工程技术撒切尔主义
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
53
高炉铁沟主要使用导热系数小、耐侵蚀的耐材砌筑，主要受渣铁冲刷侵蚀，与高炉炉缸侵蚀机理有着很大的相似性，借鉴高炉炉缸侵蚀系统有限元计算方法，使用物理方法在隔热材料外侧敷设网格状单元，网格单元建立的材料选用导热系数稳定、延展性好的铜质材料，在网格单元节点上设置电偶，监测铁沟温度变化和分布，做到对整个铁沟尤其是重点部位的全面监控，进而建立起稳定的二维稳态导热模型，简化铁沟耐材内部温度场计算难度、提高计算精度。 2 1150℃等温线的确定
2.1 二维温度场的确立
通过建立的高炉铁沟侵蚀监测装置，在高炉主沟外侧形成导热良好的网格状表面，因为所使用材料导热系数稳定，可以认为形成了稳定的二维温度场。2.2 计算过程
利用已经形成的二维温度场，采用有限元法计算铁沟外侧网格上个节点的温度。
传热控制方程如下。
012222=∂
∂+∂∂⋅+∂∂T
T x T 式中：为径向距离；为轴向距离。
根据二维温度场特征，则边界条件为第一类边界条件，即
(1)单元的划分和温度场的离散化。
根据有限单元法中单元的划分规则，各三角形单元中任意一点的温度可以离散到单元的3个顶点上，即i T 、j T 和m T 3个温度值表示单元的温度场：
则在求温度场时，可只求离散温度i T 、j T 和m T ，而不必求解连续的温度场。
(2)温度插值函数的构成对于三角形单元有：
金融时报中文r
a x a a T 321++=式中，1a 、2a 和3a 是待定常数，可由节点温度来确定，
则有
利用矩阵求逆的方法可以求出1a 、2a 和
3a 。
(3)变分计算。
单元的温度场离散成只有与i T 、j T 和m T 3个节点温度有关的插值函数，则单元的变分计算为i e T J ∂、j e T J ∂∂和m e T J ∂∂(表示任意单元）。
则有：
解此微分方程，
且令：
则有：
营养点菜师由此可得方程组：
由于温度场已经离散到全部节点上，设区域中有n个节点，已知节点温度的节点数为l，则多元函数为
,
取极值的条件为：
根据各单元对节点的贡献，可以写出:
①作者简介：张作程(1981,2—)，男，汉族，山东东平人，研究生，工程师，研究方向：炼铁。
DOI：10.16660/j k i.1674-098X.2017.21.053
高炉铁沟侵蚀模型构想
①
张作程
（山东钢铁集团日照有限公司 山东日照 276827）
摘 要：在高炉生产中，炉前操作判断铁沟使用情况主要依靠经验，难以做到准确判断，经常因为各种原因，发生主沟局部烧穿、漏铁事故。笔者以铁沟网格状监控装置为基础，使用有限元的方法计算铁沟外侧温度场分布，然后使用两点法计算铁沟内衬径向的温度场，进而根据温度判断侵蚀线的位置，建立铁沟侵蚀模型，实现铁沟侵蚀的自动预警。关键词：高炉 主铁沟 侵蚀模型中图分类号：TF546
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2017)07(c)-0053-02
(下转56页)
. All Rights Reserved.
工程技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
56
St ep3确定权重向量为：
基于AHP法可得到指标的权重如下：
(150
.0097.0209.0033.0063.0081.0147.01=w )047.0037.0042.0094.0通过计算熵值、各指标的偏差
量，可以充分利用决策矩阵提供的信息来修正决策者的先验决定的优先权重，从而形成合理的决策。基于熵值法可得到权重为：
(041.0059.0049.0129.0056.0318.0317.02=w )陈映真
003.0008.0002.0019.0综合权重为：
(0955
.0078.0129.0081.00595.01995.0232.0=w )025.00225.0022.00565.0S tep 4加权标准决策矩阵为：
⎥⎥⎥
⎦⎤⎢⎢
⎢⎣⎡=025.00225.0022.000955.00195.0129.0000232
.0000011.00565.00078.000405.000998.00898.00115.00072.000541.00661.000745.0081.00595.01995.00
x Step5确定正、负理想方案为：
Step 6计算距离及相对贴近度为：247.01=+S ;2674.02=+S ;2253.03=+S 。
2580.01=-S ;1417.02=-S ;2955.03=-S 。
2011山东理综5109.01=e ;3464.02=e ;5674.03=e 。
即3e ≥1e ≥2e ，
故方案3为最佳方案。4 结语
本文充分基于主、客观因素应用A H P 和熵权法来确定轨道交通线网规划中各个指标的权重，规划方案初始决策矩阵的构建采用定量分析，根据评价指标属性值将决策矩阵标准化，基于A H P 法和熵值法计算各个指标的权重，从而构造加权标准化决策矩阵，基于TOP SIS模型来评价城市轨道交通线网
的优劣程度。最后在通过实例研究表明该方法能够为决策者提供科学的决策依据，是一种较为科学实用的评价方法。
参考文献
[1] 秦斌斌.城市轨道交通规划线网评价与建设时序研
究——以南京为例[D].南京：南京信息工程大学,2015.[2] 陈海伟，徐士伟，谢志明.城市轨道交通线网规划实施评估
理论与实践[A].规划60年：成就与挑战——2016中国城市规划年会论文集(05城市交通规划)[C].沈阳：中国城市规划学会、沈阳市人民政府，2016:117-133.
[3] 杜栋，庞庆华.现代综合评价方法与案例精选[M].北京：
清华大学出版社，20
06.
求解上述方程组可求出炉缸炉底的温度分布，从而到1150℃等温线的位置。
3 建立铁沟侵蚀模型
根据计算结果，可以建立起已知的二维温度场，借鉴有限元划分及网格建立方式，选择有限个单元格当成一个温度点，并采用两点法计算铁沟此部位1150℃侵蚀线的位置，得到该部位残余内衬厚度，从而形成铁沟侵蚀面。根据铁沟内衬使用耐材材质的不同，将内衬分为永久层和工作层两个部分，铁沟的维护、修筑都在工作层进行，铁沟侵蚀面应控制在工作层内。分别将永久层和工作层传热认为是一维稳态传热过程，得到传热控制方程。
传热
控制方程：
式中：
为铁沟外表面热流密度；
1为铁沟工作层的导热系数； 2
为铁沟永久层的导热系数；
1
为永久层与工作层交界面的温度；
h ∆为铁沟工作层残余厚度(m m)；
1h 为铁沟永久层(m m)。
根据计算出的铁沟残余厚度，结合高炉铁沟结构，即可建立高炉铁沟侵蚀模型。
4 结语
通过设置的高炉铁沟侵蚀监测装置，使铁沟外侧表面形成一个稳定的二维温度场，采用有限元的方法计算出铁沟外侧二维温度场分布，然后利用两点法计算铁沟内衬径向温度分布，确定1150℃侵蚀线的位置，进而结合高炉铁沟内衬结构建立侵蚀模型。此种方法不使用三维建模，使用两点法计算铁沟耐材残余厚度，计算量小，直观表现出铁沟的侵蚀情况，可实现铁沟侵蚀的自动预警，提高高炉生产的安全性。
参考文献
[1] 芶毅，张作程.高炉铁沟侵蚀监测装置的构建与开发[J].山
东冶金,2016(5):57-58.
科技创新导报[2] 赵宏博，程树森，霍守锋.高炉炉缸炉底温度场及异常侵蚀
在线监测诊断系统[J].钢铁,2010(5):11-16.
[3] 张作程，刘德楼，栾吉益.济钢2号1750m～3高炉炉缸炉底
侵蚀模型的应用[J].炼铁,2009(5):23-26.
(上接53页)
. All Rights Reserved.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议