气隙存在与否的误差，引入基础气隙厚度，结合厚度的变化趋势来判断是否存在气隙；
4)根据气隙热阻值、气隙的导热、辐射特性，可以计算出气隙的厚度。
L气＝λ气综*(R-R砖-R捣-R壁)；
L气：表示气隙的厚度，单位为m；
λ气综：表示气体导热、辐射的综合导热系数，单位为w/m.℃；
R砖：表示碳砖冷端电偶至碳砖冷面间热阻，单位为m2·℃/w；
R捣：表示碳捣料的热阻，单位为m2·℃/w；
R壁：表示冷却壁热面至壁体内电偶间的热阻，单位为m2·℃/w。
3.炉缸安全状态预测。
将炭砖厚度分为安全值、关注值、警戒值、大修值，结合对应的凝铁层安全厚度、及气隙状态，综合判断炉缸的安全状态。
4.侵蚀原因预测。
根据炉缸状态判断，结合原料条件和冶炼操作参数，制定相应的诊断规则，推定炉缸侵蚀原因。原因有四大类：(1)由于炉缸产生气隙引起侵蚀；(2)由于原料条件恶化引起侵蚀，如焦炭热态强度CSR下降；(3)由于操作原因引起侵蚀，如利用系数升高；(4)由于产生气隙、原料恶化和操作因素中的两种或三种共同引起的侵蚀，如焦炭热态强度CSR下降和利用系数升高同时发生。
5.炉缸长寿指导措施。
根据炉缸的安全状况以及侵蚀的原因诊断结论，确定具有针对性长寿改善建议措施，如，炉缸安全状态判断为残厚已低于警戒值，且凝铁层厚度已低于50mm，侵蚀原因为利用系数升高，则系统会针对性的给出适当降低利用系数的建议措施。
根据上述记载，在本实施例中，根据国内某4000级高炉的炉缸热电偶温度记录和原料、操作条件，炉缸侵蚀模型计算结果包括纵剖面和横断面，如图5所示，默认显示的是侵蚀最严重的纵剖面和横断面、及其特征标高的即时厚度值，也可以从右上方的方位图中选择需要查询的标高或圆周方位。
通过选择标高和圆周方位可显示不同标高和方位的横切图和纵剖面图，如图6所示，选择某标高，左边的横切图中将显示该标高的侵蚀情况，选择某圆周方位，左边侵蚀纵剖面图中将显示该方位的侵蚀情况。
根据选定的时间段，默认显示的是碳砖厚度及凝铁层变化趋势，也可以选择是否进一步显示焦炭CSR值、利用系数或气隙厚度，如图7所示，该图直观的显示碳砖侵蚀厚度与原料、操作条件及气隙的关系。在图7中，1表示的线条为焦炭CSR，2表示的线条为利用系数，3 表示的线条为炉缸残厚+凝铁层，4表示的线条为厚度，5表示的线条为气隙厚度。
诊断信息包括炉缸状态判断、气隙存在与否的判断、炉缸侵蚀或凝铁层减薄原因的判断，如图8所示。炉缸状态判断主要有两个方面：根据炉缸侵蚀模型计算结果、结合实践经验，判断最薄碳砖厚度是否处于安全值、以及碳砖有无新的侵蚀发生；判断凝铁层厚度的变化。根据以上两方面判断炉缸状态是否安全。炉缸气隙判断，主要根据气隙厚度的变化趋势，判断是否有新的气隙生成。结合炉缸安全状态和气隙判断、以及焦炭CSR、利用系数等原料和操作因素的的变化趋势，诊断炉缸侵蚀或凝铁层减薄的原因。最后根据侵蚀的诊断原因匹配对应的管理策略，从而给出针对性改善建议措施。
综上所述，本发明提供一种炉缸智能管理方法，首先获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度；同时，计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，并将对应厚度作为所述目标炉缸的气隙厚度；再获取所述目标炉缸的碳砖厚度，并基于所述目标炉缸的碳砖厚度、所述目标炉缸的凝铁层厚度以及所述目标炉缸的气隙厚度确定出所述目标炉缸的安全状态，以及根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。本方法通过在线进行大量客观、量化的理论计算，为高炉冶炼过程中了解炉缸状况提供了客观、量化的依据，同时也能帮助高炉操作人员及时了解炉缸的安全状况及侵蚀原因，并给出对应的管理策略作为针对性的建议措施，从而可以防止炉缸侵蚀的进一步发生，达到延长高炉使用寿命的目的。
如图9所示，本发明还提供一种炉缸智能管理系统，包括有：
凝铁层厚度计算模块M10，用于获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度。具体地，所述凝铁层厚度计算模块M10获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度的过程包括：获取所述目标炉缸的炉缸侵蚀模型；根据所述炉缸侵蚀模型的几何边界及边界条件确定出所述目标炉缸的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线；基于所述铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线和所述炉缸侵蚀模型的几何边界建立几何模型，并计算所述几何模型所对应区域的温度场值；获取所述目标炉缸内热电偶处的温度测量值，并计算所述温度测量值与该处温度场值的差值；判断所述差值是否大于预设误差；若小于，则将所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离作为所述目标炉缸的凝铁层厚度；若大于等于，则调整所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线，直至所述差值小于预设误差。
作为示例，凝铁层厚度计算模块M10利用炉缸侵蚀模型计算出炉缸的侵蚀曲线和凝铁层曲线，并提取碳砖的厚度与凝铁层厚度的实现方式如下：
1)确定炉缸侵蚀模型计算的几何边界及边界条件，确定碳砖的初始位置曲线，初始化铁水凝固线位置；
2)将铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线、几何边界读入有限元程序中建立几何模型，计算出该区域的温度场；
3)提取热电偶处的温度场计算值，与热电偶测量值比较，当大于设定误差时，利用设计优化方法调整铁水凝固线位置、碳砖侵蚀曲线，直至温度场计算值与测量值的误差小于设定误差；
4)铁水凝固线与碳砖侵蚀线之间的空间即为凝铁层，该空间对应的距离即为凝铁层的厚度。
气隙厚度计算模块M20，用于计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，并将对应厚度作为所述目标炉缸的气隙厚度。具体地，所述气隙厚度计算模块M20计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度的过程包括：获取所述目标炉缸侧壁碳砖内任意两支热电偶的温度值，并根据所获取的热电偶的温度值计算两支热电偶处的热流密度；从所述两支热电偶中选择其中一支热电偶作为目标热电偶，并根据所述目标热电偶的温度和所述热流密度计算所述目标热电偶与所述目标炉缸冷却壁的热阻，记为目标热阻；根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度。其中，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度时，还包括：将所述目标热阻与预设热阻值进行比对；若所述目标热阻大于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处存在气隙，并在存在气隙热阻时，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻、冷却壁热阻和气体导热辐射参数计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度；若所述目标热阻小于等于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处不存在气隙；其中，所述预设热阻值为所述碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻的热阻值总和。
作为示例，气隙厚度计算模块M20根据炉缸传热体系中传递的热量与炉缸热电偶温度值、热阻之间的关系，计算出炉缸冷却壁与碳砖间气隙的厚度的实现方式如下：
1)根据炉缸侧壁某碳砖内两支热电偶的温度值，计算出该处的热流密度；
q＝λ砖*(T2-T1)/Δl；
q：表示通过两支电偶的热流密度，单位为w/m2；
T2：表示插入碳砖热端的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
T1：表示插入碳砖冷端的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
λ砖：表示两只热电偶间的碳砖导热系数，单位为w/m·℃；
Δl：表示两只热电偶的距离，单位为m。
2)根据碳砖内其中一支热电偶与冷却壁温度(或水温)，及上一步中算出的热流密度，可以算出热电偶至冷却壁(或冷却水)间的热阻；
R＝(T1-T壁)/q；
R：表示碳砖内冷端电偶至冷却壁电偶间的热阻，单位为m2·℃/w；
T壁：表示冷却壁的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
3)该热阻与理论上的碳砖、碳捣料、及冷却壁热阻总和比较，若大，则说明该处出现气隙热阻；若等于或小于理论热阻，则说明此处不存在气隙热阻，为了减少该方法判断气隙存在与否的误差，引入基础气隙厚度，结合厚度的变化趋势来判断是否存在气隙；
4)根据气隙热阻值、气隙的导热、辐射特性，可以计算出气隙的厚度。
L气＝λ气综*(R-R砖-R捣-R壁)；
L气：表示气隙的厚度，单位为m；
λ气综：表示气体导热、辐射的综合导热系数，单位为w/m.℃；
R砖：表示碳砖冷端电偶至碳砖冷面间热阻，单位为m2·℃/w；
R捣：表示碳捣料的热阻，单位为m2·℃/w；
R壁：表示冷却壁热面至壁体内电偶间的热阻，单位为m2·℃/w。
安全状态模块M30，用于获取所述目标炉缸的碳砖厚度，并基于所述目标炉缸的碳砖厚度、所述目标炉缸的凝铁层厚度以及所述目标炉缸的气隙厚度确定出所述目标炉缸的安全状态。作为示例，本实施例还包括对所述目标炉缸的碳砖厚度进行等级划分，将所述目标炉缸的碳砖厚度分为安全值、关注值、警戒值、大修值。通过将炭砖厚度分为安全值、关注值、警戒值、大修值，然后再结合对应的凝铁层安全厚度、及气隙状态，综合判断炉缸的安全状态。
智能管理模块M40，用于根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。具体地，根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略的过程包括：基于所述目标炉缸的安全状态、原料和冶炼参数确定所述目标炉缸的侵蚀原因；根据所述目标炉缸的安全状态和所述目标炉缸的侵蚀原因匹配延长所述目标炉缸使用时间的管理策略。具体地，本实施例可以根据炉缸状态判断，结合原料条件和冶炼操作参数，制定相应的诊断规则，推定炉缸侵蚀原因。作为示例，侵蚀原因可以有以下四大类：(1)由于炉缸产生气隙引起侵蚀；(2)由于原料条件恶化引起侵蚀，如焦炭热态强度CSR下降；(3)由于操作原因引起侵蚀，如利用系数升高；(4)由于产生气隙、原料恶化和操作因素中的两种或三种共同引起的侵蚀，如焦炭热态强度CSR下降和利用系数升高同时发生。此外，本实施例还可以根据炉缸的安全状况以及侵蚀的原因诊断结论，确定具有针对性长寿改善建议措施，例如炉缸安全状态判断为残厚已低于警戒值，且凝铁层厚度已低于50mm，侵蚀原因为利用系数升高，则匹配出的管理策略会针对性的给出适当降低利用系数的建议措施。
如图2至图8所示，在另一示例性实施例中，本实施例提供一种炉缸智能管理系统，用于执行以下步骤：
1.计算炉缸碳砖侵蚀曲线和凝铁层曲线。
利用炉缸侵蚀模型计算出炉缸的侵蚀曲线和凝铁层曲线，提取碳砖的厚度与凝铁层厚度。实现方式如下：
1)确定炉缸侵蚀模型计算的几何边界及边界条件，确定碳砖的初始位置曲线，初始化铁水凝固线位置；
2)将铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线、几何边界读入有限元程序中建立几何模型，计算出该区域的温度场；
3)提取热电偶处的温度场计算值，与热电偶测量值比较，当大于设定误差时，利用设计优化方法调整铁水凝固线位置、碳砖侵蚀曲线，直至温度场计算值与测量值的误差小于设定误差；
4)铁水凝固线与碳砖侵蚀线间即为凝铁层。
2.气隙厚度计算。
根据炉缸传热体系中传递的热量与炉缸热电偶温度值、热阻之间的关系，计算出炉缸冷却壁与碳砖间气隙的厚度。实现方式如下：
1)根据炉缸侧壁某碳砖内两支热电偶的温度值，计算出该处的热流密度；
q＝λ砖*(T2-T1)/Δl；
q：表示通过两支电偶的热流密度，单位为w/m2；
T2：表示插入碳砖热端的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
T1：表示插入碳砖冷端的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
λ砖：表示两只热电偶间的碳砖导热系数，单位为w/m·℃；
Δl：表示两只热电偶的距离，单位为m。
2)根据碳砖内其中一支热电偶与冷却壁温度(或水温)，及上一步中算出的热流密度，可以算出热电偶至冷却壁(或冷却水)间的热阻；
R＝(T1-T壁)/q；
R：表示碳砖内冷端电偶至冷却壁电偶间的热阻，单位为m2·℃/w；
T壁：表示冷却壁的电偶温度，读取测量值，单位为℃；
3)该热阻与理论上的碳砖、碳捣料、及冷却壁热阻总和比较，若大，则说明该处出现气隙热阻；若等于或小于理论热阻，则说明此处不存在气隙热阻，为了减少该方法判断气隙存在与否的误差，引入基础气隙厚度，结合厚度的变化趋势来判断是否存在气隙；
4)根据气隙热阻值、气隙的导热、辐射特性，可以计算出气隙的厚度。
L气＝λ气综*(R-R砖-R捣-R壁)；
L气：表示气隙的厚度，单位为m；
λ气综：表示气体导热、辐射的综合导热系数，单位为w/m.℃；
R砖：表示碳砖冷端电偶至碳砖冷面间热阻，单位为m2·℃/w；
R捣：表示碳捣料的热阻，单位为m2·℃/w；
R壁：表示冷却壁热面至壁体内电偶间的热阻，单位为m2·℃/w。
3.炉缸安全状态预测。
将炭砖厚度分为安全值、关注值、警戒值、大修值，结合对应的凝铁层安全厚度、及气隙状态，综合判断炉缸的安全状态。
4.侵蚀原因预测。
根据炉缸状态判断，结合原料条件和冶炼操作参数，制定相应的诊断规则，推定炉缸侵蚀原因。原因有四大类：(1)由于炉缸产生气隙引起侵蚀；(2)由于原料条件恶化引起侵蚀，如焦炭热态强度CSR下降；(3)由于操作原因引起侵蚀，如利用系数升高；(4)由于产生气隙、原料恶化和操作因素中的两种或三种共同引起的侵蚀，如焦炭热态强度CSR下降和利用系数升高同时发生。
5.炉缸长寿指导措施。
根据炉缸的安全状况以及侵蚀的原因诊断结论，确定具有针对性长寿改善建议措施，如，炉缸安全状态判断为残厚已低于警戒值，且凝铁层厚度已低于50mm，侵蚀原因为利用系数升高，则系统会针对性的给出适当降低利用系数的建议措施。
根据上述记载，在本实施例中，根据国内某4000级高炉的炉缸热电偶温度记录和原料、操作条件，炉缸侵蚀模型计算结果包括纵剖面和横断面，如图5所示，默认显示的是侵蚀最严重的纵剖面和横断面、及其特征标高的即时厚度值，也可以从右上方的方位图中选择需要查询的标高或圆周方位。
通过选择标高和圆周方位可显示不同标高和方位的横切图和纵剖面图，如图6所示，选择某标高，左边的横切图中将显示该标高的侵蚀情况，选择某圆周方位，左边侵蚀纵剖面图中将显示该方位的侵蚀情况。
根据选定的时间段，默认显示的是碳砖厚度及凝铁层变化趋势，也可以选择是否进一步显示焦炭CSR值、利用系数或气隙厚度，如图7所示，该图直观的显示碳砖侵蚀厚度与原料、操作条件及气隙的关系。在图7中，1表示的线条为焦炭CSR，2表示的线条为利用系数，3 表示的线条为炉缸残厚+凝铁层，4表示的线条为厚度，5表示的线条为气隙厚度。
诊断信息包括炉缸状态判断、气隙存在与否的判断、炉缸侵蚀或凝铁层减薄原因的判断，如图8所示。炉缸状态判断主要有两个方面：根据炉缸侵蚀模型计算结果、结合实践经验，判断最薄碳砖厚度是否处于安全值、以及碳砖有无新的侵蚀发生；判断凝铁层厚度的变化。根据以上两方面判断炉缸状态是否安全。炉缸气隙判断，主要根据气隙厚度的变化趋势，判断是否有新的气隙生成。结合炉缸安全状态和气隙判断、以及焦炭CSR、利用系数等原料和操作因素的的变化趋势，诊断炉缸侵蚀或凝铁层减薄的原因。最后根据侵蚀的诊断原因匹配对应的管理策略，从而给出针对性改善建议措施。
综上所述，本发明提供一种炉缸智能管理系统，首先获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度；同时，计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，并将对应厚度作为所述目标炉缸的气隙厚度；再获取所述目标炉缸的碳砖厚度，并基于所述目标炉缸的碳砖厚度、所述目标炉缸的凝铁层厚度以及所述目标炉缸的气隙厚度确定出所述目标炉缸的安全状态，以及根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。本系统通过在线进行大量客观、量化的理论计算，为高炉冶炼过程中了解炉缸状况提供了客观、量化的依据，同时也能帮助高炉操作人员及时了解炉缸的安全状况及侵蚀原因，并给出对应的管理策略作为针对性的建议措施，从而可以防止炉缸侵蚀的进一步发生，达到延长高炉使用寿命的目的。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
本说明书中附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
应当理解的是，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。
Claims (10)
1.一种炉缸智能管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度；
计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，并将对应厚度作为所述目标炉缸的气隙厚度；
获取所述目标炉缸的碳砖厚度，并基于所述目标炉缸的碳砖厚度、所述目标炉缸的凝铁层厚度以及所述目标炉缸的气隙厚度确定出所述目标炉缸的安全状态，并根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。
2.根据权利要求1所述的炉缸智能管理方法，其特征在于，所述获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度的过程包括：
获取所述目标炉缸的炉缸侵蚀模型；
根据所述炉缸侵蚀模型的几何边界及边界条件确定出所述目标炉缸的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线；
基于所述铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线和所述炉缸侵蚀模型的几何边界建立几何模型，并计算所述几何模型所对应区域的温度场值；
获取所述目标炉缸内热电偶处的温度测量值，并计算所述温度测量值与该处温度场值的差值；
判断所述差值是否大于预设误差；若小于，则将所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离作为所述目标炉缸的凝铁层厚度；若大于等于，则调整所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线，直至所述差值小于预设误差。
3.根据权利要求1所述的炉缸智能管理方法，其特征在于，计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度的过程包括：
获取所述目标炉缸侧壁碳砖内任意两支热电偶的温度值，并根据所获取的热电偶的温度值计算两支热电偶处的热流密度；
从所述两支热电偶中选择其中一支热电偶作为目标热电偶，并根据所述目标热电偶的温度和所述热流密度计算所述目标热电偶与所述目标炉缸冷却壁的热阻，记为目标热阻；
根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度。
4.根据权利要求3所述的炉缸智能管理方法，其特征在于，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度时，还包括：
将所述目标热阻与预设热阻值进行比对；
若所述目标热阻大于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处存在气隙，并在存在气隙热阻时，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻、冷却壁热阻和气体导热辐射参数计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度；
若所述目标热阻小于等于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处不存在气隙；
其中，所述预设热阻值为所述碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻的热阻值总和。
5.根据权利要求1所述的炉缸智能管理方法，其特征在于，所述方法还包括对所述目标炉缸的碳砖厚度进行等级划分，将所述目标炉缸的碳砖厚度分为安全值、关注值、警戒值、大修值。
6.根据权利要求1所述的炉缸智能管理方法，其特征在于，根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略的过程包括：
基于所述目标炉缸的安全状态、气隙厚度、原料和冶炼参数确定所述目标炉缸的侵蚀原因；
根据所述目标炉缸的安全状态和所述目标炉缸的侵蚀原因匹配延长所述目标炉缸使用时间的管理策略。
7.一种炉缸智能管理系统，其特征在于，包括有：
凝铁层厚度计算模块，用于获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度；
气隙厚度计算模块，用于计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度，并将对应厚度作为所述目标炉缸的气隙厚度；
安全状态模块，用于获取所述目标炉缸的碳砖厚度，并基于所述目标炉缸的碳砖厚度、所述目标炉缸的凝铁层厚度以及所述目标炉缸的气隙厚度确定出所述目标炉缸的安全状态；
智能管理模块，用于根据所述目标炉缸的安全状态匹配对应的管理策略。
8.根据权利要求7所述的炉缸智能管理系统，其特征在于，所述凝铁层厚度计算模块获取目标炉缸内的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线，并根据所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离确定出所述目标炉缸的凝铁层厚度的过程包括：
获取所述目标炉缸的炉缸侵蚀模型；
根据所述炉缸侵蚀模型的几何边界及边界条件确定出所述目标炉缸的铁水凝固线和碳砖侵蚀曲线；
基于所述铁水凝固线、碳砖侵蚀曲线和所述炉缸侵蚀模型的几何边界建立几何模型，并计算所述几何模型所对应区域的温度场值；
获取所述目标炉缸内热电偶处的温度测量值，并计算所述温度测量值与该处温度场值的差值；
判断所述差值是否大于预设误差；若小于，则将所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线之间的距离作为所述目标炉缸的凝铁层厚度；若大于等于，则调整所述铁水凝固线和所述碳砖侵蚀曲线，直至所述差值小于预设误差。
9.根据权利要求7所述的炉缸智能管理系统，其特征在于，所述气隙厚度计算模块计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度的过程包括：
获取所述目标炉缸侧壁碳砖内任意两支热电偶的温度值，并根据所获取的热电偶的温度值计算两支热电偶处的热流密度；
从所述两支热电偶中选择其中一支热电偶作为目标热电偶，并根据所述目标热电偶的温度和所述热流密度计算所述目标热电偶与所述目标炉缸冷却壁的热阻，记为目标热阻；
根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度。
10.根据权利要求9所述的炉缸智能管理系统，其特征在于，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度时，还包括：
将所述目标热阻与预设热阻值进行比对；
若所述目标热阻大于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处存在气隙，并在存在气隙热阻时，根据所述目标热阻、碳砖热阻、碳捣料热阻、冷却壁热阻和气体导热辐射参数计算所述目标炉缸的冷却壁与碳砖间气隙的厚度；
若所述目标热阻小于等于预设热阻值，则判定所述两支热电偶处不存在气隙；
其中，所述预设热阻值为所述碳砖热阻、碳捣料热阻和冷却壁热阻的热阻值总和。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210191331.2A CN114395651A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种炉缸智能管理方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210191331.2A CN114395651A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种炉缸智能管理方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114395651A true CN114395651A (zh) | 2022-04-26 |
Family
ID=81235045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210191331.2A Pending CN114395651A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种炉缸智能管理方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114395651A (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5890805A (en) * | 1997-09-26 | 1999-04-06 | Usx Corporation | Method for monitoring the wear and extending the life of blast furnace refractory lining |
| CN2727186Y (zh) * | 2004-04-30 | 2005-09-21 | 宝山钢铁股份有限公司 | 炼铁高炉炉壳气隙判断装置 |
| CN101886152A (zh) * | 2010-06-02 | 2010-11-17 | 河北省首钢迁安钢铁有限责任公司 | 高炉炉缸三维非稳态监测和异常诊断及维护系统 |
| CN108220513A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-29 | 柳州钢铁股份有限公司 | 高炉节能护炉方法 |
| CN109576428A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-05 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种高炉炉缸气隙及炉衬侵蚀判断设备与判断方法 |
| CN109929955A (zh) * | 2017-12-18 | 2019-06-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高炉炉缸侵蚀状况的检测方法 |
| CN110781566A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-02-11 | 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 | 一种炉缸凝铁层计算方法、系统、存储介质及电子终端 |
| CN110796305A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-02-14 | 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 | 炉缸安全预警方法、系统、设备及存储介质 |
| CN111982046A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-24 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种判定墙体结构传热状态的方法 |
-
2022
- 2022-02-28 CN CN202210191331.2A patent/CN114395651A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5890805A (en) * | 1997-09-26 | 1999-04-06 | Usx Corporation | Method for monitoring the wear and extending the life of blast furnace refractory lining |
| CN2727186Y (zh) * | 2004-04-30 | 2005-09-21 | 宝山钢铁股份有限公司 | 炼铁高炉炉壳气隙判断装置 |
| CN101886152A (zh) * | 2010-06-02 | 2010-11-17 | 河北省首钢迁安钢铁有限责任公司 | 高炉炉缸三维非稳态监测和异常诊断及维护系统 |
| CN109929955A (zh) * | 2017-12-18 | 2019-06-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高炉炉缸侵蚀状况的检测方法 |
| CN108220513A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-29 | 柳州钢铁股份有限公司 | 高炉节能护炉方法 |
| CN109576428A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-05 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种高炉炉缸气隙及炉衬侵蚀判断设备与判断方法 |
| CN110781566A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-02-11 | 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 | 一种炉缸凝铁层计算方法、系统、存储介质及电子终端 |
| CN110796305A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-02-14 | 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 | 炉缸安全预警方法、系统、设备及存储介质 |
| CN111982046A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-24 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种判定墙体结构传热状态的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王刚 等: "高炉炉缸长寿智能管理系统的开发与应用", 《中国冶金》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101275829B (zh) | 一种测量高炉炉衬侵蚀厚度方法 | |
| WO1999017106A1 (en) | Method for monitoring the wear and extending the life of blast furnace refractory lining | |
| Zhao et al. | Study on the early warning mechanism for the security of blast furnace hearths | |
| CN108707712A (zh) | 一种高炉炉缸侧壁残厚的判断方法 | |
| CN108220513A (zh) | 高炉节能护炉方法 | |
| CN110781566B (zh) | 一种炉缸凝铁层计算方法、系统、存储介质及电子终端 | |
| CN114896546A (zh) | 一种高炉炉缸碳砖残厚的高精度计算方法 | |
| CN114395651A (zh) | 一种炉缸智能管理方法及系统 | |
| CN112575134B (zh) | 一种高炉渣皮厚度的计算方法以及高炉高温区域操作炉型在线计算系统 | |
| KR102531803B1 (ko) | 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법 | |
| CN106868249B (zh) | 基于温度预警机制的冶金炉炉衬安全的判定系统及方法 | |
| KR101185300B1 (ko) | 연화융착대 근부위치 추정방법 | |
| JP2669279B2 (ja) | 高炉の操業方法 | |
| JPH0978113A (ja) | 高炉炉底構造の設計方法 | |
| CN116362085B (zh) | 一种基于冷却壁热流强度的炉缸内衬侵蚀形貌识别方法 | |
| JP3385831B2 (ja) | 炉底の浸食ラインの推定方法および炉底構造 | |
| RU2044058C1 (ru) | Способ контроля разгара металлоприемника доменной печи | |
| JP5042878B2 (ja) | 容器壁状態の管理方法、装置、及びコンピュータプログラム | |
| CN104313224A (zh) | 一种无陶瓷杯钒钛磁铁矿高炉的炉缸浸蚀结厚报警方法 | |
| JPH04365807A (ja) | 高熱炉の壁落ちに伴なう炉熱低下予測方法 | |
| JP2002363619A (ja) | 高炉下部の制御方法 | |
| JPS6137327B2 (zh) | ||
| JPH07278632A (ja) | 高炉炉底状況の推定方法 | |
| JPS62238308A (ja) | 溶鉱炉炉底部の測温方法 | |
| Fredman | Accretions in the blast furnace stack-diagnosis, modeling and control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220426 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |