高效快速低成本高炉炉缸取样方法、系统、设备及终端与流程

本发明属于高炉炉缸取样，尤其涉及一种高效快速低成本高炉炉缸取样方法、系统、设备及终端。

背景技术：

1、目前，高炉炼铁生产过程大型化、连续化的特点，使高炉破损的机理错综复杂，不同原燃料条件、操作条件和装备水平的高炉破损机理也不尽相同。探索和研究分析高炉内衬的侵蚀情况及破损机理，为后期在大修或新建高炉时，针对其特点采取行之有效的技术措施，选取先进合理的高炉长寿设计、高效可靠的炉体冷却技术和耐火材料提供依据。

2、高炉炉缸通常采用陶瓷杯+碳砖的组合方式，炉壁碳砖采用石墨碳砖、半石墨碳砖、微孔碳砖以及高热压小碳砖等；陶瓷杯采用刚玉莫来石砖、棕刚玉砖、微孔刚玉砖等材质。由于陶瓷杯具有耐磨损、抗腐蚀及低导热性等优势，一般将其作为炉缸内层的工作层，用于防止炉渣侵蚀、铁水冲刷炉墙，同时起到保温的作用。碳砖导热性能好，能够快速将热量传输出去，与陶瓷杯配合使用，可保证炉缸炉型和延长高炉寿命。但是由于炉缸部位工作环境复杂，长期处于高温、高压、物理化学侵蚀，在一代高炉生产后期，陶瓷杯几乎被消耗殆尽，炉缸耐火材料也被大量侵蚀，如果不及时进行大修处理，极有可能被烧穿，给生产带来极大的安全隐患。

3、以往，在大修时为了深入了解高炉内衬侵蚀情况，通常会在停炉过程中进行炉缸侵蚀调查，其主要方法是采用经验和肉眼观察判断炉缸的侵蚀情况，以及无指向性的钻取大量的砖样、渣样进行化学分析和微观分析来了解炉缸破损的原因和机理，这种方法不仅耗费大量的人力和物力，而且花费时间长，成本高。因此，亟需设计一种新的高效快速低成本高炉炉缸取样方法。

4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前对于高炉炉缸破损调查取样的方法存在费时、费力、费用高等问题，在使用传统调查取样的方法时，全部取样花费时间长，影响高炉大修速率，并且数量大，分析费用多，且取出的样品大多没有代表性或后期对取得的样品进行大量重复性分析，无针对性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高效快速低成本高炉炉缸取样方法、系统、设备及终端，尤其涉及一种基于大数据驱动数学模型的高效快速低成本高炉炉缸取样方法、系统、介质、设备及终端。

2、本发明是这样实现的，一种高效快速低成本高炉炉缸取样方法，高效快速低成本高炉炉缸取样方法包括：输入炉型耐材属性与炉结构；构建高炉专家系统炉缸侵蚀数学模型；输入数据，并计算炉缸温度分布；判断是否符合高炉侵蚀生产实际，若不符合实际，则限定条件并计算炉缸温度分布；若符合实际，则确定侵蚀情况；选取重点考察区域，并判断专家分析是否合理，若专家分析不合理，则返回重点考察区域选取步骤；若专家分析合理，则进行调查取样。

3、进一步，高效快速低成本高炉炉缸取样方法包括以下步骤：

4、步骤一，根据调查高炉炉型的热电偶分布、冷却壁材质及位置、砌筑耐火材料材质和分布信息，建立高炉专家系统炉缸侵蚀数学模型；

5、步骤二，将调查高炉在生产期大于2年的数据，尤其是停炉前的有关生产数据、检测数据和操作数据接入至高炉专家系统炉缸侵蚀数学模型；

6、步骤三，利用数学模型中的炉缸温度分布计算模型计算炉缸温度分布，并通过数学模型限定条件对已侵蚀的耐火材料与生成的渣铁层进行调整；

7、步骤四，再次通过炉缸温度分布计算模型计算温度分布，通过数学模型限定条件对模型进行调整，进行多次循环迭代计算，直到数学模型收敛要求或达到炉缸侵蚀的实际情况；

8、步骤五，根据绘制的炉缸炉底全方位的侵蚀轮廓线，判断炉缸象脚侵蚀区域并作为重点考察区域，计算重点考察区域侵蚀程度的峰值与谷值；

9、步骤六，选取炉缸炉底侵蚀程度最严重和侵蚀最轻的方位，再选取具有代表性的方位对选取的调查方位进行确认，实现调查时的测量和取样工作。

10、进一步，步骤三中的利用调查高炉生产期的数据计算得到炉缸炉底侵蚀轮廓线与渣铁层位置，还包括得到高炉操作者或炼铁专家进行分析和确认。

11、进一步，步骤六中的侵蚀程度是指高炉炉缸炉底耐火材料剩余部分的数量，包括接触渣铁部位的耐火材料内壁到接触冷却设备部位的耐火材料外壁的距离，侵蚀程度越重，则耐火材料内壁到耐火材料外壁的距离越小。

12、进一步，步骤六中，优先选取炉缸炉底侵蚀程度最严重和侵蚀最轻的方位并进行重点调查和取样分析；对炉缸炉底侵蚀最严重和最轻的两个方位的炭砖取样进行宏观和微观的对比分析，确定炉缸炉底侵蚀的因素和机理。

13、进一步，步骤六中，取样是指对已选取的方位截面上，选取固定标高上的渣样或炭砖样，对不在固定标高的炭砖上存在明显异常的渣样或炭砖进行取样，同时对不在选取方位截面上的异常渣样或炭砖样进行取样；

14、其中，明显异常渣样或炭砖包括炭砖能肉眼可见渣/铁侵蚀到内部、炭砖热面有结晶体、炭砖有明显粉化现象以及炭砖表面有较软金属色物质。

15、本发明的另一目的在于提供一种应用所述的高效快速低成本高炉炉缸取样方法的高效快速低成本高炉炉缸取样系统，高效快速低成本高炉炉缸取样系统包括：

16、构建模块，用于根据调查高炉炉型的热电偶分布、冷却壁材质及位置、砌筑耐火材料材质和分布信息，建立高炉专家系统炉缸侵蚀数学模型；

17、数据输入模块，用于将调查高炉在生产期大于2年的数据，包括停炉前的生产数据、检测数据和操作数据接入高炉专家系统炉缸侵蚀数学模型；

18、温度分布计算模块，用于利用炉缸温度分布计算模型计算炉缸温度分布，通过数学模型限定条件对已侵蚀的耐火材料与生成的渣铁层进行调整；

19、循环迭代模块，用于通过数学模型限定条件对模型进行调整，进行多次循环迭代计算，直到数学模型收敛要求或达到炉缸侵蚀的实际情况；

20、重点考察区域确定模块，用于根据绘制的炉缸炉底全方位侵蚀轮廓线判断炉缸象脚侵蚀区域并作为重点考察区域同时计算侵蚀程度的峰值与谷值；

21、高炉炉缸取样模块，用于选取炉缸炉底侵蚀程度最严重和最轻的方位，再选取具有代表性的方位对选取的调查方位进行确认，实现调查测量和取样。

22、本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的高效快速低成本高炉炉缸取样方法的步骤。

23、本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的高效快速低成本高炉炉缸取样方法的步骤。

24、本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，信息数据处理终端用于实现所述的高效快速低成本高炉炉缸取样系统。

25、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

26、第一，本发明的基于大数据驱动数学模型的高效快速低成本高炉炉缸取样方法，首先利用所调查高炉工作期的生产数据、炉型、耐火材料和冷却壁材质、操作条件等信息，通过数字模型对该高炉炉缸多个方向的侵蚀轮廓线进行绘制，获得炉缸内部耐火材料侵蚀程度强或弱，最终确定几个比较有代表性的方位，在大修停炉过程中重点考察，并进行测量、取样等工作，可大大降低测量范围和取样数量，减少人工工作量和取样耗材的消耗，降低调查分析和样品分析成本。

27、本发明的方法运用了高炉专家系统炉缸侵蚀数学模型进行分析，可以在停炉调查前了解全高炉炉缸炉底的侵蚀状况，用于指导破损调查时的取样，使得取样工作具有指向性，所取样品具有代表性，提高工作效率，提高实用性，克服传统高炉调查取样过程中无目的重复性工作，解决费时、费力、费用高等问题；根据以往高炉调查取样分析的经验，大多数取样结果基本相似，对高炉炉缸炉底侵蚀原因和机理分析价值不大，本发明所取得样品具有代表性，并大量减少了取样数量，对高炉炉缸炉底侵蚀原因和机理分析同样具有很高的价值。

28、第二，本发明的破损取样方法利用调查高炉生产期间的有关信息，如热电偶分布、冶炼强度、冷却强度、操作制度等，通过高炉专家系统炉缸侵蚀数学模型预测出高炉的侵蚀情况，绘制出全方位的侵蚀轮廓线；根据绘制的全方位的侵蚀轮廓线确定典型的有代表性的方位，指导高炉破损调查时选取有意义的样品。

29、本发明采用的基于大数据驱动数学模型的取样方法，具有计算速度快、数据可靠，为破损调查提供了一种高效快速低成本高炉炉缸取样的方法，克服了取样分析过程中无目的重复性工作，解决了费时、费力、费用高等问题。

30、第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

31、(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

32、高炉一代炉龄结束后，对炉缸的调查为下一代高炉的设计有指导性建议。本专利提供一种节约调查成本的方法，为高炉生产提供了经济效益与时间成本。

33、(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：

34、传统的调查取样方法为炉缸各个部位全部取样，本专利中基于高炉炉缸侵蚀系统与高炉专家系统，时间与费用被大量缩减，使高炉快速投产。

35、(3)本发明的技术方案是否解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：

36、借用cfd数值模拟研究，避免了盲目取样，提供适合施工与取样的方法，大大节省了耗时及开销，缩短研究周期。

37、(4)本发明的技术方案是否克服了技术偏见：

38、本技术方案克服了现有取样技术仍不能有效节约成本的问题。