高爐爐腰、爐腹測溫傳感器溫度變化規(guī)律的研究.pdf

1、鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，高爐煉鐵是鋼鐵工業(yè)的上游主體工序。高爐煉鐵的技術(shù)進(jìn)步，對鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和國家資源的合理利用都有著極其重要的意義。隨著現(xiàn)代高速計算機和高效計算方法的出現(xiàn)，建立高爐冶煉過程模型并進(jìn)行仿真計算變得可行。仿真預(yù)測得到的豐富信息，能為高爐高效生產(chǎn)和穩(wěn)定運行起到重要的指導(dǎo)作用。高爐的高效穩(wěn)定生產(chǎn)離不開對高爐的自動化監(jiān)測和控制；溫度和爐襯厚度作為高爐安全生產(chǎn)的重要指標(biāo)，能夠指導(dǎo)高爐合理化運行，確保高爐的安全和壽命。所以對

2、高爐各個部位溫度、爐襯厚度監(jiān)測是高爐冶煉過程智能化控制的一個重要組成部分。
　　高爐冶煉過程中爐腰位置容易出現(xiàn)倒V型軟熔帶，存在固液兩相的復(fù)雜流動過程。針對此惡劣環(huán)境提出一種基于一維導(dǎo)熱的爐溫在線檢測傳感器。采用熱態(tài)試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對該傳感器進(jìn)行研究。將48cm長的傳感器測桿表面包裹絕熱材料使其滿足嚴(yán)格意義的一維導(dǎo)熱條件，傳感器每隔4cm鑲嵌一個壓電晶體測溫探頭，將該測桿一端與爐襯內(nèi)表面平行的埋設(shè)于爐腰位置的爐墻內(nèi)（近

3、似認(rèn)為爐襯與測桿同步侵蝕）。利用超聲波測距技術(shù)獲取測桿被侵蝕后殘存的長度，確定測溫點在測桿上的具體位置。構(gòu)建傳感器物理模型和傳感器測桿非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的數(shù)學(xué)模型，確定測桿的物性參數(shù)。對測桿熱傳遞過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，并通過相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)驗證數(shù)學(xué)模型；將實驗爐溫度分別設(shè)定為900℃、1000℃、1100℃，達(dá)到穩(wěn)態(tài)后檢測測溫點溫度并與模擬結(jié)果對照。實驗結(jié)果與模擬結(jié)果吻合度較好，驗證了數(shù)學(xué)模型合理性。測桿上不同位置測溫點非穩(wěn)態(tài)過程的分析和響應(yīng)

4、時間分析，以及測溫設(shè)備對高溫的承受能力，確定了最佳測溫點位置為距離爐襯內(nèi)表面L=24cm處?？刂茻岫怂矔r升溫、以恒定溫變速率100K/h的升溫速率升溫，使熱端溫變幅度分別達(dá)到50K、80K、100K、150K、200K、300K；在該過程中獲取L=24cm位置測溫點的溫度變化曲線圖。通過不同溫度曲線圖擬合曲線方程，求出穩(wěn)態(tài)溫度并與熱端溫度（相當(dāng)于爐襯內(nèi)表面溫度）對應(yīng)的線性回歸方程，為高爐爐腰、爐腹部位溫度的及時準(zhǔn)確預(yù)測提供理論支持。