迁钢高炉炉缸侵蚀监测预警系统的研究与应用

论文摘要

随着炼铁技术的迅猛发展,炉缸的长寿问题一直是困扰钢铁企业提高生产能力的瓶颈,如何改善炉缸侵蚀问题,提高高炉一代炉龄,是目前专业学者们共同探讨的课题。本文针对迁钢高炉炉缸砖衬温度和冷却水温差异常升高的问题,确定了炉缸侵蚀监测预警系统建立的必要性。通过对传统炉缸侵蚀监测方法和预警标准进行系统分析,发现一维传热模型、不含凝固潜热以及不考虑异常炉况的二维侵蚀监测模型在预测炉缸侧壁“象脚状”侵蚀中,不能真实反映炉缸工作状态,很难做出准确预测。所以在上述分析的基础上,通过对不同高炉的离线侵蚀的研究,建立并完善了侵蚀计算模型和专家诊断知识库,开发了炉缸炉底冷却水温差实时集散系统,炉缸炉底侵蚀、结厚及活跃状态的在线计算监测预警系统。其中,侵蚀监测预警系统程序以实时采集热电偶温度和冷却水温差为计算依据,综合考虑生产中可能出现的耐火材料导热系数的变化、环裂和渗铁等对温度场的影响,采用传热学“正反问题”相结合的方法,实现了对炉缸炉底侵蚀的在线监测预警和历史查询。此系统已成功应用于迁钢1号、2号高炉,在运行过程中能够及时的、直观的反映原料和生产操作变化对炉内侵蚀的影响,程序在线计算侵蚀监测的正确性和有效性得到了验证,对生产操作起到了一定的参考和指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外高炉的长寿现状
• 1.2 我国高炉的生产现状
• 1.3 高炉炉缸侵蚀形式
• 1.4 高炉炉缸侵蚀监测预警的意义
• 1.5 高炉炉缸常用侵蚀监测预警的方法分析
• 1.5.1 高炉炉缸常用侵蚀监测预警方法
• 1.5.2 常用侵蚀监测预警方法分析
• 1.6 本文的主要工作
• 第2章 高炉工艺流程及炉缸工作现状
• 2.1 高炉生产的工艺流程
• 2.2 迁钢高炉炉缸长寿技术理念与设计
• 2.2.1 迁钢高炉炉缸长寿设计理念
• 2.2.2 首钢迁钢1、2号高炉炉缸炉底结构设计
• 2.2.3 高炉炉缸炉底设计的监测点位
• 2.3 迁钢高炉炉缸工作现状及分析
• 2.3.1 炉缸工作现状
• 2.3.2 炉缸工作状况的分析
• 2.4 传统炉缸冷却水监测方法分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 炉缸侵蚀监测预警模型的设计
• 3.1 已有炉缸侵蚀监测预警方法
• 3.1.1 “两点法”侵蚀监测预警模型
• 3.1.2 不包含凝固潜热的二维稳态侵蚀监测
• 3.1.3 稳态与非稳态的比较
• 3.1.4 包括凝固潜热与不包括凝固潜热的比较
• 3.1.5 未考虑异常情况对侵蚀影响的模型
• 3.1.6 已有侵蚀模型研究结论
• 3.2 迁钢高炉炉缸炉底温度场及异常侵蚀模型的设计
• 3.2.1 温度场计算模型的选择
• 3.2.2 网格划分及温度场求解
• 3.2.3 传热学正反问题的计算流程
• 3.2.4 数据采集及滤波
• 3.2.5 程序的设计与开发
• 3.3 本章小结
• 第4章 炉缸侵蚀监测预警模型的硬件设计
• 4.1 开发新型水温差测量系统的必要性
• 4.2 水温差测量系统的构建
• 4.2.1 传统水温差测量系统
• 4.2.2 水温差测量实时集散系统的设计
• 4.3 水温差测量系统的构成
• 4.3.1 整体结构
• 4.3.2 测温探头结构及功能
• 4.3.3 控制电路
• 4.3.4 通信线路
• 4.3.5 数据预处理
• 4.4 本章小结
• 第5章 高炉炉缸侵蚀监测预警系统的应用
• 5.1 模块的设计及操作界面
• 5.2 炉缸侵蚀监测预警的应用情况
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 系统研究期间获得的科研成果