一種高爐爐缸內(nèi)鐵水溫度測量的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶煉高爐測溫領域，尤其涉及一種高爐爐缸內(nèi)鐵水溫度測量的方 法。
【背景技術】
[0002]鋼鐵冶金是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，也是我國的基礎原材料工業(yè)。鋼鐵產(chǎn)業(yè)已 經(jīng)逐漸成為一個國家發(fā)達程度和經(jīng)濟實力的重要衡量指。同時鋼鐵產(chǎn)業(yè)也是現(xiàn)代化國家的 支柱產(chǎn)業(yè)之一。九十年代后我國的鋼鐵工業(yè)得到了快速的發(fā)展，多年來，我國鋼鐵產(chǎn)量均居 世界第一。作為目前世界上鋼鐵產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的國家，大型高爐在我國具有舉足輕重的地 位，高爐煉鐵作為鋼鐵生產(chǎn)過程的上游工序，在鋼鐵產(chǎn)業(yè)中起到至關重要的作用。
[0003]高爐爐溫是高爐穩(wěn)定順行的保證，同時也是制約高爐冶煉成本的主要因素，合理 的高爐鐵水溫度是判斷高爐順利運行的重要指標。由于運行信息和重要過程參數(shù)無法在線 獲取以及傳感器配置不當?shù)葐栴}，導致過程操作難以對現(xiàn)場實時工況變化做出及時反應， 致使操作控制仍停留在較為粗放的水平，無法保證大型高爐良好的煉鐵條件。具體到爐缸 內(nèi)鐵水溫度的測量也受傳感器的質(zhì)量、精度和配置問題的影響，現(xiàn)在還無法準確并實時的 測量其溫度，現(xiàn)在一般采取的測量方法是等鐵水出爐以后用測溫裝置測量，其缺點主要有 兩點，缺點一，不能準確反應爐缸內(nèi)鐵水溫度，缺點二，不能及時測量鐵水溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種可實時準確獲取爐內(nèi)鐵水溫度的高爐爐缸內(nèi)鐵水溫度 測量的方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，采用了以下技術方案:在爐缸內(nèi)設有多層耐火材料，在每層耐火 材料中均分布若干測溫熱電偶，本發(fā)明方法包括以下步驟：
[0006]步驟1，獲取高爐爐缸結(jié)構的幾何參數(shù)，利用幾何參數(shù)在電腦軟件里搭建高爐爐缸 三維傳熱模型，并將耐火材料中各個測溫熱電偶所處的位置設置成各個關鍵點；
[0007]步驟2,獲取高爐爐缸中每層耐火材料的材料密度、導熱系數(shù)、對流系數(shù)，根據(jù)每層 耐火材料的材料密度、導熱系數(shù)、對流系數(shù)在軟件中對高爐爐缸三維傳熱模型進行參數(shù)設 置，測量記錄每個測溫熱電偶的實際測量值；
[0008]步驟3，假設一個高爐爐缸內(nèi)的鐵水溫度Tin;
[0009]步驟4,將鐵水溫度1^作為熱源加載到高爐爐缸三維傳熱模型上；
[0010]步驟5,根據(jù)傳熱學原理，利用有限元分析的方法，計算高爐爐缸三維傳熱模型中 各關鍵點位置處的溫度，即計算出各個測溫熱電偶的求解值溫度；
[0011]步驟6,將各個測溫熱電偶處的求解值溫度與實際測量值進行比較，用誤差來修正 高爐爐缸內(nèi)鐵水的最初假設溫度。
[0012]其中，所述每個測溫熱電偶的實際測量值，分別記為T/、IV……V;所述每個測 溫熱電偶的求解值溫度，分別記為……Tn;
[0013] 利用公式計算誤差：
[0014] 式中，E為誤差;η表示爐缸內(nèi)測溫熱電偶的總數(shù);表示所求解出的第i個測溫熱 電偶的理論值;IV表示第i個測溫熱電偶的實際測量值；
[0015] 若誤差E<預先設定的誤差ε，則輸出爐缸內(nèi)鐵水溫度，認為此時的爐缸底部溫度 等于爐缸內(nèi)鐵水溫度;若誤差Ε2預先設定的誤差ε，則修改爐缸內(nèi)鐵水溫度Τιη的假設值，并 將修改后的鐵水溫度值重新加載到高爐爐缸三維傳熱模型。
[0016] 所述高爐爐缸三維傳熱模型為：
[0018]式中，x，y，z分別是空間直角坐標系的三個方向；kx、ky、kz分別為x，y，z方向上的導 熱系數(shù)；0_表示求偏導數(shù)；&、.％_、&分別表示在x、y、z方向上的偏導數(shù)；
表示在溫度 T對X的偏導數(shù)；
表示在溫度T對y的偏導數(shù)；
表示在溫度T對z的偏導數(shù)。
[0019] 在步驟4中，將鐵水溫度1^作為熱源加載到高爐爐缸三維傳熱模型上;其中，邊界 條件為，T(X，y，0 ) =Tcmt，TcmJg高爐爐缸的底部溫度，即高爐爐缸底部接觸空氣的外表面溫 度;T(x，y，zo)=Tin，z=ZQ指高爐爐缸內(nèi)表面接觸鐵水位置的縱坐標，Tin指鐵水的溫度;X、y 分別為空間直角坐標系的橫軸坐標和縱軸坐標。
[0020] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：無需采用在高爐外部測量的傳統(tǒng)測溫方 法，減小測量誤差，實現(xiàn)實時測量。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為高爐爐缸底部的簡單示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明方法的流程圖。
[0023]附圖標號：101-鐵水、102-測溫熱電偶、103-溫度傳感器。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明：
[0025] 如圖1所示，假設爐缸的耐火磚層數(shù)為4層，其實際爐缸中并非只有4層。
[0026]耐火磚上部為鐵水101，在每層耐火磚中分布測溫熱電偶102,在最下層耐火磚的 底部安裝溫度傳感器103?？赏ㄟ^預估計高爐爐缸內(nèi)鐵水101的溫度，作為傳熱的熱源，可以 通過分布在耐火磚中的測溫熱電偶測量其所在位置的高爐爐缸溫度，由于測溫熱電偶位于 耐火磚中，所以，其測量的實質(zhì)為耐火磚層的高爐爐缸溫度，還可通過溫度傳感器測量與爐 缸底部接觸的空氣的溫度。
[0027]考慮到現(xiàn)場操作有許多不確定因素，高爐內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境都非常復雜，測溫 熱電偶和溫度傳感器也可能受到損壞而導致測量不準，所以，在獲得測溫熱電偶和溫度傳 感器測量得到的溫度數(shù)據(jù)后，可以對這些溫度數(shù)據(jù)進行預處理，對其中的異常數(shù)據(jù)進行修 正或者刪除，保留的溫度數(shù)據(jù)用于后續(xù)建立高爐爐缸內(nèi)鐵水溫度的測量。
[0028] 如圖2所示，本發(fā)明方法的步驟如下：
[0029] 步驟1，獲取高爐爐缸結(jié)構的具體幾何參數(shù)，利用幾何參數(shù)在電腦軟件里搭建高爐 爐缸三維傳熱模型，并將耐火材料中各個測溫熱電偶所處的位置設置成各個關鍵點；
[0030] 步驟2,獲取高爐爐缸中每層耐火材料的