随着高炉大型化的推进,高炉容积越来越大,设备也越来越先进,高炉的寿命也越来越长。尽管如此,高炉工作者依然在不懈地研究,希望可以在延长高炉寿命这一问题上能有更大的突破。高炉服役后,高炉炉缸炉底内衬的侵蚀状态是决定高炉寿命的主要因素,一旦高炉内衬侵蚀达到一定程度,炉缸会破溃而造成重大安全事故。过早停炉会造成重大浪费,但若不及时停炉又会酿成重大事故。因此,通过现有的条件和技术来实时监测炉缸炉底侵蚀状态对高炉安全生产具有重要的实际指导意义。本文以武钢4号高炉为研究对象,以传热学为基本理论,通过边界元的方法建立了高炉炉缸炉底传热过程的数学模型。总结本文的研究工作,主要内容如下:(1)在建立炉缸炉底侵蚀模型时,并没有直接以高炉炉缸炉底的真实边界为边界,而是以炉缸炉底炉衬的外边界的热电偶所处的位置为边界,这样处理不仅使模型的计算得以简化,而且计算的精度更高。(2)模型计算考虑了耐火材料导热系数随温度变化给计算带来的影响,采用基尔霍夫变化的方法,将非线性问题转变为线性问题,解决了利用边界元法建立高炉炉底炉缸侵蚀模型把导热系数看成常数而造成计算精度下降的问题。(3)在计算用边界元法得出的线性方程组时,采用了超松弛迭代的方法来求解,大大加快了收敛的速度。(4)模型首先通过正交实验的优化设计方法,在假定25条侵蚀线后,比较8支监测点热电偶的计算温度和实际温度,得到了最优化的侵蚀线,然后采用样条曲线来曲线拟合这些已经校正好了的控制点,实现了1150℃侵蚀线的逼近和拟合,保证了等温线的真实性。比较计算值与热电偶实际值,绝对误差的最大值为7.5℃,最大相对误差为2.23%,误差在实际工程误差允许(<5%)范围内,计算值和实际热电偶值吻合较好。1150℃侵蚀线和870℃炭砖脆化线皆在陶瓷杯中,可以判定高炉处于安全生产状况。