618.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 -211mm -52mm
-267mm +47mm
-25mm
-12mm
+46mm +132mm 一维法1150℃点 A
B
+251mm C G0.4
G1.2
G2.0
G2.7
G3.39
G4.08
G5.67
G4.87
G0.0
测温点
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图4-10 两种计算模型结果对比(第2组测温数据,仿象脚侵蚀)
4.8.2 横截面内衬侵蚀分析结果的对比
根据冷却壁的热流量和水速，计算炉缸横截面内衬的侵蚀。实例炉缸整周冷却壁36块，内衬碳砖导热系数7.5W/mK 。经实测得到每块冷却壁水温差、水流量、进水温度，经计算得到相应的热流量，水速并计算出侧壁的对流传热系数。分别按照一维法和二维法计算内衬侵蚀。图4-11为两种计算的结果（虚线为一维，实线为二维）。
第29号冷却壁热流量最大，侵蚀量最大。该块冷却壁水温差1.6℃，实测热流量29.979kW ，一维计算内衬热面半径4867.962mm ，剩余厚度332.04mm 。一维计算得到各块冷却壁部位的内衬半径后经过拟合得到侵蚀边界曲线（虚线表示）。在该曲线上施加1150℃，再计算各块冷却壁的模型热流量，29号冷却壁模型热流量为27.838kW ，比实测热流量小7.14%。二维计算中以一维结果为初始值，经搜索逼近计算8次，内衬热面半径4935.462mm ，剩余厚度264.54mm ，模型热流量为29.932kW ，热流量相对差降低到0.16%。两者侵蚀量相差67.5mm 。
618.5
二维法1150℃边界线 一维法1150℃边界线 R0 R1.7 R3.4 R5 R5.15
R4.2 G0.4 G1.2
G2.0
G2.7
G3.39 1
2
3
4
5
6 7 8 9 10 11
12 13
14
15
16 17
+12mm
-4mm
+92mm 247mm -17mm
18 19
20 21 22 23
-5mm
+44mm +133mm G4.08
G5.67 G4.87 -417mm 101mm B A
C
一维法1150℃点
G0.0
测温点
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----- 一维计算
——二维计算
67.5mm
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图4-11 横截面两种计算模型结果对比
从中可见，侵蚀大的部位，一维计算的侵蚀量小于二维计算的，与轴截面的情况相同，一维计算也存在预报滞后的情况。究其原因是当前部位的传热不仅与当前冷却壁的散热有关，而且还与相邻冷却壁的散热有关。一维计算中只考虑了当前冷却壁的散热，不能考虑相邻冷却壁的散热，二维计算则能把两者都包括在模型中，故二维模型计算比一维计算更能接近实际，计算结果更准确。
4.9 炉缸内衬测温点的布置
炉缸热工测量方法主要是内衬测温、冷却系统的热流量。冷却壁本体、炉基、炉壳的测温则属于补充的热工测量方法。内衬测温最为直接且不受冷却系统的影响是首选的热工测量方法。现代高炉尤其是大、中型高炉一般都在炉缸炉底设计安装热电偶列阵，实时检测炉缸温度，或直接由经验判断炉缸内衬工作状态，或配置在线计算机分析系统，跟踪计算内衬侵蚀。
4.9.1目前炉缸内衬测温点布置存在的问题
目前炉缸内衬测温点的布置存在的主要问题有：
(1)在测温点的数量上，大高炉的测温点布置过多，而中小高炉布置过少；数量多虽然在一定程度上能提高对内衬侵蚀状态的判断精度，但过多则对炉缸结构的机械损伤大，另外还增加了设计、配置、维护的费用。有的中小高炉测温点数过少，以致于无法利用测温点温度作较全面的内衬侵蚀分析。
(2)在测温点的布置位置上，现有的设计一般倾向于集中布置在内衬的热端，以期靠前测量。实际上，过度靠近热端的测温点被烧损率高，而且因位置靠近热端，
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即使被烧损，剩余厚度仍大，炉缸处于安全状态，这样这些测温点就被无谓地“牺牲”了，也不能满足炉缸全服役期的检测要求。例如，对于陶瓷垫+陶瓷杯+碳砖结构的炉缸，许多原布点设计方案中在陶瓷垫下缘和陶瓷杯外缘布置测温点，这样虽然能检测陶瓷材料的寿命，由于陶瓷材料并不能在炉缸全服役期内工作，当陶瓷材料侵蚀后这些测温点也就损坏了。炉缸侧壁碳砖中的热电偶插入深度过大，炉底满铺碳砖的热电偶布置在第3、4层甚至以上的情况，也会因过早烧坏丧失炉缸全服役期内的检测作用。炉内铁水有时会通过被烧损的热电偶管线漏出，成为炉缸安全的隐患，这种情况在高炉现场时有发生。
4.9.2内衬冷端包围型测温点布置
上述问题的出现主要是利用传统的一维侵蚀诊断模型来诊断内衬侵蚀引起的。“两点法”是最常用的一维方法。为了能使用“两点法”计算侵蚀，炉缸内衬中要求布置两层以上的测温点，且按标高或半径严格一一对应，炉底满铺碳砖通常布置3~4层，炉缸布置3~4层。
传统的布点囿于一维两点法模型，测温点数量多，且布置不合理，那么，如何实现较少数量下实现高准确度、全服役期检测条件下的内衬侵蚀诊断呢？二维内衬侵蚀分析技术提供了一种好的解决方案。
(1)内衬安全警戒线
大量的炉缸破损调查和计算表明，炉底侵蚀到第2层碳砖（层厚400~500mm），炉缸侧壁剩余到厚度不足200~300mm时，内衬处于严重的不安全状态（关于内衬承载最小厚度力学分析参见8.7节），以此制定炉缸内衬安全警戒线，该线也可作为炉缸内衬大修的界限。上述尺寸是基于像炉缸用SGL、兰碳等优质碳砖等提出的，像UCAR高导热系数碳砖的安全剩余厚度应加大，但有待进一步调查。
(2)基于二维侵蚀模型技术的内衬冷端包围型测温点布置
根据二维模型中的I级和II级模型的原理，以内衬安全警戒线为界，在其之外（靠冷端）把测温点排布成包围形式，内衬安全警戒线之内不设测温点。采用I级模型时，在炉缸轴截面内构造两层测温点，以外层测点作为计算模型的外边界，以内层测点作为侵蚀点/线的核定点；采用I级+II级组合模型时，在炉缸侧壁轴截面内设1层测温点，并作为侵蚀点/线的核定点，引入冷却条件作为计算模型的外边界。
这种布点方案采用较少的测温点能得到包括炉底、炉缸、炉角全结构内衬侵蚀形貌。铁口水平以下炉缸轴截面上测温点布置见图4-12。根据需要和炉缸直径按整周分几个方位截面布置。一般，对于1000m3级的高炉，通常布置6~8个方位截面；对于2000m3级的高炉，通常布置8~12个方位截面；对于3000m3级的高炉，通常布置10~16个方位截面。这是测温点的一般布置，具体的位置尺寸应根据炉缸砌砖图来设计。
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(a)二维I级模型炉缸截面测温点布置
(b) 二维I级、II级组合模型炉缸截面测温点布置图4-12 适用I级、II级组合模型的炉缸截面测温点布置
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二维模型要求的测温点数目比一维模型要求的少许多，二维模型的测温点允许靠冷端布置，测温元件因在低温区工作寿命更长，数量减少对炉底结构的机械损伤小，利于炉缸长寿。此外，测温点数量减少，也降低测温系统的设计、配置、调试的工程量和费用。二维模型不仅精度高而且适应性强，对通常按照一维模型布置的测温点也有好的适应性。
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