[发明专利]一种高炉炉缸内衬角落区域热电偶位置映射方法

说明书

本发明公开了一种高炉内衬角落区域热电偶温度映射方法。通过高炉炉缸内衬二维/三维传热过程的数值仿真，得到高炉内衬温度分布；绘出内衬角落区域等温线，随后将布置在炉缸内衬角落区域附近的热电偶测温数据沿等温线移动到角落区域任一热流线上，实现热电偶测温数据在角落区域任一热流线上的映射。本发明能提高炉缸区域热电偶测温数据的利用率，为角落区域的一维传热计算提供基础数据，为实现角落区域侵蚀情况的在线预测提供技术支持。

技术领域

本发明属于高炉炉缸内衬侵蚀在线预测领域，具体涉及一种炉缸区域内衬热电偶位置映射方法。

背景技术

高炉炉缸内衬侵蚀情况直接决定高炉使用寿命，因而对其侵蚀情况的预测是高炉长寿研究的重点和难点。目前高炉内衬侵蚀情况的在线预测方法是将炉缸内衬的传热过程简化为一维传热模型，基于傅立叶导热定律，根据炉衬同一热流方向上的2个热电偶的温度数据，计算出炉缸内衬热面位置坐标，进而得到内衬侵蚀或结渣情况。

然而角落区域温度受侧部和底部内衬传热过程的影响，其温度沿径向和高度方向发生显著变化，因而从炉壳到内衬热面的热流线沿径向和高度方向不规则延伸，如图1所示；此外，受炉缸内铁水流动、死料柱浮起高度等的影响，角落区域易发生侵蚀，内衬厚度的不断变化导致该区域温度分布变化显著，造成角落区域热流线也随之发生变化。对于角落区域，很难保证有2支预埋的热电偶在同一热流线上。因此，在同一热流线上如何获取2个温度数据，是应用一维传热模型预测炉缸内衬角落区域侵蚀状况在线预测的关键。

发明内容

为实现高炉炉缸内衬角落区域温度的准确获取，本发明提出一种高炉炉缸内衬角落区域热电偶位置映射方法，充分利用热电偶数据绘制角落区域热流线，从而提高基于一维传热的高炉内衬侵蚀形貌预测的可靠性。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案如下：

本发明为一种高炉内衬角落区域热电偶位置映射方法，包括以下步骤：

根据炉缸内部铁水流动形式和炉缸内衬结构、材料建立数值仿真模型，确定定解条件，在定解条件的约束下，对数值仿真模型进行数值模拟计算，得到内衬温度分布；

根据内衬温度分布建立内衬等温线；

根据侧部及底部热电偶测温数据，沿该测温数据所在的等温线将热电偶移动到角落区域相应热流线上，完成其位置的映射。

在实际应用时，对炉缸区域(含炉衬)进行几何建模和网格划分，确定炉缸铁水流动传热过程数值仿真模型及定解条件，进行数值模拟计算，获取炉衬温度分布。

进一步地，数值仿真模型包括：铁水流动传热及流固耦合的数学模型。

本发明一种高炉内衬角落区域热电偶位置映射方法，所述炉缸内衬等温线的获取绘制包含以下步骤：提取数值仿真得到的网格节点温度数据，利用插值法对温度数据及相应位置进行插值；基于数值仿真和插值后的位置和温度数据，绘制热电偶测温数据所在等温线，且在较小温差范围内，绘制尽可能多的等温线，形成内衬区域的等温线簇。

进一步地，线性插值获取更密集温度数据步骤为：根据角落区域网格数量，利用线性内插法计算网格间离散点的数据。

在实际应用时，基于角落区域全场温度分布，结合侧壁及底部热电偶测温数据，将温度场划分为N个温度区间(含热电偶测温数据)，构建角落区域等温线簇。所述N大于等于15；优选大于等于20。

在实际应用时，以内衬中靠近炉壳的浅层热电偶或内衬浅层任意位置作为起点，依次做等温线的垂线，构建从内衬浅层热电偶出发的热流线。

本发明为一种高炉内衬角落区域热电偶位置映射方法，所述热电偶位置映射过程包含以下步骤：根据热电偶温度数据所在等温线，将热电偶测温数据移动到角落区域目标热流线上。