專利名稱：高爐爐缸爐底死鐵層縱截面的解剖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐爐缸爐底死鐵層縱截面的解剖方法，屬煉鐵技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高爐是冶金生產(chǎn)過程中關(guān)鍵一環(huán)，國內(nèi)外不斷對其進行深入研究。盡管冶金物理 化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科和計算機仿真技術(shù)得到長足發(fā)展，但高爐冶煉過程仍是 一個黑匣子，主要依靠經(jīng)驗來操作。基于此，國外對許多大型高爐進行了解剖研究，這種通 過停爐和拆爐的方法來認(rèn)識高爐內(nèi)部狀況的方法得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)對于高爐解剖的研究 工作較少，尤其是對大型高爐解剖的研究尚在起步階段。高爐爐缸爐底是高爐冶煉過程中 的重要部位，各種高溫氣體和渣鐵水在該處匯集，發(fā)生各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理變化，是 高爐穩(wěn)定順行和長壽高效的關(guān)鍵因素，因此，在高爐解剖過程中，對爐缸爐底進行解剖是重 點之一。 高爐爐缸爐底在解剖前需要進行合理冷卻，以最大限度的保真高爐冶煉過程中的 現(xiàn)象。爐缸爐底冷卻后，大量的液態(tài)爐渣、液態(tài)鐵水及渣鐵水內(nèi)夾雜的焦炭被迅速冷凝固 化，形成一個外形不規(guī)整、質(zhì)地堅硬的渣鐵混合物整體即死鐵層，其內(nèi)部的化學(xué)成分分布， 渣鐵分布，元素偏析現(xiàn)象等難以進行觀察和研究。 國內(nèi)外傳統(tǒng)的爐缸爐底解剖方法是鉆孔洞取樣法，即在爐缸爐底冷卻后形成死鐵 層，在死鐵層的局部位置進行鉆孔洞，并保存鉆孔洞內(nèi)的樣品。這種研究方法的優(yōu)點是簡 便，但是通過鉆孔洞獲得的樣品是爐缸爐底局部區(qū)域的樣品，用局部區(qū)域樣品的化學(xué)成分 分布，渣鐵分布，元素偏析現(xiàn)象說明整個爐缸爐底的現(xiàn)象是不科學(xué)、不全面的。并且，在取樣 過程中，取樣設(shè)備與爐缸爐底混合物間發(fā)生的急劇摩擦必將產(chǎn)生高溫，高溫將伴隨元素的 再氧化、擴散，改變了爐缸爐底死鐵層原始的化學(xué)成分分布、元素偏析等。這些都不利于真 實地反應(yīng)爐缸爐底死鐵層的狀況，甚至偏離實際情況，誤導(dǎo)科研工作。期刊〈煉鐵 > 第24 巻第2期、2005年4月、21-24頁刊登了作者朱遠(yuǎn)星所寫的文章"關(guān)于高爐死鐵層深度的計 算方法"，其中對高爐死鐵層深度的計算公式進行了探討，并得出死鐵層深度應(yīng)與高爐有效 高度相關(guān)的結(jié)論。沒有涉及對死鐵層的解剖過程及觀察和分析研究。 科學(xué)的研究方法是通過特殊的辦法，使死鐵層的縱截面完全裸露，進而才能全面 地觀測、研究死鐵層的化學(xué)成分分布，渣鐵分布，元素偏析現(xiàn)象，焦炭在渣鐵水分布等問題。 其難點在于(l)如何確定、標(biāo)定死鐵層的縱截面并使之通過高爐鐵口 ；(2)在解剖過程中 如何避免高溫甚至燃燒的產(chǎn)生，最大限度的保留死鐵層原始的信息；(3)如何保證解剖軌 跡始終沿著死鐵層縱截面。 高爐解剖研究需要耗費巨大的人力、物力、財力，對于某一特定的高爐，其解剖研究 不具有重復(fù)性，因此，需要制定一套全面、可靠的研究方法指導(dǎo)高爐爐缸爐底的解剖工作。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和缺陷，本發(fā)明提供了一種高爐爐缸爐底死鐵層縱截面的解剖方法，使得高爐死鐵層的縱截面能夠充分完整的裸露出來，以便能夠全面地、真實地反應(yīng)出爐缸爐底的冶煉情況。 為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的
—種高爐爐缸爐底死鐵層縱截面的解剖方法，步驟如下 1)凝固后的高爐死鐵層上表面上測量中心(由于高爐爐缸是圓柱形，因而將爐缸爐底的死鐵層上表面近似視為水平圓面處理)，即死鐵層上表面圓的圓心的標(biāo)定，以及過上表面圓直徑和高爐鐵口中心線的死鐵層縱平面的輪廓線的標(biāo)定 先標(biāo)定死鐵層上表面圓的測量中心在上表面圓的圓周輪廓線上任意取兩點確定一條線段即弦線，該弦線的中垂線穿過上表面圓的圓心；同理再確定另外一條弦線及其中垂線，兩條中垂線的交點即為死鐵層上表面圓的圓心，如圖l所示； 再標(biāo)定過上表面圓直徑和高爐鐵口中心線的死鐵層縱平面的輪廓線過高爐鐵口中心線處的母線和上表面圓的圓周相交于一點，過此點在上表面圓上確定一條直徑，上述母線和直徑確定了一個平面，該平面在豎直方向上截取死鐵層的截面即為標(biāo)定的高爐死鐵層的縱截面； 2)在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線鉆孔洞 在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線上每隔50至80厘米均勻的鉆上孔洞，并使孔洞的中心位于死鐵層縱截面的輪廓線上，孔洞的直徑為10至20厘米，孔洞深為10
至20厘米；如圖2所示； 3)在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面的輪廓線上制造尖角溝槽微裂紋微裂紋
在孔洞上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線用銼刀銼開帶銳利尖角的尖角溝槽，尖角溝槽的角度為10至15度，尖角溝槽的長度為5至8厘米，如圖3所示；
4)用楔形齒耙擴展尖角溝槽微裂紋 將死鐵層固定，將楔形齒耙置于死鐵層縱截面輪廓線一側(cè)上，使得楔形齒耙的耙齒一一對應(yīng)于其上的孔洞，耙齒楔入孔洞上的尖角溝槽內(nèi)；用液壓千斤頂作用于楔形齒耙的基板，在液壓千斤頂?shù)淖饔孟拢锥瓷系募饨菧喜鄣牟课挥捎趹?yīng)力集中效應(yīng)，較其他區(qū)域易于產(chǎn)生微裂紋，將成為裂紋產(chǎn)生及裂紋的擴展源；
5)死鐵層縱截面的解剖 當(dāng)上述死鐵層縱截面輪廓線一側(cè)出現(xiàn)明顯的裂紋后，停止該一側(cè)輪廓線上的加工，將千斤頂置于其相鄰的一條輪廓線上，重復(fù)進行步驟4)的工作過程，直至出現(xiàn)明顯裂紋；以此類推再對其余兩條輪廓線上重復(fù)進行步驟4)的工作過程，直至死鐵層縱截面的輪廓線均出現(xiàn)明顯裂紋；之后重復(fù)步驟4)-5)的工作過程直至整個死鐵層縱截面完全裸露，死鐵層縱截面的解剖過程完成，這樣可以保證整個死鐵層解剖過程自始至終不偏離死鐵層縱截面的輪廓線。 上述死鐵層縱截面的解剖完成后可對其進行觀察、測繪，并可進一步進行合理取樣，以保證取樣能夠反映整個死鐵層縱截面上的情況。相比較國內(nèi)外傳統(tǒng)的死鐵層鉆孔洞取樣的方法，本本發(fā)明方法使得高爐死鐵層的縱截面能夠完全裸露，能夠更加真實全面地反應(yīng)爐缸爐底的冶煉狀態(tài)。 —種上述方法中所使用的楔形齒耙，包括基板和耙齒，其特征在于基板為長條形，基板上一面均勻的固定有耙齒，耙齒的形狀為楔形，如圖4所示。
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所述的兩相鄰耙齒的底部中間橫線之間的距離為50至80厘米(和上述死鐵層縱截面輪廓線上的孔洞間距相適配。)。 所述的耙齒的個數(shù)等于上述死鐵層縱截面輪廓線上的孔洞的個數(shù)。 所述的耙齒的寬度15至25厘；耙齒的高度為30至50厘米；耙齒的楔形角度為
20至30度。 本發(fā)明的有益效果是 (1)通過物理方式對高爐死鐵層進行解剖，避免了高溫切割后改變爐缸爐底死鐵
層原始的化學(xué)成分分布，渣鐵分布，元素偏析現(xiàn)象，焦炭在渣鐵水分布等問題。
(2)避免了鉆孔洞取樣的片面性及在此過程中產(chǎn)生的高溫破壞死鐵層縱截面原始
信息等問題。 (3)能夠更加直觀、真實地保留整個死鐵層縱截面的信息，從而正確指導(dǎo)高爐研究工作者研究高爐爐缸爐底死鐵層。


圖1是本發(fā)明方法中死鐵層上表面圓的圓心的標(biāo)定示意圖； 圖2是本發(fā)明方法中在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線鉆孔洞的示意 圖3是本發(fā)明方法中將孔洞處理成尖角溝槽的示意 圖4是本發(fā)明中的楔形齒耙的示意圖。 其中1、死鐵層上表面圓，2、圓周輪廓線，3、弦線，4、弦線的中垂線，5、圓心，6、穿過鐵口中心線的死鐵層縱截面輪廓線，7、孔洞，8、高爐鐵口，9、死鐵層，10、尖角溝槽，11、基板，12、耙齒，13、耙齒的寬度，14、耙齒的高度，15、耙齒的底部，16、中間橫線。
圖5是本發(fā)明方法的方框示意圖，其中1)_5)為本方法中的各個步驟。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不限于此。
實施例1 : —種高爐爐缸爐底死鐵層縱截面的解剖方法，如圖5所示，步驟如下
1)凝固后的高爐死鐵層上表面上測量中心(由于高爐爐缸是圓柱形，因而將爐缸爐底的死鐵層上表面近似視為水平圓面處理)，即死鐵層上表面圓的圓心的標(biāo)定，以及過上表面圓直徑和高爐鐵口中心線的死鐵層縱平面的輪廓線的標(biāo)定 先標(biāo)定死鐵層上表面圓的測量中心在上表面圓的圓周輪廓線上任意取兩點確定一條線段即弦線，該弦線的中垂線穿過上表面圓的圓心；同理再確定另外一條弦線及其中垂線，兩條中垂線的交點即為死鐵層上表面圓的圓心，如圖l所示； 再標(biāo)定過上表面圓直徑和高爐鐵口中心線的死鐵層縱平面的輪廓線過高爐鐵口中心線處的母線和上表面圓的圓周相交于一點，過此點在上表面圓上確定一條直徑，上述母線和直徑確定了一個平面，該平面在豎直方向上截取死鐵層的截面即為標(biāo)定的高爐死鐵層的縱截面； 2)在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線鉆孔洞 在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線上每隔50厘米均勻的鉆上孔洞，并使孔洞的中心位于死鐵層縱截面的輪廓線上，孔洞的直徑為10厘米，孔洞深為10厘米；如圖
2所示； 3)在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面的輪廓線上制造尖角溝槽 在孔洞上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線用銼刀銼開帶銳利尖角的尖角溝槽，尖角
溝槽的角度為10度，尖角溝槽的長度為5厘米，如圖3所示； 4)用楔形齒耙擴展尖角溝槽微裂紋 將死鐵層固定，將楔形齒耙置于死鐵層縱截面輪廓線一側(cè)上，使得楔形齒耙的耙齒一一對應(yīng)于其上的孔洞，耙齒楔入孔洞上的尖角溝槽內(nèi)；用液壓千斤頂作用于楔形齒耙的基板，在液壓千斤頂?shù)淖饔孟?，孔洞上的尖角溝槽的部位由于?yīng)力集中效應(yīng)，較其他區(qū)域易于產(chǎn)生微裂紋，將成為裂紋產(chǎn)生及裂紋的擴展源；
5)死鐵層縱截面的解剖 當(dāng)上述死鐵層縱截面輪廓線一側(cè)出現(xiàn)明顯的裂紋后，停止該一側(cè)輪廓線上的加工，將千斤頂置于其相鄰的一條輪廓線上，重復(fù)進行步驟4)的工作過程，直至出現(xiàn)明顯裂紋；以此類推再對其余兩條輪廓線上重復(fù)進行步驟4)的工作過程，直至死鐵層縱截面的輪廓線均出現(xiàn)明顯裂紋；之后重復(fù)步驟4)-5)的工作過程直至整個死鐵層縱截面完全裸露，死鐵層縱截面的解剖過程完成，這樣可以保證整個死鐵層解剖過程自始至終不偏離死鐵層縱截面的輪廓線。
實施例2 : 同實施例1相同，只是孔洞的直徑為20厘米，孔洞深為20厘米，兩相鄰孔洞中心的間距為80厘米；尖角溝槽的角度為15度，尖角溝槽的長度為8厘米。
實施例3 : 同實施例1相同，只是孔洞的直徑為15厘米，孔洞深為15厘米，兩相鄰孔洞中心的間距為65厘米；尖角溝槽的角度為12度，尖角溝槽的長度為7厘米。
實施例4 : —種上述方法中所使用的楔形齒耙，如圖4所示，包括基板11和耙齒12，其特征在于基板11為長條形，基板上一面均勻的固定有耙齒12，耙齒12的形狀為楔形，如圖4所示。 所述的兩相鄰耙齒的底部15中間橫線16之間的距離為50厘米(和上述實施例l死鐵層縱截面輪廓線上的孔洞間距相適配。)。 所述的耙齒12的個數(shù)等于上述實施例1死鐵層縱截面輪廓線上的孔洞7的個數(shù)。
所述的耙齒12的寬度15厘米；耙齒的高度14為30厘米；耙齒12的楔形角度為20度。 實施例5 : 同實施例4相同，只是所述的兩相鄰耙齒的底部15中間橫線16之間的距離為80厘米(和上述實施例2死鐵層縱截面輪廓線上的孔洞間距相適配。)。
所述的耙齒12的個數(shù)等于上述實施例2死鐵層縱截面輪廓線上的孔洞7的個數(shù)。
所述的耙齒12的寬度25厘米；耙齒的高度14為50厘米；耙齒12的楔形角度為30度。 上述實施例中所使用的液壓千斤頂是30噸液壓千斤頂。
權(quán)利要求
一種高爐爐缸爐底死鐵層縱截面的解剖方法，步驟如下1)凝固后的高爐死鐵層上表面上測量中心，即死鐵層上表面圓的圓心的標(biāo)定，以及過上表面圓直徑和高爐鐵口中心線的死鐵層縱平面的輪廓線的標(biāo)定先標(biāo)定死鐵層上表面圓的測量中心在上表面圓的圓周輪廓線上任意取兩點確定一條線段即弦線，該弦線的中垂線穿過上表面圓的圓心；同理再確定另外一條弦線及其中垂線，兩條中垂線的交點即為死鐵層上表面圓的圓心；再標(biāo)定過上表面圓直徑和高爐鐵口中心線的死鐵層縱平面的輪廓線過高爐鐵口中心線處的母線和上表面圓的圓周相交于一點，過此點在上表面圓上確定一條直徑，上述母線和直徑確定了一個平面，該平面在豎直方向上截取死鐵層的截面即為標(biāo)定的高爐死鐵層的縱截面；2)在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線鉆孔洞在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線上每隔50至80厘米均勻的鉆上孔洞，并使孔洞的中心位于死鐵層縱截面的輪廓線上，孔洞的直徑為10至20厘米，孔洞深為10至20厘米；3)在死鐵層上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面的輪廓線上制造尖角溝槽在孔洞上沿標(biāo)定的死鐵層縱截面輪廓線用銼刀銼開帶銳利尖角的尖角溝槽，尖角溝槽的角度為10至15度，尖角溝槽的長度為5至8厘米；4)用楔形齒耙擴展尖角溝槽將死鐵層固定，將楔形齒耙置于死鐵層縱截面輪廓線一側(cè)上，使得楔形齒耙的耙齒一一對應(yīng)于其上的孔洞，耙齒楔入孔洞上的尖角溝槽內(nèi)；用液壓千斤頂作用于楔形齒耙的基板，在液壓千斤頂?shù)淖饔孟拢锥瓷系募饨菧喜鄣牟课挥捎趹?yīng)力集中效應(yīng)，較其他區(qū)域易于產(chǎn)生微裂紋，將成為裂紋產(chǎn)生及裂紋的擴展源；5)死鐵層縱截面的解剖當(dāng)上述死鐵層縱截面輪廓線一側(cè)出現(xiàn)明顯的裂紋后，停止該一側(cè)輪廓線上的加工，將千斤頂置于其相鄰的一條輪廓線上，重復(fù)進行步驟4)的工作過程，直至出現(xiàn)明顯裂紋；以此類推再對其余兩條輪廓線上重復(fù)進行步驟4)的工作過程，直至死鐵層縱截面的輪廓線均出現(xiàn)明顯裂紋；之后重復(fù)步驟4)-5)的工作過程直至整個死鐵層縱截面完全裸露，死鐵層縱截面的解剖過程完成。
2. —種如權(quán)利要求1所述的方法中所使用的楔形齒耙，包括基板和耙齒，其特征在于 基板為長條形，基板上一面均勻的固定有耙齒，耙齒的形狀為楔形。
3. 如權(quán)利要求2所述的楔形齒耙，其特征在于所述的兩相鄰耙齒的底部中間橫線之間 的距離為50至80厘米。
4. 如權(quán)利要求2所述的楔形齒耙，其特征在于所述的耙齒的寬度15至25厘；耙齒的 高度為30至50厘米；耙齒的楔形角度為20至30度。
全文摘要
高爐爐缸爐底死鐵層縱截面的解剖方法，屬煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，其步驟為標(biāo)定死鐵層上表面圓的測量中心和死鐵層的縱截面；在死鐵層縱截面輪廓線上鉆孔洞在孔洞上制尖角溝槽；用楔形齒耙擴展尖角溝槽死鐵層縱截面的解剖。所用楔形齒耙包括基板和耙齒，其特征在于基板為長條形，基板上一面均勻的固定有耙齒，耙齒的形狀為楔形。本發(fā)明優(yōu)點是通過物理方式對高爐死鐵層進行解剖，避免了高溫切割后帶來的問題；避免了鉆孔洞取樣的片面性問題；能夠更加直觀、真實地保留整個死鐵層縱截面的信息，從而正確指導(dǎo)高爐研究工作者研究高爐爐缸爐底死鐵層。
文檔編號G01N1/04GK101776537SQ200910255750
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者周小輝, 曾暉, 李培言, 潘宏偉, 程樹森, 羅霞光, 趙宏博 申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司;北京科技大學(xué)