一种高炉炉缸内铁水温度测量的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶炼高炉测温领域，尤其涉及一种高炉炉缸内铁水温度测量的方 法。
【背景技术】
[0002]钢铁冶金是我国国民经济的支柱产业，也是我国的基础原材料工业。钢铁产业已 经逐渐成为一个国家发达程度和经济实力的重要衡量指。同时钢铁产业也是现代化国家的 支柱产业之一。九十年代后我国的钢铁工业得到了快速的发展，多年来，我国钢铁产量均居 世界第一。作为目前世界上钢铁产业规模最大的国家，大型高炉在我国具有举足轻重的地 位，高炉炼铁作为钢铁生产过程的上游工序，在钢铁产业中起到至关重要的作用。
[0003]高炉炉温是高炉稳定顺行的保证，同时也是制约高炉冶炼成本的主要因素，合理 的高炉铁水温度是判断高炉顺利运行的重要指标。由于运行信息和重要过程参数无法在线 获取以及传感器配置不当等问题，导致过程操作难以对现场实时工况变化做出及时反应， 致使操作控制仍停留在较为粗放的水平，无法保证大型高炉良好的炼铁条件。具体到炉缸 内铁水温度的测量也受传感器的质量、精度和配置问题的影响，现在还无法准确并实时的 测量其温度，现在一般采取的测量方法是等铁水出炉以后用测温装置测量，其缺点主要有 两点，缺点一，不能准确反应炉缸内铁水温度，缺点二，不能及时测量铁水温度。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种可实时准确获取炉内铁水温度的高炉炉缸内铁水温度 测量的方法。
[0005]为实现上述目的，采用了以下技术方案:在炉缸内设有多层耐火材料，在每层耐火 材料中均分布若干测温热电偶，本发明方法包括以下步骤：
[0006]步骤1，获取高炉炉缸结构的几何参数，利用几何参数在电脑软件里搭建高炉炉缸 三维传热模型，并将耐火材料中各个测温热电偶所处的位置设置成各个关键点；
[0007]步骤2,获取高炉炉缸中每层耐火材料的材料密度、导热系数、对流系数，根据每层 耐火材料的材料密度、导热系数、对流系数在软件中对高炉炉缸三维传热模型进行参数设 置，测量记录每个测温热电偶的实际测量值；
[0008]步骤3，假设一个高炉炉缸内的铁水温度Tin;
[0009]步骤4,将铁水温度1^作为热源加载到高炉炉缸三维传热模型上；
[0010]步骤5,根据传热学原理，利用有限元分析的方法，计算高炉炉缸三维传热模型中 各关键点位置处的温度，即计算出各个测温热电偶的求解值温度；
[0011]步骤6,将各个测温热电偶处的求解值温度与实际测量值进行比较，用误差来修正 高炉炉缸内铁水的最初假设温度。
[0012]其中，所述每个测温热电偶的实际测量值，分别记为T/、IV……V;所述每个测 温热电偶的求解值温度，分别记为……Tn;
[0013] 利用公式计算误差：
[0014] 式中，E为误差;η表示炉缸内测温热电偶的总数;表示所求解出的第i个测温热 电偶的理论值;IV表示第i个测温热电偶的实际测量值；
[0015] 若误差E<预先设定的误差ε，则输出炉缸内铁水温度，认为此时的炉缸底部温度 等于炉缸内铁水温度;若误差Ε2预先设定的误差ε，则修改炉缸内铁水温度Τιη的假设值，并 将修改后的铁水温度值重新加载到高炉炉缸三维传热模型。
[0016] 所述高炉炉缸三维传热模型为：
[0018]式中，x，y，z分别是空间直角坐标系的三个方向；kx、ky、kz分别为x，y，z方向上的导 热系数；0_表示求偏导数；&、.％_、&分别表示在x、y、z方向上的偏导数；
表示在温度 T对X的偏导数；
表示在温度T对y的偏导数；
表示在温度T对z的偏导数。
[0019] 在步骤4中，将铁水温度1^作为热源加载到高炉炉缸三维传热模型上;其中，边界 条件为，T(X，y，0 ) =Tcmt，TcmJg高炉炉缸的底部温度，即高炉炉缸底部接触空气的外表面温 度;T(x，y，zo)=Tin，z=ZQ指高炉炉缸内表面接触铁水位置的纵坐标，Tin指铁水的温度;X、y 分别为空间直角坐标系的横轴坐标和纵轴坐标。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：无需采用在高炉外部测量的传统测温方 法，减小测量误差，实现实时测量。
【附图说明】
[0021 ]图1为高炉炉缸底部的简单示意图。
[0022]图2为本发明方法的流程图。
[0023]附图标号：101-铁水、102-测温热电偶、103-温度传感器。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明做进一步说明：
[0025] 如图1所示，假设炉缸的耐火砖层数为4层，其实际炉缸中并非只有4层。
[0026]耐火砖上部为铁水101，在每层耐火砖中分布测温热电偶102,在最下层耐火砖的 底部安装温度传感器103。可通过预估计高炉炉缸内铁水101的温度，作为传热的热源，可以 通过分布在耐火砖中的测温热电偶测量其所在位置的高炉炉缸温度，由于测温热电偶位于 耐火砖中，所以，其测量的实质为耐火砖层的高炉炉缸温度，还可通过温度传感器测量与炉 缸底部接触的空气的温度。
[0027]考虑到现场操作有许多不确定因素，高炉内部环境和外部环境都非常复杂，测温 热电偶和温度传感器也可能受到损坏而导致测量不准，所以，在获得测温热电偶和温度传 感器测量得到的温度数据后，可以对这些温度数据进行预处理，对其中的异常数据进行修 正或者删除，保留的温度数据用于后续建立高炉炉缸内铁水温度的测量。
[0028] 如图2所示，本发明方法的步骤如下：
[0029] 步骤1，获取高炉炉缸结构的具体几何参数，利用几何参数在电脑软件里搭建高炉 炉缸三维传热模型，并将耐火材料中各个测温热电偶所处的位置设置成各个关键点；
[0030] 步骤2,获取高炉炉缸中每层耐火材料的