專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高爐大修放殘鐵定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐煉鐵生產(chǎn)中高爐大修放殘鐵定位的方法。
背景技術(shù)：
高爐的含鐵原料燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、南非塊礦及焦炭通過(guò)皮帶運(yùn)輸裝入爐內(nèi)，經(jīng)熱風(fēng)爐換熱后的高溫?zé)犸L(fēng)通過(guò)送風(fēng)系統(tǒng)直吹管送入高爐產(chǎn)生高溫煤氣，煤氣在上升過(guò)程中與含鐵原料不斷進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生鐵水和爐渣，滴落到風(fēng)口中心以下到爐底炭磚以上的區(qū)域， 正常生產(chǎn)時(shí)，2小時(shí)高爐從鐵口排放一次鐵渣。高爐生產(chǎn)到一代爐役的后期(一代爐役設(shè)計(jì)壽命12年)，由于冷卻水管損壞、爐缸爐底溫度高、爐殼裂縫、風(fēng)口易損壞等問(wèn)題的制約， 高爐需要進(jìn)行護(hù)爐，或停爐中修。在停爐過(guò)程中，需將高爐爐內(nèi)裝入爐料產(chǎn)生的渣鐵排放干凈，將料線空到風(fēng)口中心線以下，在空料線過(guò)程中，高爐已不再裝料。前期產(chǎn)生的渣鐵靠高爐的兩個(gè)鐵口排放，鐵口中心線以下?tīng)t缸內(nèi)的剩余殘?jiān)F排放只能靠設(shè)計(jì)中的兩塊小冷卻壁定位后鉆孔排放，爐內(nèi)渣鐵能否排放干凈，直接影響檢修過(guò)程中施工進(jìn)度。排放殘?jiān)F的標(biāo)高定位是放凈殘鐵的重要環(huán)節(jié)，標(biāo)高過(guò)低可能放不出渣鐵，會(huì)繼續(xù)定位燒孔，增加作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，標(biāo)高過(guò)高會(huì)造成爐內(nèi)殘鐵放不干凈，停爐后由于爐頂不斷噴水冷卻，而形成大面積的渣鐵混合物，在清除爐缸時(shí)，必須進(jìn)行爆破，方能清除干凈，在爐內(nèi)爆破會(huì)對(duì)未更換的冷卻壁產(chǎn)生破損的影響，并直接影響整個(gè)施工工期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種可準(zhǔn)確定位殘鐵口標(biāo)高位置、 縮短高爐大修工期的高爐大修放殘鐵定位的方法。煉鐵高爐爐底和爐缸均采用復(fù)合剛玉陶瓷杯加微孔炭磚的復(fù)合結(jié)構(gòu)；鐵口風(fēng)口區(qū)采用剛玉莫來(lái)石組合磚。爐底下層立砌兩層碳磚及邊沿相應(yīng)的兩層環(huán)砌炭磚及最上環(huán)砌的 15和16兩層炭磚選用半石墨化炭磚，爐底上立砌炭磚和3到14層環(huán)砌炭磚均采用微孔炭磚。爐缸陶瓷杯結(jié)構(gòu)以鐵口中心為界，以下用剛玉莫來(lái)石磚，以上用復(fù)合棕剛玉磚，鐵口、風(fēng)口組合磚為剛玉莫來(lái)石磚，外層砌一層高鋁磚保護(hù)層。炭磚外裝鑄鐵冷卻壁循環(huán)冷卻，冷卻壁外用高強(qiáng)度焊接鋼板包裹，厚度為40-60mm。在高爐西面一層冷卻壁部位設(shè)計(jì)有兩塊小冷卻壁，專(zhuān)門(mén)為放殘鐵使用。殘鐵口位置區(qū)域在爐缸一層的兩塊小冷板處，為進(jìn)一步確認(rèn)殘鐵口標(biāo)高，需要采用理論計(jì)算法、爐殼表面測(cè)溫法以及炭磚表面測(cè)溫法三者結(jié)合的方法，關(guān)鍵是切割掉爐殼、 冷卻壁后測(cè)量炭磚表面溫度找到殘鐵口標(biāo)高來(lái)確定殘鐵口的最佳位置。本發(fā)明方法具體是(1)理論計(jì)算殘鐵口位置標(biāo)高，以便做好生產(chǎn)準(zhǔn)備；在決定中修停爐前，根據(jù)正常生產(chǎn)時(shí)爐底中心各層炭磚溫度值、各種耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)，利用一維傳熱公式，計(jì)算出殘鐵口的標(biāo)高位置及爐內(nèi)鐵口中心線以下到爐底的存鐵量Q = λ c (t「t2) / (L1-L2)(I)
X= λ 2(1^)/0(II)式中Q為爐底垂直方向熱流強(qiáng)度，ff/m2 為爐底第二層碳磚上表面中心(L1標(biāo)高)處的溫度；t2為爐底碳磚下表面中心(L2標(biāo)高)處溫度；X為爐底第二層碳磚上表面中心(L1標(biāo)高)至鐵水侵蝕線距離；λ c為炭磚導(dǎo)熱系數(shù)，λ 2為剛玉莫來(lái)石磚導(dǎo)熱系數(shù)；T為鐵水侵蝕線溫度^為兩層炭磚上表面的設(shè)計(jì)標(biāo)高；L2為兩層炭磚底部的設(shè)計(jì)標(biāo)高；(2)爐殼表面測(cè)溫，并通過(guò)溫度曲線確定殘鐵口位置標(biāo)高，進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)數(shù)據(jù)； 接近停爐前，在放殘鐵的兩塊小冷卻壁位置外爐殼處，每隔IOOmm設(shè)一個(gè)安裝點(diǎn)，通過(guò)中控室計(jì)算機(jī)顯示爐殼溫度，查看其趨勢(shì)；按照標(biāo)高(+6. 2米 +7. 8米)做成垂直坐標(biāo)，爐殼溫度做成橫坐標(biāo)，從溫度曲線上確定溫度拐點(diǎn)，根據(jù)爐缸外爐殼溫度拐點(diǎn)確定殘鐵口大致位置；從溫度曲線上確定溫度拐點(diǎn)時(shí)，觀察溫度曲線，隨著標(biāo)高位置不斷上升，溫度在逐步提高，在殘鐵口位置附近絕大多數(shù)溫度點(diǎn)出現(xiàn)大幅升高，曲線變化明顯加?。挥捎谠摬课皇荑F水侵蝕嚴(yán)重，溫度急劇升高變化較大，可以判斷，在溫度出現(xiàn)大幅變化的位置，就是殘鐵口位置，標(biāo)高一般在7. 2-7. 6米的范圍。(3)測(cè)量炭磚表面溫度，對(duì)殘鐵口位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位；在切除放殘鐵冷卻壁及爐殼后，利用網(wǎng)格狀標(biāo)尺，通過(guò)紅外成像測(cè)溫儀對(duì)露出的炭磚表面進(jìn)行測(cè)溫，測(cè)出溫度變化劇烈的位置后，準(zhǔn)確定位殘鐵口位置；用鉆頭在此位置開(kāi)孔，隨后用氧氣管燒通，放出爐內(nèi)渣鐵。理論計(jì)算殘鐵口位置的標(biāo)高是根據(jù)正常生產(chǎn)時(shí)的炭磚溫度值、各種耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)，通過(guò)傳熱公式推出的理論計(jì)算值，并據(jù)此推出爐內(nèi)存鐵量，以便生產(chǎn)準(zhǔn)備，沒(méi)有實(shí)際驗(yàn)證；爐殼表面測(cè)溫法只是進(jìn)一步驗(yàn)證了殘鐵口位置的標(biāo)高范圍；測(cè)量炭磚表面溫度準(zhǔn)確定位殘鐵口位置則是最關(guān)鍵的部分，直接決定了能否放凈殘鐵，三者是逐步推進(jìn)，增加保險(xiǎn)系數(shù)的關(guān)系。本發(fā)明方法可準(zhǔn)確定位殘鐵口標(biāo)高位置，有效解決放殘鐵標(biāo)高定位不準(zhǔn)造成的問(wèn)題，縮短高爐大修施工拆爐的工期，為大修順利施工節(jié)省時(shí)間。


圖1是殘鐵口位置爐殼溫度趨勢(shì)圖。圖2是小冷卻壁位置網(wǎng)格狀測(cè)溫示意圖。圖3是放殘鐵位置及標(biāo)高示意圖。圖中1、一層冷板，2、二層冷板，3、水冷管，4、殘鐵槽位置，5、殘鐵口位置，6、需切割部分。
具體實(shí)施例方式在決定中修停爐前，先根據(jù)爐底炭磚溫度，利用一維傳熱公式，計(jì)算出爐內(nèi)鐵口中心線以下到爐底的存鐵量；依據(jù)高爐煉鐵工藝計(jì)算手冊(cè)中爐底侵蝕深度理論進(jìn)行理論計(jì)算碳磚爐底在侵蝕達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，按一維傳熱計(jì)算Q= λ c (trt2) / (L1-L2)(I)
X= λ 2(1^)/0(II)式中A1為L(zhǎng)1標(biāo)高處的溫度，在高爐正常生產(chǎn)時(shí)平均為，t2在高爐正常生產(chǎn)時(shí)平均溫度為167°C 標(biāo)高值為7. 293m ；12標(biāo)高值為5. 53m。λ c為炭磚導(dǎo)熱系數(shù)，取IOW/ m0C ； λ 2為剛玉莫來(lái)石磚導(dǎo)熱率，取1. 5W/VC ；T為鐵水侵蝕線溫度，取鐵水的凝固點(diǎn)溫度 1200°C。代入(I)、(II)式可得X = 0.22^1，即殘鐵口位置標(biāo)高為:7. 293+0. 222 = 7. 515m ；殘鐵量計(jì)算為490噸。預(yù)休風(fēng)前，斷水測(cè)量。預(yù)休風(fēng)時(shí)，取下?tīng)t皮、冷卻壁，再次測(cè)量，找出最高點(diǎn)。附圖 1是殘鐵口位置爐殼溫度趨勢(shì)圖，觀察圖中曲線變化，可找到殘鐵口位置溫度變化最大的標(biāo)高范圍。切割掉小冷卻壁及爐殼前后進(jìn)行測(cè)溫殘鐵口位置在爐缸一層的兩塊小冷板處， 為了進(jìn)一步確認(rèn)殘鐵口標(biāo)高，對(duì)該處冷卻壁進(jìn)行斷水，測(cè)量溫度，找出拐點(diǎn)，具體操作方法是在兩塊放殘鐵的小冷卻壁處，從標(biāo)高6. 8m到7. 8m處垂直方向，每隔IOOmm畫(huà)出一條測(cè)溫直線，此位置處共有8根立管(一塊小冷板4根立管)，在此立管區(qū)域內(nèi)橫向每隔IOOmm畫(huà)出一條測(cè)溫線，兩條線交叉為最終測(cè)溫點(diǎn)。在切除放殘鐵冷卻壁及爐殼后，利用網(wǎng)格狀標(biāo)尺，用紅外成像測(cè)溫儀對(duì)露出的炭磚表面進(jìn)行測(cè)溫，測(cè)出溫度變化劇烈的位置后，準(zhǔn)確定位殘鐵口位置，下表1反映了太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司煉鐵廠4#爐在2010年10月9-10日期間取冷板后最終確定的兩塊冷卻壁之間垂直方向上的標(biāo)高溫度表1 最終確定的兩塊冷卻壁之間垂直方向上標(biāo)高溫度
時(shí)間9B10曰22:3623:450:071:59(巳送風(fēng))6.9287232227殘鐵槽阻擋72992362292327. 13072422322497.23282542482517.33422T32642657.43572812722777.53582952782897.62332472062347.7159235109119通過(guò)紅外測(cè)量?jī)x拍照測(cè)量，跟蹤紅外溫度，分析區(qū)域溫度，通過(guò)對(duì)比、篩選、分析找出最高點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。圖2是小冷卻壁位置網(wǎng)格狀測(cè)溫示意圖，標(biāo)明了測(cè)量炭磚表面位置溫度點(diǎn)，可準(zhǔn)確定位殘鐵口位置。圖3標(biāo)清了殘鐵口位置。將上述三者相結(jié)合確定殘鐵口拐點(diǎn)位置。理論計(jì)算確定殘鐵口標(biāo)高為7. 515米； 爐殼測(cè)溫進(jìn)一步確定鐵口標(biāo)高范圍在7. 2 7. 6米之間；取掉爐殼和冷卻壁后測(cè)量炭磚表面溫度最高位置在7. 5米，溫度拐點(diǎn)位置在標(biāo)高7. 4米從取掉小冷卻壁后用紅外測(cè)量?jī)x進(jìn)行的四次測(cè)溫情況看，從標(biāo)高6. 9米到標(biāo)高7. 5米溫度在不斷上升，其中標(biāo)高7. 3米到標(biāo)高 7. 4米溫差最大，為10. 5°C，其溫度值急劇變化說(shuō)明在此位置鐵水侵蝕最嚴(yán)重，從爐內(nèi)傳出的熱量最多，溫度最高，因此最終確定殘鐵口開(kāi)孔位置在標(biāo)高7. 4米。
權(quán)利要求
1. 一種高爐大修放殘鐵定位方法，其特征是(1)理論計(jì)算殘鐵口位置標(biāo)高，以便做好生產(chǎn)準(zhǔn)備；在決定中修停爐前，根據(jù)正常生產(chǎn)時(shí)爐底中心各層炭磚溫度值、各種耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)，利用一維傳熱公式，計(jì)算出殘鐵口的標(biāo)高位置及爐內(nèi)鐵口中心線以下到爐底的存鐵量Q= λ Cart2)/(L1-L2)(I)Χ=λ2(Τ-、)Α (II)式中Q為爐底垂直方向熱流強(qiáng)度，w/m2 為爐底第二層碳磚上表面中心(L1標(biāo)高)處的溫度；t2為爐底碳磚下表面中心(L2標(biāo)高)處溫度；X為爐底第二層碳磚上表面中心(L1 標(biāo)高)至鐵水侵蝕線距離；λ c為炭磚導(dǎo)熱系數(shù)，λ 2為剛玉莫來(lái)石磚導(dǎo)熱系數(shù)；T為鐵水侵蝕線溫度^為兩層炭磚上表面的設(shè)計(jì)標(biāo)高；L2為兩層炭磚底部的設(shè)計(jì)標(biāo)高；(2)爐殼表面測(cè)溫，并通過(guò)溫度曲線確定殘鐵口位置標(biāo)高，進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)數(shù)據(jù)；接近停爐前，在放殘鐵的兩塊小冷卻壁位置外爐殼處，每隔IOOmm設(shè)一個(gè)安裝點(diǎn)，通過(guò)中控室計(jì)算機(jī)顯示爐殼溫度，查看其趨勢(shì)；按照標(biāo)高做成垂直坐標(biāo)，爐殼溫度做成橫坐標(biāo)，從溫度曲線上確定溫度拐點(diǎn)，根據(jù)爐缸外爐殼溫度拐點(diǎn)確定殘鐵口大致位置；從溫度曲線上確定溫度拐點(diǎn)時(shí)，觀察溫度曲線，隨著標(biāo)高位置不斷上升，溫度在逐步提高，在殘鐵口位置附近絕大多數(shù)溫度點(diǎn)出現(xiàn)大幅升高，曲線變化明顯加??；由于該部位受鐵水侵蝕嚴(yán)重，溫度急劇升高變化較大；可以判斷，在溫度出現(xiàn)大幅變化的位置，就是殘鐵口位置；(3)測(cè)量炭磚表面溫度，對(duì)殘鐵口位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位；在切除放殘鐵冷卻壁及爐殼后， 利用網(wǎng)格狀標(biāo)尺，通過(guò)紅外成像測(cè)溫儀對(duì)露出的炭磚表面進(jìn)行測(cè)溫，測(cè)出溫度變化劇烈的位置后，準(zhǔn)確定位殘鐵口位置；用鉆頭在此位置開(kāi)孔，隨后用氧氣管燒通，放出爐內(nèi)渣鐵。
全文摘要
一種高爐大修放殘鐵定位方法，目的是準(zhǔn)確定位殘鐵口標(biāo)高位置、縮短高爐大修工期；本發(fā)明先利用一維傳熱公式，計(jì)算出殘鐵口的標(biāo)高位置及爐內(nèi)鐵口中心線以下到爐底的存鐵量；然后對(duì)爐殼表面測(cè)溫，并通過(guò)溫度曲線確定殘鐵口位置標(biāo)高，進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)數(shù)據(jù)；最后測(cè)量炭磚表面溫度，對(duì)殘鐵口位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位；在切除放殘鐵冷卻壁及爐殼后，利用網(wǎng)格狀標(biāo)尺，通過(guò)紅外成像測(cè)溫儀對(duì)露出的炭磚表面進(jìn)行測(cè)溫，測(cè)出溫度變化劇烈的位置后，準(zhǔn)確定位殘鐵口位置；用鉆頭在此位置開(kāi)孔，隨后用氧氣管燒通，放出爐內(nèi)渣鐵。
文檔編號(hào)C21B7/00GK102337361SQ20111031741
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者李勇剛, 李寶峰, 梁曉平, 王志軍, 郭 東, 阮根基 申請(qǐng)人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司