高炉炉缸侵蚀模型

高炉炉底炉缸侵蚀自动监测及预警系统（FE系统）

技术方案

一、概述

1．FE系统的作用及功能

高炉长寿是当代冶金工作者最关心的问题之一。国外先进高炉一代炉役（无中修）寿命可达15年以上，部分达20年以上。国内高炉一代炉役（无中修）寿命在10年以下，少数10~15年，故近年来急起直追。高炉长寿涉及炉子设计、冷却设备、耐材、自动化、操作、维护等，无疑自动化是关键问题之一。

高炉长寿中的自动化主要包括以下5方面：1) 各风口支管的热风流量检测；2）炉子冷却水系统监视；3）炉身砌体温度检测；4）风口热风量分布自动控制；5）炉缸炉底侵蚀监视。 其中炉缸炉底侵蚀监视是最能直接反映炉子的寿命。我公司针对这一点，从俄罗斯引进了炉底炉缸侵蚀自动监测及预警系统（FE系统）。下面我们主要介绍一下FE系统。 (1)FE系统在高炉炼铁中的作用

通常在高炉炉底、炉缸两个区域的每一层冷却器或耐火材料热面下的炭砖中都预埋了若干支在线监测的专用传感器，监测炭砖温度。将测定的温度信息用数学模型解析，转换成炉强耐火材料残余厚度的画面，直观地向高炉操作者显示炉衬残余厚度及炉缸炉底1150℃等温线（面）。在炉役中后期，为了尽可能的延长炉龄，采用有效的炉缸炉底侵蚀状况在线监测模型十分重

高炉炉腹、炉底、炉缸烧穿应急预案

目的：炼铁厂炉腹、炉缸烧穿 事故十分危险，近百立

方约5、6百吨的渣铁从炉腹、炉缸、炉底烧穿炉壳流入炉底，将对生命财产构成重大威胁，特别是高炉炉役后期，高炉炉腹、炉缸、炉底检测温度超高在生产作业过程中的安全风险极高，另长时间的生产过程，炉腹、炉缸、炉底的测温点在恶劣环境下长时间使用，损坏率非常高，对炉缸的安全检测工作带来的很大的难度，为防患于未然，保证在突发性事故发生时能处理及时、措施得力，特制订本预案。 一、烧穿原因分析

一代高炉寿命主要取决于炉缸状况，随着高炉冶炼的强化、炉顶压力的提高、低硅冶炼、碱金属危害和硫负荷增加铁水含硫增高，维护炉缸炉底的重要性日益突出。高炉炉缸、炉底侵蚀的形状主要有两种:“锅底形”和“象脚型”，现阶段主要检测反应为后者，出现高炉炉腹、炉底、炉缸烧穿的原因

1、设计不合理，耐火材料质量低劣及筑炉质量不佳，筑炉监管不到位；

2、冷却强度不足、水压低，水量少、水质不好、水管结垢；热电偶温度显示异常，炉缸的监测手段不到位，未能及时发现异常。

3、原燃料质量不好，经常使用含铅或碱金属高的原燃料冶炼；碱金属及锌负荷高化学侵蚀使碳砖中形成脆热带破坏及溶蚀；

4、炉况不顺，频繁的用萤石等洗

我国高炉炉缸破损情况初步调查

黄晓煜 薛向欣 (鞍山钢铁(集团)公司) (东北大学)

摘 要 结合鞍钢2号和7号等高炉和2号高炉的调查结果，对国内部分高炉炉缸破损情况进行初步调查，对炉缸破损原因做了初步分析和讨论，认为造成我国高炉炉缸环形断裂的主要原因是由于碳砖自身物化性能差以及炉缸碳砖和高炉炉壳之间的热应力；环裂的出现加剧了炉缸的异常侵蚀。 关键词 高炉炉缸 炉缸侵蚀 热应力 环形断裂

PRELIMINARY INVESTIGATION ON BLAST FURNACE

HEARTH DAMAGE IN CHINA

HUANG XiaoyuXUE Xiangxin (Anshan Iron & Steel(Group) Co.)(Northeastern University)

ABSTRACT A preliminary investigation was made on hearth damage of a number of furnaces in China,and the analysis and discussion are presented for reasons of hearth dama

……………………………………………………………精品资料推

荐…………………………………………………

59 4炉缸内衬侵蚀二维逆解法

炉缸炉底内衬的设计内型近似为绕高炉纵轴线的旋转曲面，服役高炉的内衬被逐步侵蚀形成后变成不规则的曲面，严格地其传热为三维空间形态。在某个轴截面上其内衬侵蚀边界为自炉缸上部、炉角到炉底中心的一条平面曲线；在炉缸的水平横截面上是一条封闭的平面曲线。在轴截面内，若不考虑环向传热用轴对称二维传热方程来描述其传热，在炉缸横截面内若不考虑纵向（轴向）传热用平面二维传热方程来描述其传热，这便是两个可用来作侵蚀计算的二维传热模型。利用第2章所述的炉缸炉底热工测量条件来确定轴、横截面内的侵蚀边界即为内衬侵蚀二维逆解法。

4.1二维逆解的基本原理

二维侵蚀计算模型使用二维传热方程。在柱坐标系O rz -中轴截面二维传热方程为式(2-3)，即

1()()0r y T T k T r k T r r r z z ????????+= ? ?????????

(2-3) 式中，r 为半径坐标，z 为纵向坐标。

在极坐标系O r θ-和平面直角坐标系O xy -横截面二维传热方程为式(2-4)，即

0)(1)(=??

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59 4炉缸内衬侵蚀二维逆解法

炉缸炉底内衬的设计内型近似为绕高炉纵轴线的旋转曲面，服役高炉的内衬被逐步侵蚀形成后变成不规则的曲面，严格地其传热为三维空间形态。在某个轴截面上其内衬侵蚀边界为自炉缸上部、炉角到炉底中心的一条平面曲线；在炉缸的水平横截面上是一条封闭的平面曲线。在轴截面内，若不考虑环向传热用轴对称二维传热方程来描述其传热，在炉缸横截面内若不考虑纵向（轴向）传热用平面二维传热方程来描述其传热，这便是两个可用来作侵蚀计算的二维传热模型。利用第2章所述的炉缸炉底热工测量条件来确定轴、横截面内的侵蚀边界即为内衬侵蚀二维逆解法。

4.1二维逆解的基本原理

二维侵蚀计算模型使用二维传热方程。在柱坐标系O rz -中轴截面二维传热方程为式(2-3)，即

1()()0r y T T k T r k T r r r z z ????????+= ? ?????????

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在极坐标系O r θ-和平面直角坐标系O xy -横截面二维传热方程为式(2-4)，即

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炉缸整体浇注技术在新建高炉中应用的可行性分析

高炉炉缸整体浇注（代替传统陶瓷杯）技术，因其高度符合高炉炉缸原理且效果良好，在逐渐被众多高炉炼铁高炉检修技术所接受的同时，正在被越来越多的新建炼铁高炉项目所采用。

相较于传统的砌砖陶瓷杯，新建高炉炉缸整体浇注，实现了真正意义上“陶瓷杯”的“杯型”结构，浇注体可以起到良好的隔离和隔热的作用，更有助于高炉长寿及安全运行。另外，炉缸整体浇注技术，简单快捷，大大缩短施工工期；相对于传统炭砖生产高污染、高耗能等问题，炉缸浇注材料生产成本大幅度降低，可为钢铁用户节省了高炉建设费用。结合不定形耐火材料替代定型耐火材料的发展趋势，以及不定形耐火材料的优点，炉缸整体浇注技术，必将在未来新建高炉中占据更大的比例。

1、高炉炉缸技术

近年来，围绕高炉炉缸长寿化的技术一直在不断探索与发展。综合国内外研究以及实践，形成的主流意见认为：炉缸长寿的关键在于保持1150℃凝铁等温线处于炭砖热面以外，让炭砖内侧能够形成稳定的高黏度渣铁保护层，以避免炭砖与液态铁水的直接接触。因此，采用导热性好的优质炭砖，并在炭砖内侧砌筑或浇注一层不与铁水反应、耐侵蚀的材料，对炭砖加以保护的复合炉缸结构被普遍采用。

传统陶瓷杯，一般采用高铝质耐火砖砌筑而成，陶

GIS软件应用-ArcGIS-江西理工

GIS

地理建模：Model Builder 土壤侵蚀危险性建模分析

模型生成器 (ModelBuilder) 为设计和实现空间处理模型提供了一个图形化的建模环境。模型是以流程图的形式表示，它通过工具将数据串起来以创建高级的功能和流程。你可以将工具和数据集拖动到一个模型中，然后按照有序的步骤把它们连接起来以实现复杂的 GIS 任务。通过对本次练习，我们可以认识如何在ModelBuilder环境下通过绘制数据处理流程图的方式实现空间分析过程的自动化，加深对地理建模过程的认识，对各种GIS分析工具的用途有深入的理解。

1. 认识ModelBuilder操作界面 .................................................................................................................. 1 2. 确定目标，加载数据 .....................................

土壤侵蚀预报模型

刘宝元 谢 云 张科利 编著

内 容 提 要

土壤侵蚀是世界范围的环境问题之一，严重的水土流失不仅破坏土地资源、淤塞江河引起洪水灾害，而且还会污染水质，破坏水资源。土壤侵蚀预报模型是评价土壤流失状况、及其对环境和农业长期生产力的影响，进行土地资源管理和农业生产管理的有效技术工具。本书主要论述了国内外土壤侵蚀预报模型的发展历史和基本构型，系统阐述了影响土壤侵蚀各个因子的计算问题，并指出了我国土壤侵蚀预报模型发展的基本方向，以及构建我国土壤侵蚀预报模型时注意的问题等。可以为进行土壤侵蚀预报和水土资源保持研究，提供重要的方法论，同时也可作为教学和科研工作者重要的参考书。

本书可供综合性大学、师范院校、农业院校、林业院校、以及相关研究单位从事地学、水土保持、土地利用、环境保护、以及水利工程等研究的科技人员参考，也可作为本科生或研究生教材。

目 录

第一章 引 言 .............................................. 1

1.1 土壤侵蚀预报模型发展历史 ........................ 1

1.2 容许土壤流失量 ..........................

高炉炉况稳定是高炉日常操作维护的重点，对于炉况失常，采用果断到位的措施，防治问题出现。具体是：

1休拉排减风次数多，慢风率高

送风不稳时，处理措施为：先恢复炉缸工作，风量适宜、下限碱度，炉温适宜，炉凉热量补充充足，采取喷吹渣铁口方式，活跃炉缸。长期休风采取措施：临时性堵风口、增加除铁次数、大喷渣铁口、适宜焦炭负荷等调剂手段

2亏料线作业

高炉长期亏料线作业，会影响到高炉煤气流的合理分布和炉料的有序热交换，容易导致炉凉事故及悬、崩料事故出现，应采取相应的减风和加焦等措施，降低冶炼的节奏和进程，并采取相应的调剂手段，防止炉凉。

3连续崩料

高炉崩料容易导致渣壳脱落，高炉操作者应及时减风来抑制崩料，并关注风口状态；若炉凉引起崩料应及时补充足够的焦炭，同时改善煤气流。

4连续低温

当炉温采用低于下限炉温，若调剂不及时容易导致炉凉事故，炉缸冻结，高炉结瘤等，应采取相应措施，并规范化操作。

5变料次数多

当变料次数多时，应策划好用料结构，争取稳定配料结构，减少变料次数，稳定高炉焦炭负荷，确保炉况长期处于稳定顺行状态。

6顶温过高

炉顶温度过高，会导致下部空间小，下料速度慢，探尺呆滞等，应采取切断煤气等操作手段，防止烧损炉顶设备和布袋除尘系统。

7高炉炉凉

内蒙古科技大学毕业设计说明书

第一章 炉型计算及参数选择

1.1 定容积

选定高炉座数为1座，高炉利用系数为ηv=2.0t/(m3 2d),高炉容积Vu=2800m3

1.2 确定年工作日和日产量

年工作日为365395%=347天,日产量P总=Vu2ηv=5600t

1.3 炉缸尺寸

（1）炉缸直径

选定冶金强度I=0.95t（m32d）；燃烧强度i燃=1.05t/(m22h) 则： d= 0.23

IVui燃=11.58 取11.6m

校核Vu/A=

2800=26.51.一般大型高炉在22~28之间，计算合理。 π2d4（2）炉缸高度 hz=π4bPdNc2=1.65m 取1.7m

1.40.56hf=hz=

k=2.94m 取3.0m

风口数目：n=2(d+2)=23(10.9+2)=27.2 取27。 风口结构尺寸：a=0.5 h1= hf+a=3.5m

1.4 死铁层厚度

h0=1.5m

内蒙古科技大学毕业设计说明书

1.5 炉腰直径、炉腰角、炉腹高度

选取D/d=1.13

D=1.133d=1.13311.6=13.11m 取13m 选取炉腹角α