基于有限元的高炉炉衬侵蚀的分析方法

摘要

高炉炉衬的侵蚀状况对于高炉的寿命和高炉生产的安全与效率都具有重要的意义。本文以高炉炉衬热侵蚀预测分析系统的研究与开发为背景,在对高炉炉衬热侵蚀分析中将高炉炉衬侵蚀问题归结为二维稳态热传导的问题,进行研究并运用有限元法进行分析,设计了侵蚀曲线的校正方法,达到了对高炉侵蚀状况进行检测和预警的目的。
　　 本文将分析方法分解为正问题和反问题两个方面。正问题即先假设一条侵蚀曲线,运用有限元法计算出高炉剖面的刚度矩阵和散热矩阵,进而可计算出高炉炉衬各点的温度。在对高炉剖面离散化的过程中,本文提出了适用于任意三角形的Delaunay三角剖分改进算法,该算法不仅很好地解决了剖分问题,而且达到了o(n·logn)的算法复杂度。
　　 反问题即将正问题中计算出的热电偶的计算温度与实际温度进行比较,不断校正假设的侵蚀曲线,直到达到合理的误差范围之内,这样就可以认定该曲线即为高炉当前的侵蚀曲线。在校正过程中,本文采用了粗调与微调相结合的方式,很好地完成了校正的工作,而且缩短了校正的时间。
　　 本文将上述分析方法用软件加以实现,并将该软件运用到国内某些高炉的生产数据分析中,通过对结果和数据进行分析计算,验证了该算法的稳定性、有效性和可靠性。对实际数据和人工数据的计算结果表明,本文提出的分析方法是可行可靠的。