CN116182766A - 一种高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法 - Google Patents

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CN116182766A CN202111425923.8A CN202111425923A CN116182766A CN 116182766 A CN116182766 A CN 116182766A CN 202111425923 A CN202111425923 A CN 202111425923A CN 116182766 A CN116182766 A CN 116182766A
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董跃玲
王学利
杨文光
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Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：测量原始碳砖残厚，利用高炉停炉清理炉缸的机会，测量不同部位碳砖的厚度；步骤2：计算热流强度；步骤3：根据热流强度计算浇注料的厚度；步骤4：判断原碳砖是否继续被侵蚀；步骤5：计算碳砖和浇注料的整体厚度。该技术方案主要解决现有技术中炉缸采用两种不同材质的耐材，难以判断不同耐材厚度的技术问题，在高炉炉缸整体性浇注后，准确判断耐材受渣铁侵蚀后的残存厚度，进而采取不同的措施，实现炉缸安全受控。

Description

一种高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法
技术领域
本发明涉及一种判断方法，具体涉及一种高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，属于钢铁冶金高炉炼铁技术领域。
背景技术
目前的高炉炼铁技术已经能实现一种在原有碳砖侵蚀后，浇注某种低导热系数的耐材的炉缸快速修复技术，保持原设计炉缸内型，实现高炉炉缸碳砖的再利用。炉缸整体浇注后，炉缸耐材导热性能的不同导致原有的碳砖侵蚀判断方法已不再适用。
授权公告号CN110527769A的中国专利公开了一种高炉炉缸碳砖残厚判断方法，主要是利用碳砖深、浅电偶温度的差值来判断碳砖残厚，可以得到碳砖被侵蚀的程度。该方法只能判断纯碳砖炉缸的侵蚀厚度，不能判断炉缸整体浇注后炉缸碳砖和浇注料的厚度。
授权公告号CN102433409A的中国专利公开了一种高炉炉缸侵蚀部位的热电偶埋设测厚方法，主要是利用增加一个碳砖电偶，使之深、浅有二点温度显示值，再运用傅里叶传热公式测算碳砖侵蚀程度。该方法亦不能判断炉缸整体浇注后炉缸碳砖和浇注料的厚度，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，该技术方案主要解决现有技术中炉缸采用两种不同材质的耐材，难以判断不同耐材厚度的技术问题，在高炉炉缸整体性浇注后，准确判断耐材受渣铁侵蚀后的残存厚度，进而采取不同的措施，实现炉缸安全受控。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：测量原始碳砖残厚，利用高炉停炉清理炉缸的机会，测量不同部位碳砖的厚度；
步骤2：计算热流强度；
步骤3：根据热流强度计算浇注料的厚度；
步骤4：判断原碳砖是否继续被侵蚀；
步骤5：计算碳砖和浇注料的整体厚度。
作为本发明的一种改进，步骤2：计算热流强度，开炉后，根据碳砖同一部位上插入深度不同的两支电偶温度，计算该部位碳砖的热流强度，具体如下：
Figure BDA0003378446070000021
式中：
q：热流强度，单位w/m2；
t2：炭砖内深电偶的的温度，单位℃；
t1：炭砖内浅电偶的温度，单位℃；
h2：深电偶插入深度，单位m；
h1：浅电偶插入深度，单位m；
λ炭砖：炭砖导热系数，单位w/(m·℃)。
作为本发明的一种改进，所述步骤3：根据热流强度计算浇注料的厚度，根据热量传输原理，认为高炉炉缸导热为稳态导热，该电偶方向上热流强度相同，根据整个传热体系上不同材料的导热系数、有效厚度，计算浇注料的剩余厚度；
Figure BDA0003378446070000022
式中：
t冷却水:炉缸冷却水温度，单位℃；
d浇注料：浇注料厚度，单位m；
λ浇注料：浇注料导热系数，单位w/(m·℃)；
d炭砖：原始炭砖残厚，单位m；
λ炭砖：炭砖导热系数，单位w/(m·℃)；
d捣打料：捣打料厚度，单位m；
λ捣打料：捣打料导热系数，单位w/(m·℃)；
d冷却壁：冷却壁厚度，单位m；
λ冷却壁：冷却壁导热系数，单位w/(m·℃)。
其中热流强度已在步骤2)中计算所得，计算浇注料厚度d浇注料。
作为本发明的一种改进，步骤4：判断原碳砖是否继续被侵蚀，如果浇注料的剩余厚度≥0，则原碳砖未受到侵蚀；如果计算所得浇注料厚度＜0，则说明原碳砖已经被侵蚀。
作为本发明的一种改进，步骤5：计算碳砖和浇注料的整体厚度，如果原碳砖未受到侵蚀，则炉缸耐材的整体厚度为原始碳砖残存厚度与计算的浇注料厚度之和；如果原碳砖已经被侵蚀，利用傅里叶公式计算碳砖的残存厚度，则炉缸耐材的整体厚度为计算碳砖的残存厚度。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，本发明方法在针对炉缸整体浇注后，耐材导热性能不同时，不能直接采用两点温度插值法直接计算耐材的厚度。选用本方法无需额外增加设备投入，无需投入成本；本方法适合所有高炉，利用原有碳砖内深浅电偶，即可判断耐材的残存厚度，从而指导高炉操作者采取有利于炉缸安全的措施，降低高炉炉缸烧穿的风险，为高炉安全、长寿提供科学的理论依据。
附图说明
图1为高炉浇注炉缸示意图；
图2为高炉炉缸俯视示意图；
图3为炉缸碳砖电偶示意图。
图中标记说明：1-风口，2-冷却壁，3-捣打料，4-残存碳砖，5-浇注料，6-插入深度较深的碳砖电偶，7-插入深度较浅的碳砖电偶，8-炉缸中心点。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1，一种高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：测量原始碳砖残厚，利用高炉停炉清理炉缸的机会，测量不同部位碳砖的厚度；
步骤2：计算热流强度；
步骤3：根据热流强度计算浇注料的厚度；
步骤4：判断原碳砖是否继续被侵蚀；
步骤5：计算碳砖和浇注料的整体厚度。
步骤2：计算热流强度，开炉后，根据碳砖同一部位上插入深度不同的两支电偶温度，计算该部位碳砖的热流强度，具体如下：
Figure BDA0003378446070000031
式中：
q：热流强度，单位w/m2；
t2：炭砖内深电偶的的温度，单位℃；
t1：炭砖内浅电偶的温度，单位℃；
h2：深电偶插入深度，单位m；
h1：浅电偶插入深度，单位m；
λ炭砖：炭砖导热系数，单位w/(m·℃)。
所述步骤3：根据热流强度计算浇注料的厚度，根据热量传输原理，认为高炉炉缸导热为稳态导热，该电偶方向上热流强度相同，根据整个传热体系上不同材料的导热系数、有效厚度，计算浇注料的剩余厚度；
Figure BDA0003378446070000041
式中：
t冷却水:炉缸冷却水温度，单位℃；
d浇注料：浇注料厚度，单位m；
λ浇注料：浇注料导热系数，单位w/(m·℃)；
d炭砖：原始炭砖残厚，单位m；
λ炭砖：炭砖导热系数，单位w/(m·℃)；
d捣打料：捣打料厚度，单位m；
λ捣打料：捣打料导热系数，单位w/(m·℃)；
d冷却壁：冷却壁厚度，单位m；
λ冷却壁：冷却壁导热系数，单位w/(m·℃)。
其中热流强度已在步骤2)中计算所得，计算浇注料厚度d浇注料。
步骤4：判断原碳砖是否继续被侵蚀，如果浇注料的剩余厚度≥0，则原碳砖未受到侵蚀；如果计算所得浇注料厚度＜0，则说明原碳砖已经被侵蚀。
步骤5：计算碳砖和浇注料的整体厚度，如果原碳砖未受到侵蚀，则炉缸耐材的整体厚度为原始碳砖残存厚度与计算的浇注料厚度之和；如果原碳砖已经被侵蚀，利用傅里叶公式计算碳砖的残存厚度，则炉缸耐材的整体厚度为计算碳砖的残存厚度。
具体实施例：一种高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，包括以下步骤：
步骤1：测量炭砖4残厚，高炉停炉清理炉缸后，通过任意对称的两组风口连接线交叉点即为炉缸的中心点8，在中心点8处做垂线，测量垂线到碳砖4的水平距离L，用原始碳砖4外端面半径减L即为该处碳砖4的残存厚度；
步骤2：计算热流强度，开炉后，根据碳砖4同一部位上插入深度不同的两支电偶温度6和7，计算该部位碳砖4的热流强度q。
步骤3：根据热流强度计算浇注料5的厚度。根据热量传输原理，该电偶方向上热流强度相同。根据整个传热体系上不同材料的导热系数、有效厚度，计算浇注料5的剩余厚度d浇注料。
步骤4：判断原碳砖4是否继续被侵蚀。如果浇注料5的剩余厚度d浇注料≥0，则原碳砖4未受到侵蚀；如果计算所得浇注料5厚度d浇注料＜0，则说明原碳砖4已经被侵蚀。
步骤5：计算碳砖4和浇注料5的整体厚度。如果原碳砖4未受到侵蚀，则炉缸耐材的整体厚度为原始碳砖残存厚度d炭砖与计算的浇注料厚度d浇注料之和；如果原碳砖4已经被侵蚀，利用傅里叶公式计算碳砖4的残存厚度d’碳砖残存，则炉缸耐材的整体厚度为计算碳砖4的残存厚度d’碳砖残存。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (5)

1.一种高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：测量原始碳砖残厚，利用高炉停炉清理炉缸的机会，测量不同部位碳砖的厚度；
步骤2：计算热流强度；
步骤3：根据热流强度计算浇注料的厚度；
步骤4：判断原碳砖是否继续被侵蚀；
步骤5：计算碳砖和浇注料的整体厚度。
2.根据权利要求1所述的高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，其特征在于，步骤2：计算热流强度，开炉后，根据碳砖同一部位上插入深度不同的两支电偶温度，计算该部位碳砖的热流强度，具体如下：
Figure FDA0003378446060000011
式中：
q：热流强度，单位w/m2；
t2：炭砖内深电偶的的温度，单位℃；
t1：炭砖内浅电偶的温度，单位℃；
h2：深电偶插入深度，单位m；
h1：浅电偶插入深度，单位m；
λ炭砖：炭砖导热系数，单位w/(m·℃)。
3.根据权利要求2所述的高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，其特征在于，所述步骤3：根据热流强度计算浇注料的厚度，根据热量传输原理，高炉炉缸导热为稳态导热，该电偶方向上热流强度相同，根据整个传热体系上不同材料的导热系数、有效厚度，计算浇注料的剩余厚度；
Figure FDA0003378446060000012
式中：
t冷却水:炉缸冷却水温度，单位℃；
d浇注料：浇注料厚度，单位m；
λ浇注料：浇注料导热系数，单位w/(m·℃)；
d炭砖：原始炭砖残厚，单位m；
λ炭砖：炭砖导热系数，单位w/(m·℃)；
d捣打料：捣打料厚度，单位m；
λ捣打料：捣打料导热系数，单位w/(m·℃)；
d冷却壁：冷却壁厚度，单位m；
λ冷却壁：冷却壁导热系数，单位w/(m·℃)；
其中热流强度已在步骤2)中计算所得，计算浇注料厚度d浇注料。
4.根据权利要求3所述的高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，其特征在于，步骤4：判断原碳砖是否继续被侵蚀，如果浇注料的剩余厚度≥0，则原碳砖未受到侵蚀；如果计算所得浇注料厚度＜0，则说明原碳砖已经被侵蚀。
5.根据权利要求3或4所述的高炉炉缸整体浇注后耐材残厚的判断方法，其特征在于，步骤5：计算碳砖和浇注料的整体厚度，如果原碳砖未受到侵蚀，则炉缸耐材的整体厚度为原始碳砖残存厚度与计算的浇注料厚度之和；如果原碳砖已经被侵蚀，利用傅里叶公式计算碳砖的残存厚度，则炉缸耐材的整体厚度为计算碳砖的残存厚度。
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