一種維護爐缸的方法與流程
本發明屬于煉鐵工程技術領域，尤其涉及一種維護爐缸的方法。
背景技術：
高爐是煉鐵領域必不可少的設備，延長高爐的使用壽命是鋼鐵企業走可持續發展的一項重大舉措，不僅在煉鐵工序本身，而且也會給整個鋼鐵聯合企業帶來巨大效應，包括降低生產成本，減少能源消耗，減少污染物排放等，鋼鐵聯合企業的高效化生產、連續化和緊湊化生產才得以延續進行。
特別是在高爐開爐幾年后，對于爐缸局部出現高溫點(溫度達到300℃以上)現象的高爐來說，既要保證高爐的長壽，解決安全隱患；又要保證高爐的穩定生產，實現良好指標，完成產量和指標任務，同時還要兼顧爐缸維護的成本。現有技術中的解決方案卻不能同時滿足以上的條件。
基于此，本發明提供一種維護爐缸的方法，以解決現有技術中的上述問題。
技術實現要素：
針對現有技術存在的問題，本發明實施例提供了一種維護爐缸的方法，以解決現有技術中，在爐缸局部出現高溫點時，無法在解決安全隱患的同時保證高爐正常穩定生產，導致爐缸停產，降低經濟效益的技術問題。
本發明提供一種維護爐缸的方法，所述方法包括：
控制所述爐缸高溫點位置處的冷卻水溫度為20～30℃；
控制所述爐缸的高爐原料中燒結礦的質量百分比為64～66％、球團礦的質量百分比為25～30％、生礦的質量百分比為4～10％；
控制所述高溫點處的碳磚剩余厚度不小于700mm。
上述方案中，所述球團礦具體包括：
低鈦球，其質量百分比為25～28％；
高鈦球，其質量百分比為0～2％。
上述方案中，所述低鈦球具體包括：
TiO2，其質量百分比為1.1～1.3％；
TFe，其質量百分比為64.5-64.92％；
SiO2，其質量百分比為2.72-2.97％；
CaO，其質量百分比為0.437-0.572％；
FeO，其質量百分比為0.55-1％；
MgO，其質量百分比為1.55-1.85％；
Al2O3，其質量百分比為0.62-0.75％。
上述方案中，所述高鈦球具體包括：
TiO2，其質量百分比為12％-14％；
TFe，其質量百分比為50-51％；
SiO2，其質量百分比為6-7％；
Al2O3，其質量百分比為2-3％；
CaO，其質量百分比為2-2.2％；
MgO，其質量百分比為1.8-2.0％。
上述方案中，當Sn+2＜0時，根據公式S＝λn*(1150-tn)/q+Sn-1+…S2+S1+S0計算所述高溫點處碳磚剩余厚度S；其中，所述S1、S2、…Sn、Sn+1、Sn+2為不同導熱系數的碳磚厚度，且Sn＝Sn+1+Sn+2；所述λ1、λ2、…λn-1為相應碳磚的導熱系數；λn為厚度為Sn+1碳磚的導熱系數，λn+1為厚度為Sn+2碳磚的導熱系數；所述tn高溫點處的最高溫度值；所述Sn+1已知。
上述方案中，根據公式Sn+2＝(1150-tn)/q-(S1/λ1+S2/λ2+...Sn+1/λn)*λn+1計算Sn+2的值。
上述方案中，當Sn+2≥0時，根據公式S＝S0+S2+S1+S4+...Sn+1+Sn+2計算所述高溫點處碳磚剩余厚度S。
上述方案中，根據公式計算所述熱通量q。
本發明還提供一種維護爐缸的裝置，所述裝置包括：
第一控制單元，用于控制所述爐缸高溫點位置處的冷卻水溫度為20～30℃；
第二控制單元，用于控制所述爐缸的高爐原料中燒結礦的質量百分比為64～66％、球團礦的質量百分比為25～30％、生礦的質量百分比為4～10％；
第三控制單元，用于控制所述高溫點處的碳磚剩余厚度不小于700mm。
上述方案中，其特征在于所述球團礦具體包括：
低鈦球，其質量百分比為25～28％；
高鈦球，其質量百分比為0～2％。
本發明提供了一種維護爐缸的方法及裝置，所述方法包括：控制所述爐缸高溫點位置處的冷卻水溫度為20～30℃；控制所述爐缸的高爐原料中燒結礦的質量百分比為64～66％、球團礦的質量百分比為25～30％、生礦的質量百分比為4～10％；控制所述高溫點處的碳磚厚度不小于700mm；如此，通過實時監測高溫點位置處的溫度變化，當溫度超過300℃時，對高溫點進行局部強冷，保證爐缸的碳磚厚度處于安全厚度以上；利用鈦進行護爐時，由于所述球團礦中的低鈦球TiO2的質量百分比為1.1～1.3％，保證了入爐品位，將對爐況的影響降到最低；最終，在爐缸出現高溫點時，解決了安全隱患的同時保證高爐正常穩定生產，提高了經濟效益，并延長了高爐的使用壽命。
附圖說明
圖1為本發明實施例一提供的維護爐缸的方法流程示意圖；
圖2為本發明實施例二提供的維護爐缸的整體結構示意圖。
具體實施方式
在爐缸局部出現高溫點時，為了可以在解決安全隱患的同時保證高爐正常穩定生產，本發明提供了一種維護爐缸的方法及裝置，所述方法包括：控制所述爐缸高溫點位置處的冷卻水溫度為20～30℃；控制所述爐缸中的高爐原料中燒結礦的質量百分比為64～66％、球團礦的質量百分比為25～30％、生礦的質量百分比為4～10％；控制所述高溫點處的碳磚厚度不小于700mm。
下面通過附圖及具體實施例對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。
實施例一
本實施例提供一種維護爐缸的方法，如圖1所示，所述方法包括以下步驟：
步驟110，控制所述爐缸高溫點位置處的冷卻水溫度為20～30℃。
本步驟中，在爐缸局部出現高溫點的位置處，選取6～10根的冷卻水管，將冷卻水管的軟水冷卻置換為工業水冷卻，一般來說，工業水溫度是20～30℃。
這里，可以在爐缸的高溫點位置處設置溫度傳感器，實時監測所述高溫點的溫度，并降溫度發送至上位機控制系統。當溫度傳感器監測到高溫點的溫度超過300℃時，控制系統發送控制指令控制冷卻閥門打開，對高溫點進行局部強冷。
當然，這里，也可以在爐缸高溫點處增加冷卻管道，對高溫點進行局部強冷。
步驟111，控制所述爐缸的高爐原料中燒結礦的質量百分比為64～66％、球團礦的質量百分比為25～30％、生礦的質量百分比為4～10％。
本步驟中，為了進一步對高爐進行保護，可以在入爐原料中長期配加含鈦爐料，具體地，在每批爐料中，控制所述爐缸中燒結礦的質量百分比為64～66％，優選地為65％、球團礦的質量百分比為25～30％，優選地為30％、生礦的質量百分比為4～10％，優選地為5％；其中，所述球團礦具體包括：低鈦球，其質量百分比為25～28％，優選地為29.4％；高鈦球，其質量百分比為0～2％，優選地為0.6％。
所述低鈦球具體包括：TiO2，其質量百分比為1.1～1.3％；TFe，其質量百分比為64.5-64.92％；SiO2，其質量百分比為2.72-2.97％；CaO，其質量百分比為0.437-0.572％；FeO，其質量百分比為0.55-1％；MgO，其質量百分比為1.55-1.85％；Al2O3，其質量百分比為0.62-0.75％；其余為雜質。
所述高鈦球具體包括：TiO2，其質量百分比為12％-14％；TFe，其質量百分比為50-51％；SiO2，其質量百分比為6-7％；Al2O3，其質量百分比為2-3％；CaO，其質量百分比為2-2.2％；MgO，其質量百分比為1.8-2.0％；其余為雜質。
步驟112，控制所述高溫點處的碳磚剩余厚度不小于700mm。
本步驟中，通過步驟110中獲取的監測溫度，利用公式(1)計算高溫點處的碳磚剩余厚度，以能實時監測碳磚厚度，以能控制所述高溫點處的碳磚厚度不小于700mm。
其中，在公式(1)中，q為熱通量，所述S1、S2、…Sn、Sn+1、Sn+2為不同導熱系數的碳磚厚度，且Sn＝Sn+1+Sn+2；所述λ1、λ2、…λn-1為相應碳磚的導熱系數；λn為厚度為Sn+1碳磚的導熱系數，λn+1為厚度為Sn+2碳磚的導熱系數；所述tn高溫點處的最高溫度值；所述Sn+1已知。
具體地，可以在一維方向上利用相鄰兩點溫度計算出q值，再利用高爐中檢測得出的最高點溫度處的最高溫度值tn、1150℃鐵水等溫線(即最外點液相凝固線)，來測算爐缸碳磚剩余厚度(S0+S1+S2+…Sn)，保證剩余碳磚厚度在700mm以上。
具體地，假設在高爐的同一方向上的不同深度的插入n個溫度檢測器，所述溫度檢測器的溫度分別為t1、t2……tn，其中tn溫度最高，對應的溫度檢測器的插入距離最深。與冷卻壁相對的為1150℃鐵水等溫線，冷卻壁與1150℃鐵水等溫線之間布設有碳磚，其中，t1對應的溫度檢測器距離冷卻壁的熱面距離為S0，t1與t2之間碳磚的導熱系數為λ1，t1與t2之間距離為S1；t2對應的溫度檢測器與t3對應的溫度檢測器之間的碳磚導熱系數為λ2，t2對應的溫度檢測器與t3對應的溫度檢測器之間的距離S2；tn與1150℃鐵水等溫線之間的距離為Sn(Sn＝Sn+1+Sn+2)，其中，Sn包括兩種不同導熱系數的碳磚Sn+1和Sn+2；厚度為Sn+1碳磚的導熱系數為λn，厚度為Sn+2碳磚的導熱系數為λn+1。以上參數，溫度單位℃，距離單位m，除了Sn和Sn+2之外，其余均是已知條件。
那么就可以根據公式(1)計算t1與tn之間的熱通量q，然后根據公式(2)計算Sn+2：
Sn+2＝(1150-tn)/q-(S1/λ1+S2/λ2+...Sn+1/λn)*λn+1 (2)
其中，當Sn+2＜0時，根據公式(3)計算所述高溫點處碳磚剩余厚度S：
S＝λn*(1150-tn)/q+Sn-1+…S2+S1+S0 (3)
當Sn+2≥0時，根據公式(4)計算所述高溫點處碳磚剩余厚度S。
S＝S0+S2+S1+S4+...Sn+1+Sn+2 (4)
比如：假設在高爐的同一方向上的不同深度的插入三個溫度檢測器，所述溫度檢測器的溫度分別為t1、t2、t3，其中t3溫度最高，對應的溫度檢測器的插入距離最深。與冷卻壁相對的為1150℃鐵水等溫線，冷卻壁與1150℃鐵水等溫線之間布設有碳磚，其中，t1對應的溫度檢測器距離冷卻壁的熱面距離為S0，t1與t2之間碳磚的導熱系數為λ1，t1與t2之間距離為S1；t2對應的溫度檢測器與t3對應的溫度檢測器之間的碳磚導熱系數為λ2，t2對應的溫度檢測器與t3對應的溫度檢測器之間的距離S2；t3與1150℃鐵水等溫線之間的距離為S3(S3＝S4+S5)，其中，S3包括兩種不同導熱系數的碳磚S4和S5；厚度為S4碳磚的導熱系數為λ3，厚度為S5碳磚的導熱系數為λ4。以上參數，溫度單位℃，距離單位m，除了S3和S5之外，其余均是已知條件。
那么就可以根據公式(1)計算t1與t2之間的熱通量q，然后根據公式(2)計算S5：
S5＝(1150-t3)/q-(S1/λ1+S2/λ2+S4/λ3)*λ4
如果S5＜0，則此處爐缸碳磚剩余厚度根據公式(3)計算得出：
S＝λ3*(1150-t3)/q+S2+S1+S0
如果S5≥0，則此處爐缸碳磚剩余厚度根據公式(4)計算得出：
S＝S0+S2+S1+S4+S5
最后，還要確保爐料的質量，以穩定冶煉過程中的煤氣；并使用質量較好的炮泥，保證爐門深度合格率在95％以上，減少鐵水環流的侵蝕，保護爐門。
本實施例提供的維護爐缸的方法，通過實時監測高溫點位置處的溫度變化，當溫度超過300℃時，對高溫點進行局部強冷，保證爐缸的碳磚厚度處于安全厚度以上；利用鈦進行護爐時，由于所述球團礦中的低鈦球TiO2的質量百分比為1.1～1.3％，保證了入爐品位，將對爐況的影響降到最低；最終，在爐缸出現高溫點時，解決了安全隱患的同時保證高爐正常穩定生產，提高了經濟效益，并延長了高爐的使用壽命。
實施例二
相應于實施例一，本實施例提供一種維護爐缸的裝置，如圖2所示，所述裝置包括：第一控制單元21、第二控制單元22及第三控制單元23；其中，
所述第一控制單元21用于控制所述爐缸高溫點位置處的冷卻水溫度為20～30℃；具體地，在爐缸局部出現高溫點的位置處，選取6～10根的冷卻水管，將冷卻水管的軟水冷卻置換為工業水冷卻，一般來說，工業水溫度是20～30℃。
這里，可以在爐缸的高溫點位置處設置溫度傳感器，實時監測所述高溫點的溫度，并降溫度發送至第一控制單元21。當溫度傳感器監測到高溫點的溫度超過300℃時，第一控制單元21發送控制指令控制冷卻閥門打開，對高溫點進行局部強冷。
當然，這里，也可以在爐缸高溫點處增加冷卻管道，對高溫點進行局部強冷。
第二控制單元22用于控制所述爐缸的高爐原料中燒結礦的質量百分比為64～66％，優選地為65％、球團礦的質量百分比為25～30％，優選地為30％、生礦的質量百分比為4～10％，優選地為5％；具體地，為了進一步對高爐進行保護，可以對高爐中的爐料進行長期加鈦，這里，在每批爐料中，所述第二控制單元22控制所述爐缸中燒結礦的質量百分比為64～66％，優選地為65％、球團礦的質量百分比為25～30％，優選地為30％、生礦的質量百分比為4～10％，優選地為5％；其中，所述球團礦具體包括：低鈦球，其質量百分比為25～28％，優選地為29.4％；高鈦球，其質量百分比為0～2％，優選地為0.6％。
所述低鈦球具體包括：TiO2，其質量百分比為1.1～1.3％；TFe，其質量百分比為64.5-64.92％；SiO2，其質量百分比為2.72-2.97％；CaO，其質量百分比為0.437-0.572％；FeO，其質量百分比為0.55-1％；MgO，其質量百分比為1.55-1.85％；Al2O3，其質量百分比為0.62-0.75％；其余為雜質。
所述高鈦球具體包括：TiO2，其質量百分比為12％-14％；TFe，其質量百分比為50-51％；SiO2，其質量百分比為6-7％；Al2O3，其質量百分比為2-3％；CaO，其質量百分比為2-2.2％；MgO，其質量百分比為1.8-2.0％；其余為雜質。
第三控制單元23用于控制所述高溫點處的碳磚厚度不小于700mm；具體地，通過步驟110中獲取的監測溫度，利用公式(1)計算高溫點處的碳磚剩余厚度，以能實時監測碳磚厚度，以能控制所述高溫點處的碳磚厚度不小于700mm。
其中，在公式(1)中，q為熱通量，所述S1、S2、…Sn、Sn+1、Sn+2為不同導熱系數的碳磚厚度，且Sn＝Sn+1+Sn+2；所述λ1、λ2、…λn-1為相應碳磚的導熱系數；λn為厚度為Sn+1碳磚的導熱系數，λn+1為厚度為Sn+2碳磚的導熱系數；所述tn高溫點處的最高溫度值；所述Sn+1已知。
具體地，可以在一維方向上利用相鄰兩點溫度計算出q值，再利用高爐中檢測得出的最高點溫度處的最高溫度值tn、1150℃鐵水等溫線(即最外點液相凝固線)，來測算爐缸碳磚剩余厚度(S0+S1+S2+…Sn)，保證剩余碳磚厚度在700mm以上。
具體地，假設在高爐的同一方向上的不同深度的插入n個溫度檢測器，所述溫度檢測器的溫度分別為t1、t2……tn，其中tn溫度最高，對應的溫度檢測器的插入距離最深。與冷卻壁相對的為1150℃鐵水等溫線，冷卻壁與1150℃鐵水等溫線之間布設有碳磚，其中，t1對應的溫度檢測器距離冷卻壁的熱面距離為S0，t1與t2之間碳磚的導熱系數為λ1，t1與t2之間距離為S1；t2對應的溫度檢測器與t3對應的溫度檢測器之間的碳磚導熱系數為λ2，t2對應的溫度檢測器與t3對應的溫度檢測器之間的距離S2；tn與1150℃鐵水等溫線之間的距離為Sn(Sn＝Sn+1+Sn+2)，其中，Sn包括兩種不同導熱系數的碳磚Sn+1和Sn+2；厚度為Sn+1碳磚的導熱系數為λn，厚度為Sn+2碳磚的導熱系數為λn+1。以上參數，溫度單位℃，距離單位m，除了Sn和Sn+2之外，其余均是已知條件。
那么就可以根據公式(1)計算t1與tn之間的熱通量q，然后根據公式(2)計算Sn+2：
Sn+2＝(1150-tn)/q-(S1/λ1+S2/λ2+...Sn+1/λn)*λn+1 (2)
其中，當Sn+2＜0時，根據公式(3)計算所述高溫點處碳磚剩余厚度S：
S＝λn*(1150-tn)/q+Sn-1+…S2+S1+S0 (3)
當Sn+2≥0時，根據公式(4)計算所述高溫點處碳磚剩余厚度S。
S＝S0+S2+S1+S4+...Sn+1+Sn+2 (4)
比如：假設在高爐的同一方向上的不同深度的插入三個溫度檢測器，所述溫度檢測器的溫度分別為t1、t2、t3，其中t3溫度最高，溫度檢測器的插入距離最深。與冷卻壁相對的為1150℃鐵水等溫線，冷卻壁與1150℃鐵水等溫線之間布設有碳磚，其中，t1對應的溫度檢測器距離冷卻壁的熱面距離為S0，t1與t2之間碳磚的導熱系數為λ1，t1與t2之間距離為S1；t2對應的溫度檢測器與t3對應的溫度檢測器之間的碳磚導熱系數為λ2，t2對應的溫度檢測器與t3對應的溫度檢測器之間的距離S2；t3與1150℃鐵水等溫線之間的距離為S3(S3＝S4+S5)，其中，S3包括兩種不同導熱系數的碳磚S4和S5；厚度為S4碳磚的導熱系數為λ3，厚度為S5碳磚的導熱系數為λ4。以上參數，溫度單位℃，距離單位m，除了S3和S5之外，其余均是已知條件。
因此可以根據公式(1)計算t1與t2之間的熱通量q，然后根據公式(2)計算S5：
S5＝(1150-t3)/q-(S1/λ1+S2/λ2+S4/λ3)*λ4
如果S5＜0，則此處爐缸碳磚剩余厚度根據公式(3)計算得出：
S＝λ3*(1150-t3)/q+S2+S1+S0
如果S5≥0，則此處爐缸碳磚剩余厚度根據公式(4)計算得出：
S＝S0+S2+S1+S4+S5
最后，還要確保爐料的質量，以穩定冶煉過程中的煤氣；并使用質量較好的炮泥，保證爐門深度合格率在95％以上，減少鐵水環流的侵蝕，保護爐門。
實際應用中，所述第一控制單元21、第二控制單元22及第三控制單元23可由該裝置中的中央處理器(CPU，Central Processing Unit)、數字信號處理器(DSP，Digtal Signal Processor)、可編程邏輯陣列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、微控制單元(MCU，Micro Controller Unit)實現。
本實施例提供的維護爐缸的方法，通過實時監測高溫點位置處的溫度變化，當溫度超過300℃時，對高溫點進行局部強冷，保證爐缸的碳磚厚度處于安全厚度以上；利用鈦進行護爐時，由于所述球團礦中的低鈦球TiO2的質量百分比為1.1～1.3％，保證了入爐品位，將對爐況的影響降到最低；最終，在爐缸出現高溫點時，解決了安全隱患的同時保證高爐正常穩定生產，提高了經濟效益，并延長了高爐的使用壽命。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
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