专利名称：一种高炉大修放残铁定位方法
技术领域：
本发明涉及一种高炉炼铁生产中高炉大修放残铁定位的方法。
背景技术：
高炉的含铁原料烧结矿、球团矿、南非块矿及焦炭通过皮带运输装入炉内，经热风炉换热后的高温热风通过送风系统直吹管送入高炉产生高温煤气，煤气在上升过程中与含铁原料不断进行化学反应，产生铁水和炉渣，滴落到风口中心以下到炉底炭砖以上的区域， 正常生产时，2小时高炉从铁口排放一次铁渣。高炉生产到一代炉役的后期(一代炉役设计寿命12年)，由于冷却水管损坏、炉缸炉底温度高、炉壳裂缝、风口易损坏等问题的制约， 高炉需要进行护炉，或停炉中修。在停炉过程中，需将高炉炉内装入炉料产生的渣铁排放干净，将料线空到风口中心线以下，在空料线过程中，高炉已不再装料。前期产生的渣铁靠高炉的两个铁口排放，铁口中心线以下炉缸内的剩余残渣铁排放只能靠设计中的两块小冷却壁定位后钻孔排放，炉内渣铁能否排放干净，直接影响检修过程中施工进度。排放残渣铁的标高定位是放净残铁的重要环节，标高过低可能放不出渣铁，会继续定位烧孔，增加作业人员劳动强度，标高过高会造成炉内残铁放不干净，停炉后由于炉顶不断喷水冷却，而形成大面积的渣铁混合物，在清除炉缸时，必须进行爆破，方能清除干净，在炉内爆破会对未更换的冷却壁产生破损的影响，并直接影响整个施工工期。
发明内容
本发明目的是克服上述已有技术的不足，提供一种可准确定位残铁口标高位置、 缩短高炉大修工期的高炉大修放残铁定位的方法。炼铁高炉炉底和炉缸均采用复合刚玉陶瓷杯加微孔炭砖的复合结构；铁口风口区采用刚玉莫来石组合砖。炉底下层立砌两层碳砖及边沿相应的两层环砌炭砖及最上环砌的 15和16两层炭砖选用半石墨化炭砖，炉底上立砌炭砖和3到14层环砌炭砖均采用微孔炭砖。炉缸陶瓷杯结构以铁口中心为界，以下用刚玉莫来石砖，以上用复合棕刚玉砖，铁口、风口组合砖为刚玉莫来石砖，外层砌一层高铝砖保护层。炭砖外装铸铁冷却壁循环冷却，冷却壁外用高强度焊接钢板包裹，厚度为40-60mm。在高炉西面一层冷却壁部位设计有两块小冷却壁，专门为放残铁使用。残铁口位置区域在炉缸一层的两块小冷板处，为进一步确认残铁口标高，需要采用理论计算法、炉壳表面测温法以及炭砖表面测温法三者结合的方法，关键是切割掉炉壳、 冷却壁后测量炭砖表面温度找到残铁口标高来确定残铁口的最佳位置。本发明方法具体是(1)理论计算残铁口位置标高，以便做好生产准备；在决定中修停炉前，根据正常生产时炉底中心各层炭砖温度值、各种耐火材料的导热系数，利用一维传热公式，计算出残铁口的标高位置及炉内铁口中心线以下到炉底的存铁量Q = λ c (t「t2) / (L1-L2)(I)
X= λ 2(1^)/0(II)式中Q为炉底垂直方向热流强度，ff/m2 为炉底第二层碳砖上表面中心(L1标高)处的温度；t2为炉底碳砖下表面中心(L2标高)处温度；X为炉底第二层碳砖上表面中心(L1标高)至铁水侵蚀线距离；λ c为炭砖导热系数，λ 2为刚玉莫来石砖导热系数；T为铁水侵蚀线温度^为两层炭砖上表面的设计标高；L2为两层炭砖底部的设计标高；(2)炉壳表面测温，并通过温度曲线确定残铁口位置标高，进一步验证相关数据； 接近停炉前，在放残铁的两块小冷却壁位置外炉壳处，每隔IOOmm设一个安装点，通过中控室计算机显示炉壳温度，查看其趋势；按照标高(+6. 2米 +7. 8米)做成垂直坐标，炉壳温度做成横坐标，从温度曲线上确定温度拐点，根据炉缸外炉壳温度拐点确定残铁口大致位置；从温度曲线上确定温度拐点时，观察温度曲线，随着标高位置不断上升，温度在逐步提高，在残铁口位置附近绝大多数温度点出现大幅升高，曲线变化明显加剧；由于该部位受铁水侵蚀严重，温度急剧升高变化较大，可以判断，在温度出现大幅变化的位置，就是残铁口位置，标高一般在7. 2-7. 6米的范围。(3)测量炭砖表面温度，对残铁口位置进行准确定位；在切除放残铁冷却壁及炉壳后，利用网格状标尺，通过红外成像测温仪对露出的炭砖表面进行测温，测出温度变化剧烈的位置后，准确定位残铁口位置；用钻头在此位置开孔，随后用氧气管烧通，放出炉内渣铁。理论计算残铁口位置的标高是根据正常生产时的炭砖温度值、各种耐火材料的导热系数，通过传热公式推出的理论计算值，并据此推出炉内存铁量，以便生产准备，没有实际验证；炉壳表面测温法只是进一步验证了残铁口位置的标高范围；测量炭砖表面温度准确定位残铁口位置则是最关键的部分，直接决定了能否放净残铁，三者是逐步推进，增加保险系数的关系。本发明方法可准确定位残铁口标高位置，有效解决放残铁标高定位不准造成的问题，缩短高炉大修施工拆炉的工期，为大修顺利施工节省时间。
图1是残铁口位置炉壳温度趋势图。图2是小冷却壁位置网格状测温示意图。图3是放残铁位置及标高示意图。图中1、一层冷板，2、二层冷板，3、水冷管，4、残铁槽位置，5、残铁口位置，6、需切割部分。
具体实施例方式在决定中修停炉前，先根据炉底炭砖温度，利用一维传热公式，计算出炉内铁口中心线以下到炉底的存铁量；依据高炉炼铁工艺计算手册中炉底侵蚀深度理论进行理论计算碳砖炉底在侵蚀达到稳定状态时，按一维传热计算Q= λ c (trt2) / (L1-L2)(I)
X= λ 2(1^)/0(II)式中A1为L1标高处的温度，在高炉正常生产时平均为，t2在高炉正常生产时平均温度为167°C 标高值为7. 293m ；12标高值为5. 53m。λ c为炭砖导热系数，取IOW/ m0C ； λ 2为刚玉莫来石砖导热率，取1. 5W/VC ；T为铁水侵蚀线温度，取铁水的凝固点温度 1200°C。代入(I)、(II)式可得X = 0.22^1，即残铁口位置标高为:7. 293+0. 222 = 7. 515m ；残铁量计算为490吨。预休风前，断水测量。预休风时，取下炉皮、冷却壁，再次测量，找出最高点。附图 1是残铁口位置炉壳温度趋势图，观察图中曲线变化，可找到残铁口位置温度变化最大的标高范围。切割掉小冷却壁及炉壳前后进行测温残铁口位置在炉缸一层的两块小冷板处， 为了进一步确认残铁口标高，对该处冷却壁进行断水，测量温度，找出拐点，具体操作方法是在两块放残铁的小冷却壁处，从标高6. 8m到7. 8m处垂直方向，每隔IOOmm画出一条测温直线，此位置处共有8根立管(一块小冷板4根立管)，在此立管区域内横向每隔IOOmm画出一条测温线，两条线交叉为最终测温点。在切除放残铁冷却壁及炉壳后，利用网格状标尺，用红外成像测温仪对露出的炭砖表面进行测温，测出温度变化剧烈的位置后，准确定位残铁口位置，下表1反映了太原钢铁(集团)有限公司炼铁厂4#炉在2010年10月9-10日期间取冷板后最终确定的两块冷却壁之间垂直方向上的标高温度表1 最终确定的两块冷却壁之间垂直方向上标高温度
时间9B10曰22:3623:450:071:59(巳送风)6.9287232227残铁槽阻挡72992362292327. 13072422322497.23282542482517.33422T32642657.43572812722777.53582952782897.62332472062347.7159235109119通过红外测量仪拍照测量，跟踪红外温度，分析区域温度，通过对比、筛选、分析找出最高点，进行实际现场测量。图2是小冷却壁位置网格状测温示意图，标明了测量炭砖表面位置温度点，可准确定位残铁口位置。图3标清了残铁口位置。将上述三者相结合确定残铁口拐点位置。理论计算确定残铁口标高为7. 515米； 炉壳测温进一步确定铁口标高范围在7. 2 7. 6米之间；取掉炉壳和冷却壁后测量炭砖表面温度最高位置在7. 5米，温度拐点位置在标高7. 4米从取掉小冷却壁后用红外测量仪进行的四次测温情况看，从标高6. 9米到标高7. 5米温度在不断上升，其中标高7. 3米到标高 7. 4米温差最大，为10. 5°C，其温度值急剧变化说明在此位置铁水侵蚀最严重，从炉内传出的热量最多，温度最高，因此最终确定残铁口开孔位置在标高7. 4米。
权利要求
1. 一种高炉大修放残铁定位方法，其特征是(1)理论计算残铁口位置标高，以便做好生产准备；在决定中修停炉前，根据正常生产时炉底中心各层炭砖温度值、各种耐火材料的导热系数，利用一维传热公式，计算出残铁口的标高位置及炉内铁口中心线以下到炉底的存铁量Q= λ Cart2)/(L1-L2)(I)Χ=λ2(Τ-、)Α (II)式中Q为炉底垂直方向热流强度，w/m2 为炉底第二层碳砖上表面中心(L1标高)处的温度；t2为炉底碳砖下表面中心(L2标高)处温度；X为炉底第二层碳砖上表面中心(L1 标高)至铁水侵蚀线距离；λ c为炭砖导热系数，λ 2为刚玉莫来石砖导热系数；T为铁水侵蚀线温度^为两层炭砖上表面的设计标高；L2为两层炭砖底部的设计标高；(2)炉壳表面测温，并通过温度曲线确定残铁口位置标高，进一步验证相关数据；接近停炉前，在放残铁的两块小冷却壁位置外炉壳处，每隔IOOmm设一个安装点，通过中控室计算机显示炉壳温度，查看其趋势；按照标高做成垂直坐标，炉壳温度做成横坐标，从温度曲线上确定温度拐点，根据炉缸外炉壳温度拐点确定残铁口大致位置；从温度曲线上确定温度拐点时，观察温度曲线，随着标高位置不断上升，温度在逐步提高，在残铁口位置附近绝大多数温度点出现大幅升高，曲线变化明显加剧；由于该部位受铁水侵蚀严重，温度急剧升高变化较大；可以判断，在温度出现大幅变化的位置，就是残铁口位置；(3)测量炭砖表面温度，对残铁口位置进行准确定位；在切除放残铁冷却壁及炉壳后， 利用网格状标尺，通过红外成像测温仪对露出的炭砖表面进行测温，测出温度变化剧烈的位置后，准确定位残铁口位置；用钻头在此位置开孔，随后用氧气管烧通，放出炉内渣铁。
全文摘要
一种高炉大修放残铁定位方法，目的是准确定位残铁口标高位置、缩短高炉大修工期；本发明先利用一维传热公式，计算出残铁口的标高位置及炉内铁口中心线以下到炉底的存铁量；然后对炉壳表面测温，并通过温度曲线确定残铁口位置标高，进一步验证相关数据；最后测量炭砖表面温度，对残铁口位置进行准确定位；在切除放残铁冷却壁及炉壳后，利用网格状标尺，通过红外成像测温仪对露出的炭砖表面进行测温，测出温度变化剧烈的位置后，准确定位残铁口位置；用钻头在此位置开孔，随后用氧气管烧通，放出炉内渣铁。
文档编号C21B7/00GK102337361SQ20111031741
公开日2012年2月1日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者李勇刚, 李宝峰, 梁晓平, 王志军, 郭 东, 阮根基 申请人:山西太钢不锈钢股份有限公司