一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法技术

本发明专利技术提供了一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法，涉及高炉冶炼技术领域，包括如下步骤：S1、获取目标高炉内碱金属浓度与焦炭指标的关系，所述高炉内碱金属包括K和Na；S2、计算高炉内碱金属浓度；采集目标高炉的碱金属入炉负荷、铁水日产量与焦炭日消耗量，计算得到近期高炉内形成的碱金属蒸汽浓度；S3、计算富碱焦炭孔隙率及结构强度；本发明专利技术方法有助于高炉现场操作人员通过监控高炉碱金属负荷数据直接计算高炉上部的焦炭孔隙率，同时有利于及时发现焦炭性能异常以采取必要措施稳定炉况，减少不必要波动及事故发生。减少不必要波动及事故发生。减少不必要波动及事故发生。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法


[0001]本专利技术涉及高炉冶炼
，具体而言，尤其涉及一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法。

技术介绍

[0002]高炉是当前对铁氧化物还原最高效的工艺设备、炼钢工艺原材料的主要生产者，如在生产过程中出现问题，会延误和影响整个生产工艺的正常进行。理论研究和高炉解剖调查表明，碱金属在高炉内的不同温度区间产生循环富集，不仅影响入炉原燃料的冶金性能，还对高炉的顺行和炉衬寿命造成危害。焦炭作为高炉炼铁所用重要的原燃料之一，不仅在高炉起还原剂、发热剂作用，还承担料柱骨架作用。为使高炉操作达到较好的技术经济指标，冶炼用焦炭(冶金焦)必须具有适当的化学性质和物理性质，包括冶炼过程中的热态性质。但是由于在实际的生产过程中高炉内部是高温度、高压力、密闭复杂并且恶劣的环境，冶金过程很难进行实时的监测，因此，有必要及时对高炉富碱条件下的原燃料性能进行评估，以帮助现场操作人员评估高炉内原燃料质量。
[0003]然而，目前国内外针对高炉内焦炭富碱后质量变化的研究较少，且实用性差。同时高钛型高炉由于TiC、TiN、Ti(C,N)的存在，渣铁分离比普通高炉更为困难，受异常炉况的影响更大，而目前针对高炉内富碱焦炭孔隙率及结构强度变化的计算方法也较少，因此本专利技术开发了一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法，基于所研究高炉碱金属负荷数据即可快速计算高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度，达到简单、高效判定高炉内焦炭性能指标的目的。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法，包括如下步骤：
[0007]S1、获取目标高炉内碱金属浓度与焦炭指标的关系，所述高炉内碱金属包括K和Na；
[0008]S11、取目标高炉的焦炭原始样品，利用高温气相吸附法制备富碱焦炭；
[0009]S12、测定富碱焦炭的焦炭孔隙率及结构强度，得到试验碱金属浓度、试验焦炭孔隙率与试验结构强度；
[0010]S13、根据不同试验碱金属浓度数据与试验焦炭孔隙率、试验结构强度的关系，分别得出焦炭孔隙率与不同碱金属浓度的关系式、结构强度与不同碱金属浓度的关系式；
[0011]S2、计算高炉内碱金属浓度；
[0012]采集目标高炉的碱金属入炉负荷、铁水日产量与焦炭日消耗量，计算得到近期高炉内形成的碱金属蒸汽浓度；
[0013]S3、计算富碱焦炭孔隙率及结构强度；
[0014]将所述目标高炉内形成的碱金属蒸汽浓度带入至焦炭孔隙率与不同碱金属浓度的关系式中，得到目标高炉内富碱焦炭的孔隙率；
[0015]将所述目标高炉内形成的碱金属蒸汽浓度带入至结构强度与不同碱金属浓度的关系式中，得到目标高炉内富碱焦炭的结构强度。
[0016]进一步地，所述高温气相吸附法包括：
[0017]采用竖式电阻炉，在1300℃高温惰性气氛下，由无水碳酸钾或无水碳酸钠和碳粉发生还原反应生成钾或钠蒸汽，用于熏蒸一定量的焦炭球1小时，得到富碱焦炭。
[0018]进一步地，采用图像识别法测定富碱焦炭的焦炭孔隙率，包括如下步骤：
[0019]取富碱焦炭，将富碱焦炭镶样后从中间剖切开，经磨样、抛光后，用光学显微镜对整个断面拍照，从而获取完整的富碱焦炭内部剖面图片；
[0020]图片预处理，先将富碱焦炭内部剖面图片由彩色图像转换成灰度图，删除图像中外部无关区域的像素点，仅保留焦炭材料及其内部区域的像素点，得到预处理后图片；
[0021]读取预处理后图片的像素点总数pix
all
；
[0022]根据预处理后图片的灰度梯度，调整到使图片清晰的阀值，标记焦炭剖面所有内部孔隙所在的区域为红色；
[0023]读取红色区域像素点数pix
red
；
[0024]计算焦炭孔隙率ε，计算公式为：ε＝pix
red
/pix
all
×
100％。
[0025]进一步地，富碱焦炭的结构强度计算方法为：
[0026]记录制备富碱焦炭实验前的焦炭质量M
f
；
[0027]实验结束后，清除脱落的焦炭碎渣，称量剩余的富碱焦炭质量M
b
；
[0028]计算富碱焦炭结构强度，计算公式为：P＝M
b
/M
f
×
100％。
[0029]进一步地，高炉内形成的碱金属蒸汽浓度的计算公式为：
[0030][0031][0032]其中：L
K
表示碱金属K入炉负荷，L
Na
表示碱金属Na入炉负荷，n
K
表示碱金属K在目标高炉内的循环富集倍数，n
Na
表示碱金属Na在目标高炉内的循环富集倍数，M
Fe
表示铁水日产量，M
C
表示焦炭日消耗量。
[0033]本专利技术还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行上述任一项的高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法。
[0034]本专利技术还提供了一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器通过所述计算机程序运行执行上述任一项的高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法。
[0035]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0036]本专利技术建立了一种新方法，可以利用高炉内碱负荷数据及其它生产数据经过简单计算就能较为准确地计算高炉内富碱焦炭的孔隙率及结构强度，以辅助现场操作者判断炉况，简单、高效、实用，且适用于高钛型高炉。
[0037]基于上述理由本专利技术可在高炉冶炼等领域广泛推广。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为本专利技术判定逻辑图。
具体实施方式
[0040]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0041]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取目标高炉内碱金属浓度与焦炭指标的关系，所述高炉内碱金属包括K和Na；S11、取目标高炉的焦炭原始样品，利用高温气相吸附法制备富碱焦炭；S12、测定富碱焦炭的焦炭孔隙率及结构强度，得到试验碱金属浓度、试验焦炭孔隙率与试验结构强度；S13、根据不同试验碱金属浓度数据与试验焦炭孔隙率、试验结构强度的关系，分别得出焦炭孔隙率与不同碱金属浓度的关系式、结构强度与不同碱金属浓度的关系式；S2、计算高炉内碱金属浓度；采集目标高炉的碱金属入炉负荷、铁水日产量与焦炭日消耗量，计算得到近期高炉内形成的碱金属蒸汽浓度；S3、计算富碱焦炭孔隙率及结构强度；将所述目标高炉内形成的碱金属蒸汽浓度带入至焦炭孔隙率与不同碱金属浓度的关系式中，得到目标高炉内富碱焦炭的孔隙率；将所述目标高炉内形成的碱金属蒸汽浓度带入至结构强度与不同碱金属浓度的关系式中，得到目标高炉内富碱焦炭的结构强度。2.根据权利要求1所述的高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法，其特征在于，所述高温气相吸附法包括：采用竖式电阻炉，在1300℃高温惰性气氛下，由无水碳酸钾或无水碳酸钠和碳粉发生还原反应生成钾或钠蒸汽，用于熏蒸一定量的焦炭球1小时，得到富碱焦炭。3.根据权利要求2所述的高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法，其特征在于，采用图像识别法测定富碱焦炭的焦炭孔隙率，包括如下步骤：取富碱焦炭，将富碱焦炭镶样后从中间剖切开，经磨样、抛光后，用光学显微镜对整个断面拍照，从而获取完整的富碱焦炭内部剖面图片；图片预处理，先将富碱焦炭内部剖面图片由彩色图像转换成灰度图，删除图像中外部无关区域的像素点，仅保留焦炭材料及其内部区域的像素点，得到预处理后图片；读取预处理后图片的像素点总数pix
all
；根据预处理后...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓森，饶家庭，郑魁，朱凤湘，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：