彭修乾

摘 要：高炉是钢铁生产的重要设备，它的稳定运行影响着整个链条的生产效率，如何延长高炉寿命一直是钢铁行业关心的问题。基于CAE仿真模型中的不变网格和稳态传热假设，本文提出了一套预测高炉炉缸炉底侵蚀面的方法。该方法可以快速确定高炉侵蚀程度，有助于企业侦知高炉健康状况、合理安排生产。

关键词：高炉;侵蚀;CAE

中图分类号：TF062文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）06-0084-04

Determination Method of Blast Furnace Erosion Envelope Based

on CAE Invariant Grid and Dimension Approach

PENG Xiuqian

（National Supercomputer Center in Tianjin，Tianjin 300457）

Abstract： Blast furnace is an important equipment for steel production， and its stable operation affects the production efficiency of the entire chain， how to extend the life of blast furnaces has always been a concern of the steel industry. Based on the assumptions of constant grid and steady-state heat transfer in the CAE simulation model， this paper proposed a set of methods to predict the erosion surface of the hearth of a blast furnace. This method can quickly determine the degree of erosion of the blast furnace， which is helpful for enterprises to detect the health status of the blast furnace and arrange production rationally.

Keywords： blast furnace;erosion;CAE

目前，高爐领域主要有两种典型的炉衬结构，即导热法炉衬和耐火材料法炉衬[1-3]。其中，耐火材料法主要依靠陶瓷杯的覆盖作用来保护炭砖，存在持续的烧蚀现象。炉衬烧蚀程度的判断采用测试和稳态热传导仿真两种方式，稳态热传导仿真主要通过求解热边界、推导正问题与反问题来完成，不是从烧蚀单元本身改变边界的方向[4-5]。

现阶段，高炉侵蚀预测主要有四大不足。一是网格重画。当前，稳态热传导求解主要采用调整网格边界的方法来确定侵蚀面，此方法会随着每一次迭代进行网格重划，极大地耗费资源[6-7]。二是计算代价。由于迭代计算次数可能超过百或者千次级，普通的计算硬件短时间无法满足高炉的侵蚀模型计算要求，特别是精细化建模的三维高炉，这也是目前较少采用三维模型直接进行高炉侵蚀计算的原因。三是精度和误差。网格数量过少会造成精度差。高炉侧壁厚度方向有的仅采用一个网格，炉底厚度方向也仅采用2～3个网格，这种网格划分方式也会造成误差。……