高炉炼铁铜冷却壁渣皮厚度在线可视化模型

文摘 2024-11-08 12:00 英国

随着现代高炉炉体逐步扩大和操作强度的提升，高热负荷区域的铜冷却壁已广泛应用于保护高炉内衬。然而，在高温及熔渣-铁混合物的侵蚀作用下，高炉铜冷却壁易损坏，亟需利用渣皮的附着保护来延长其使用寿命，确保安全高效的炼铁生产。渣皮厚度的实时监测和控制，成为高炉安全运行和长寿命的关键所在。

以往研究多集中于单一截面或特定时间点的铜冷却壁渣皮厚度计算，缺乏对铜冷却壁温度和渣皮厚度动态关系的全面研究。而对于高炉整体高热负荷区域的渣皮厚度分布监测，以及实时可视化技术的应用研究则更为有限，无法满足操作需求。

最近，武汉科技大学李承志和薛正良教授及其团队通过构建热传导模型，成功建立了一个适用于高炉高热负荷区域铜冷却壁渣皮厚度的在线可视化模型。该模型基于铜冷却壁和渣皮的温度测量数据，通过非线性数据拟合实现渣皮厚度的实时计算，并以等高线图的形式展示渣皮厚度分布，为高炉操作提供了实时监测支持。

相关研究成果以“An Online Visualization Model of the Slag Crust Thickness on the Copper Staves of the Blast Furnace”为题目发表于JOM期刊2024年第76卷第11期。论文作者为：Dongliang Liu, Chunhui Song, Chengzhi Li*, Zhengliang Xue*。

该论文的主要研究结果与结论如下：

热传导模型计算：建立的热传导模型有效地计算了铜冷却壁和渣皮的温度分布，揭示了渣皮厚度变化对铜冷却壁温度分布的影响规律，尤其是在渣皮剥落情况下温度变化更为显著。
在线计算模型：温度测量数据与渣皮厚度的关系曲线有效地实现了渣皮厚度的实时计算，显示了高炉高热负荷区域渣皮厚度的全覆盖分布。
可视化效果：基于模型生成的等高线图帮助操作员及时识别渣皮厚度波动明显区域，支持高效的维护和调控。
铜冷却壁损伤预测：模型可以识别出冷却水泄漏或铜冷却壁受损的高风险区域，并提前采取措施延长其使用寿命。

论文中的主要图片和表格如下：

图1. 铜冷却壁和渣皮的横截面图（水平方向和垂直方向）

图2. 模型计算区域的横截面图（水平方向和垂直方向）

图3. 渣皮厚度为10 mm时的温度分布（水平和垂直方向）

图4. 渣皮厚度为100 mm时的温度分布（水平和垂直方向）

图5. 不同渣皮厚度下铜冷却壁测量点的温度

图6. 渣皮厚度从10 mm增至100 mm和从100 mm减至10 mm时测量点温度的变化

图7. 高炉铜冷却壁热面上的渣皮

图8. 铜冷却壁区域渣皮厚度的测量值和计算值对比

图9. 武钢7号高炉铜冷却壁渣皮厚度的等高线图

图10. 武钢7号高炉铜冷却壁渣皮厚度方差的等高线图

图11. 武钢7号高炉第6段铜冷却壁1-6号测温点渣皮厚度变化

图12. 2023年11月12日12:00时武钢7号高炉第6至9段渣皮厚度等高线图

图13. 2023年11月13日12:00时武钢7号高炉第6至9段渣皮厚度等高线图

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钢铁连

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