關(guān)于高爐爐體破損調(diào)查情況介紹

1、序號(hào)破損現(xiàn)象原因分析對(duì)策1爐身磚襯全部脫落或磨損，起磚襯保護(hù)作用的是支梁式水箱和鑲磚冷卻壁支梁式水箱對(duì)爐身部的磚襯支撐不牢；爐內(nèi)機(jī)械磨損較大，還存在高溫熔蝕改進(jìn)冷卻器的結(jié)構(gòu)和形式，改善操作2支梁式水箱與鑲磚冷卻壁交界處形成一個(gè)環(huán)形大爐瘤操作不穩(wěn)、波動(dòng)大，造成軟融帶位置上下移動(dòng)，因涼熱交替而形成爐瘤。從爐瘤顯微結(jié)構(gòu)(反光下放大100倍)可見(jiàn)，該爐瘤為初渣與金屬鐵的混合物穩(wěn)定操作3鑲磚冷卻壁比其所鑲的磚侵蝕更嚴(yán)重，說(shuō)明爐身中下部存在高溫熔蝕現(xiàn)象爐身部溫度偏高，冷卻強(qiáng)度不夠調(diào)整冷卻制度4爐身中下部在圓周方向上侵蝕明顯不均衡。爐子軸線發(fā)生偏移煤氣流分布不均勻，風(fēng)口直徑和長(zhǎng)度變化過(guò)于頻繁穩(wěn)定操作，維持合

2、理煤氣流分布；不輕易改變風(fēng)口大小5爐底存有大量石墨化沉積碳，沉積碳下是渣皮，再下是爐底襯磚強(qiáng)化冶煉，提高熱風(fēng)壓力，有利于析出石墨碳，形成渣皮保護(hù)層合理強(qiáng)化，綜合考慮強(qiáng)化、順行和長(zhǎng)壽的關(guān)系6爐底磚縫過(guò)大，有的甚至達(dá)到80 mm寬，從而造成鐵水深滲，石墨化嚴(yán)重，極大影響了爐底壽命爐底砌筑質(zhì)量不好加強(qiáng)砌爐檢查，提高砌爐質(zhì)量7爐缸爐底處存在“異常侵蝕”，沿圓周方向，爐底侵蝕不均勻，個(gè)別處已侵蝕到光面冷卻壁，爐子僅以石墨碳維持工作出鐵環(huán)流的沖刷和堿金屬的脆化作用改變材質(zhì)，提高抗沖刷能力；設(shè)法使?fàn)t缸爐底的碳磚避開(kāi)800900 的溫度區(qū)域，可采用陶瓷杯8鑲磚冷卻壁和光面冷卻壁斷裂現(xiàn)象嚴(yán)重冷卻水在冷卻壁中結(jié)垢

3、，最后被堵死，造成冷卻壁冷卻不均，產(chǎn)生應(yīng)力而斷裂改善水質(zhì)，最好采用軟水(費(fèi)用較高)1.2改善措施根據(jù)以上分析，為改善高爐襯磚的工作狀況，使該300 m3高爐通過(guò)中修達(dá)到內(nèi)襯更能適應(yīng)高爐強(qiáng)化冶煉條件下長(zhǎng)壽的要求，在爐型及爐體結(jié)構(gòu)不變的前提下，爐底、爐缸采用“低氣孔率自焙碳磚復(fù)合棕剛玉陶瓷砌體”復(fù)合爐襯，并加強(qiáng)砌爐質(zhì)量的監(jiān)督檢查工作；在爐身部位改用能較好支撐襯磚的扁水箱取代支梁式水箱，以加強(qiáng)對(duì)爐身部位磚襯的保護(hù)；增設(shè)溫度檢測(cè)元件，開(kāi)發(fā)、應(yīng)用爐體狀態(tài)模型。中修時(shí)，對(duì)該高爐的檢測(cè)元件做了必要的增設(shè)，其中用于檢測(cè)爐襯狀態(tài)的測(cè)溫元件為配合爐體狀態(tài)模型的建立，相對(duì)增設(shè)較多。在整個(gè)高爐的襯磚部埋設(shè)了52點(diǎn)熱電

4、偶：爐身24點(diǎn)、爐腰224點(diǎn)、爐缸224點(diǎn)、爐底25點(diǎn)、爐底底層1點(diǎn)、爐基1點(diǎn)。 2爐體狀態(tài)模型的建立2.1模型結(jié)構(gòu)基于以上對(duì)高爐磚襯破損狀況的調(diào)查分析，爐襯破損較嚴(yán)重的部位主要是爐身中下部和爐缸爐底。為此，本爐體狀態(tài)模型設(shè)有兩個(gè)判斷子模型，分別用于爐墻結(jié)厚與侵蝕的判斷以及爐底侵蝕曲線的推定，其中爐墻狀態(tài)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進(jìn)行推斷，爐底狀態(tài)采用有限元法進(jìn)行計(jì)算推理。本模型還設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)化操作知識(shí)庫(kù)以用于對(duì)高爐操作進(jìn)行指導(dǎo)。模型結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖 1爐體狀態(tài)模型的結(jié)構(gòu)Fig.1Structure of furnace lining condition model2.2侵蝕判斷(1) 爐墻結(jié)厚與侵蝕的

5、判斷高爐過(guò)程控制模型，無(wú)論是數(shù)學(xué)模型還是知識(shí)模型，其運(yùn)行的前提是必須有可供處理的信息(數(shù)據(jù))，而這些信息多是由檢測(cè)傳感器提供的，為此，高爐過(guò)程控制在很大程度上受檢測(cè)條件的限制。對(duì)于安鋼2號(hào)高爐而言，由于檢測(cè)元件的限制，爐墻的侵蝕(或結(jié)厚)狀態(tài)不能直接測(cè)出、不能簡(jiǎn)單通過(guò)計(jì)算熱流強(qiáng)度而推知，因此，本模型在計(jì)算熱流強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，綜合考慮其它有關(guān)操作參數(shù)，如順行狀況、下料情況、風(fēng)壓與風(fēng)量關(guān)系等，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的方式對(duì)爐墻侵蝕(或結(jié)厚)趨勢(shì)作出預(yù)報(bào)或判斷?；谕评砭W(wǎng)絡(luò)與連接網(wǎng)絡(luò)的可轉(zhuǎn)換性、可信度與權(quán)值的等價(jià)性2，本研究首先在高爐冶煉原理與操作實(shí)踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)各影響參數(shù)，建立爐墻結(jié)厚與侵蝕的推理網(wǎng)

6、絡(luò)(圖2)，然后將推理網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成等效的連接網(wǎng)絡(luò)，從而構(gòu)造成誤差反向轉(zhuǎn)播網(wǎng)絡(luò)(BP網(wǎng)絡(luò))(圖3)，再采用BP網(wǎng)的學(xué)習(xí)算法得到連接網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值矩陣，它等價(jià)于推理網(wǎng)絡(luò)的可信度矩陣，這樣用大量的神經(jīng)元及連接權(quán)值表達(dá)了用于爐墻侵蝕推斷的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。系統(tǒng)運(yùn)行前，必須用已存的模式對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線學(xué)習(xí)，把各專家經(jīng)驗(yàn)中判斷爐墻侵蝕結(jié)厚的典型爐況實(shí)例存儲(chǔ)起來(lái)，并且把相似模式的爐況特征提取出來(lái)，分布到連接權(quán)上，通過(guò)這種訓(xùn)練使系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握推理判斷知識(shí)。運(yùn)行時(shí)通過(guò)輸入信息與已存儲(chǔ)的各類別特征信息的相似性比較而判斷出高爐爐墻的侵蝕或結(jié)厚狀況；同時(shí)通過(guò)權(quán)值矩陣(即等價(jià)的可信度矩陣)對(duì)系統(tǒng)的推理作出相應(yīng)解釋。圖 2爐墻狀態(tài)的

7、推理網(wǎng)絡(luò)Fig.2Inference network for furnace lining condition圖 3用于爐墻狀態(tài)推斷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.3Neural network for inferring furnace lining condition(2) 爐底侵蝕曲線的推定爐底所受的破壞作用是非常復(fù)雜的，一般取爐底1150 等溫線作為爐底的準(zhǔn)侵蝕曲線(侵蝕參考線)。對(duì)爐底侵蝕曲線的推斷主要是基于爐缸爐底處熱電偶的檢測(cè)數(shù)據(jù)。本模型針對(duì)陶瓷杯綜合爐底采用有限元法對(duì)爐缸爐底處熱電偶所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，得出1150 等溫線的位置和形狀，從而推定出爐缸爐底的侵蝕參考線3。2.3操作指導(dǎo)精

8、心操作，維護(hù)合理的操作爐型。這不僅要求及時(shí)準(zhǔn)確地判斷出爐體狀況，而且要及時(shí)合理地調(diào)整操作。為此，本模型還設(shè)有操作指導(dǎo)模塊，因而具有操作指導(dǎo)功能。該操作指導(dǎo)模塊根據(jù)對(duì)爐體狀況推斷的結(jié)果，通過(guò)調(diào)用知識(shí)庫(kù)中的操作知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，這些操作知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)是專家們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐操作中提煉總結(jié)出的精華，并被系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。因此，該知識(shí)庫(kù)又稱為標(biāo)準(zhǔn)化操作知識(shí)庫(kù)。該知識(shí)庫(kù)的建立，一方面有利于操作知識(shí)的不斷積累和保存，另一方面又統(tǒng)一了操作，使操作更加穩(wěn)定順行。3爐體狀態(tài)模型的應(yīng)用爐體狀態(tài)模型的運(yùn)行，可以預(yù)測(cè)和判斷爐墻的侵蝕或結(jié)厚狀況；還可以計(jì)算出爐缸爐底1150 等溫線的位置和形狀，從而了解爐缸爐底的侵蝕情況。系統(tǒng)通過(guò)簡(jiǎn)明

9、的圖表和直觀的畫(huà)面將爐體狀況顯示在CRT上，為操作者進(jìn)行合理操作提供直觀有益的信息。由于爐缸爐底的侵蝕是一個(gè)較為緩慢的過(guò)程，所以，系統(tǒng)對(duì)爐體狀態(tài)的計(jì)算和預(yù)報(bào)不定期進(jìn)行。但操作者可隨時(shí)調(diào)用系統(tǒng)中爐體狀態(tài)模型來(lái)計(jì)算和觀察爐體的破損情況。3.1爐墻侵蝕與結(jié)厚模型的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果高爐爐墻結(jié)厚是安鋼高爐近兩年來(lái)發(fā)生較頻繁的爐內(nèi)失常現(xiàn)象，本模型(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng))的在線使用為爐墻結(jié)厚與侵蝕的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)與及時(shí)處理提供了極大的幫助。特別是1996年8月份因一場(chǎng)大雨致使高爐突然無(wú)計(jì)劃休風(fēng)，原燃料質(zhì)量大幅度波動(dòng)，加上高爐操作調(diào)整不及時(shí)等原因，造成高爐爐身中部大面積結(jié)厚。為此，本專家系統(tǒng)給予了及時(shí)推斷，并兩次預(yù)報(bào)結(jié)厚。

10、煉鐵廠1996年9月3日通過(guò)休風(fēng)降料面進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)爐身中部確實(shí)結(jié)厚，最厚部位在500 mm左右，隨后煉鐵廠采取了輕負(fù)荷、倒裝、加瑩石熱洗等措施。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的處理，爐況基本恢復(fù)正常。3.2爐底侵蝕與結(jié)厚模型的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果模型經(jīng)過(guò)在線運(yùn)行，其結(jié)果表明，模型預(yù)測(cè)的1150 等溫線和由經(jīng)驗(yàn)得到的侵蝕線基本吻合。特別是1995年底，對(duì)爐底侵蝕情況給予準(zhǔn)確預(yù)報(bào)與判斷，為高爐護(hù)爐起到了較好的指導(dǎo)作用。2號(hào)高爐開(kāi)爐后就進(jìn)行強(qiáng)化生產(chǎn)，渣鐵對(duì)爐底爐缸的沖刷比較嚴(yán)重，到1996年2月，爐底溫度上升到1048 ，爐缸下層內(nèi)襯溫度上升到961 ，該高爐1996年34月份采取了每批料加250 kg釩鈦礦的護(hù)爐措施，

11、共用護(hù)爐料150 t。護(hù)爐后爐底溫度降低到1011 ，爐缸下層溫度降低到925 ，保護(hù)了爐底爐缸，護(hù)爐前后系統(tǒng)預(yù)測(cè)的侵蝕情況見(jiàn)圖4(曲線1為護(hù)爐前，曲線2為護(hù)爐后)。由此可以說(shuō)明，根據(jù)此系統(tǒng)可以掌握爐缸爐底的侵蝕狀況，并可據(jù)此制定出保護(hù)爐圖 4護(hù)爐前后爐缸爐底的侵蝕情況Fig.4Erosion line of BF bottom before and after maintenance缸爐底的對(duì)策，最終達(dá)到延長(zhǎng)爐缸爐底壽命的目的。4結(jié)語(yǔ)(1) 通過(guò)對(duì)安鋼2號(hào)高爐爐襯破損的實(shí)際考察，發(fā)現(xiàn)該高爐爐襯破損較為嚴(yán)重的部位是爐身中下部和爐缸爐底。其中爐身中下部主要是因機(jī)械磨損和高溫熔蝕而造成爐墻侵蝕與結(jié)

12、瘤；爐缸爐底則主要是因熱應(yīng)力、環(huán)流沖刷、高溫熔蝕及脆化作用而造成的異常侵蝕，以及因磚縫過(guò)大而引起的磚縫滲鐵現(xiàn)象。為此，應(yīng)穩(wěn)定操作、改善冷卻制度、選用新材質(zhì)耐火磚，并加強(qiáng)爐體的監(jiān)控，以維護(hù)合理的操作爐型。(2) 采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和有限元計(jì)算法建立了爐體狀態(tài)模型，該模型可對(duì)爐墻的侵蝕與結(jié)厚和爐缸爐底的侵蝕狀況進(jìn)行推斷，并通過(guò)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)化操作知識(shí)庫(kù)給出操作指導(dǎo)。通過(guò)系統(tǒng)在線運(yùn)行，該模型準(zhǔn)確、方便、可靠，為高爐操作者及時(shí)了解爐體狀況、維護(hù)合理操作爐型提供了極大幫助。參考文獻(xiàn)1楊尚寶.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高爐專家系統(tǒng)研究.(博士學(xué)位論文).北京：北京科技大學(xué)，1995.3051.2施鴻寶.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用.西安：西安交通大學(xué)出版社，1993.78100.3楊尚寶，楊天鈞，董一誠(chéng).高爐爐缸爐底侵蝕判斷模型.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1995(增).15. DATE M.d.yyyy 9.15.2022 DATE HH:mm DATE M.d.yyyy 9.15.2022 DATE HH:mm 00:47 DATE HH:mm:ss 00:47:44 TIME yy.M.d 22.9.d TIME h時(shí)m