铜转炉炉衬结构优化与耐火材料砖型设计CAD方法研究
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摘要
P-S转炉是铜锍吹炼的主要设备。铜转炉用耐火材料的研究和炉衬设计备受关注。本文结合铜锍吹炼过程耐火材料的损毁情况，根据转炉的设计现状和当代CAD技术的发展趋势，应用数值模拟、计算机辅助设计CAD、等方法来准确描绘耐火材料的工作环境和三维实时模拟，研究了炼铜转炉炉衬用耐火材料的优化设计方法，并开发出了炉衬设计专用CAD系统。进一步构建了转炉炉衬设计CAD系统的设计数据库和知识库，对所提出的CAD系统进行了实际设计，并将其应用于实际设计任务中。结果表明：利用CAD系统能很好地完成各种卧式转炉设计，能够全部快速准确地给出设计中所涉及的耐火砖的砖型(包括人力难以计算的)及所有耐火砖的单砖体积；进而准确计算出整个炉体所用耐火材料总量。此外，而且在电脑上三维实时呈现出所设计的砖和炉体结构。CAD方法的应用将优化耐火材料炉衬结构，提高炉衬设计的合理性、准确性和高效性，对提高转炉的使用寿命意义重大。
经过近10项设计任务的实践，该系统对计算量大，计算精度要求较高、图形信息处理量大、要求紧的设计任务能很好地适应，并可节约大量的人力和物力。虽然本系统是就炼铜转炉开发的，但经过设计条件及设计参数的调整，已经可以用于高炉，电炉，炼钢转炉等的炉衬设计，同样取得了良好的使用效果。
The P-S converter is a important equipment in the process of production for blister. The researchers have attached great importance to refractories used in the copper converter. In the paper, the CAD method of lining design was studied in the P-S converter, was set up, and the database and repository of the CAD system of lining designed were established further, many examples have been used to validate correctness of the system and technologies. The results shown that: all the kinds of P-S converters designed could be finished and the shapes of refractories bricks (besides the bricks has not been done by handcraft has been finished by the system) concerned could be work out by making fully use of CAD system, and the quantities of single refractory brick can also be given out, in doing so, the gross quantities used in thr furnace can be worked out correctly . Morefore, the 3D models of bricks and furnace structure can be given by the CAD. The application of CAD system will improve the lining structure of refr
actories and the reasonableness and accuracy and speed of lining designed, and have great significance to extend the use of refractory in P-S converter.
After about 10 practical designing projects it has shown that the system is very successful and can save much cost. Specially the systems of caculation complication has the characteriscc of very accuracy and high speed. The system is developed and used in the P-S converter firstly and right now. widely successfully used in blast furnaces. EAF.BOF furnaces etc.
经过近10项设计任务的实践，该系统对计算量大，计算精度要求较高、图形信息处理量大、要求紧的设计任务能很好地适应，并可节约大量的人力和物力。虽然本系统是就炼铜转炉开发的，但经过设计条件及设计参数的调整，已经可以用于高炉，电炉，炼钢转炉等的炉衬设计，同样取得了良好的使用效果。
The P-S converter is a important equipment in the process of production for blister. The researchers have attached great importance to refractories used in the copper converter. In the paper, the CAD method of lining design was studied in the P-S converter, was set up, and the database and repository of the CAD system of lining designed were established further, many examples have been used to validate correctness of the system and technologies. The results shown that: all the kinds of P-S converters designed could be finished and the shapes of refractories bricks (besides the bricks has not been done by handcraft has been finished by the system) concerned could be work out by making fully use of CAD system, and the quantities of single refractory brick can also be given out, in doing so, the gross quantities used in thr furnace can be worked out correctly . Morefore, the 3D models of bricks and furnace structure can be given by the CAD. The application of CAD system will improve the lining structure of refr
actories and the reasonableness and accuracy and speed of lining designed, and have great significance to extend the use of refractory in P-S converter.
After about 10 practical designing projects it has shown that the system is very successful and can save much cost. Specially the systems of caculation complication has the characteriscc of very accuracy and high speed. The system is developed and used in the P-S converter firstly and right now. widely successfully used in blast furnaces. EAF.BOF furnaces etc.
引文
[1]Joseph Giarratano Gary Riley 专家系统原理与编程 机械工业出版社 2000．5
[2]范玉青 CAD软件设计 北京航空航天大学出版社 1996．9
[3]孙家广 计算机辅助设计技术基础 清华大学出版社 1990．9
[4]国家科委工业司 CAD通用技术规范 中国标准出版社 1995．
[5]Themelis N J. The golden age of extractive metallurgy. 1950-Vuoroteollosi Bergshsnteringen, 1994, 52(2): 90～95
[6]罗晓玲．我国铜业市场发展预测．世界有色金属，2000，6：6～15
[7]Doaz C．Taylor J C．美洲铜冶炼工业发展前景展望．铜的火法冶金——1995年铜国际会议论文集．北京：冶金工业出版社，1998：2～23
[8]彭齐秋．重金属冶炼学．长沙：中南工业大学出版社，1991：9
[9]朱祖泽等．铜冶金学．昆明：云南科技出版社，1995：93
[10]Ilkkav Kojo, ed. Flash smelting and converting furnace: A 50 years retrospect. J.O.M.. Febuary 2000:57～60
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[13]陈肇友．炼铜炼镍转炉用耐火材料的选择与发展．耐火材料，1992，26(2)：108
[14]重有色金属冶炼设计手册编委会．重有色金属冶炼设计手册(铜镍卷)．北京：冶金工业出版社，1996：222～249
[15]Bustos A，Cardoen M，Janssens B．高浓度富氧在UM霍勃肯转炉中的使用．铜的火法冶金——1995年铜国际会议论文集．北京：冶金工业出版社，1998：233～246
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[18]Ruben Alvarado，Bruno Lertora等．特尼思特转炉新进展：铜的火法冶金——1995年铜国际会议论文集．北京：冶金工业出版社．87～103
[19]Torres, et al. Current Teniente converter practice at the SPL Ilo smelter, Metals & Materials Sco. 1998, (2): 147～157
[20]杨慧振，郭森魁等．铜转炉富氧吹炼炉衬腐蚀机理研究．昆明理工大学学报，1998，123(3)：
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[28]郁国城．碱性耐火材料理论基础．上海：上海科学技术出版社，1982：300～320
[29]李勇．制约转炉寿命诸因素的分析．有色冶炼，1992，4：30～32
[30]李勇．炼铜转炉用镁铬砖损毁机理的探讨．耐火材料，1997，31(6)：332
[31]章道运，孙兆富．炼铜转炉综合炉衬用耐火材料的使用．第二次有色金属冶炼用耐火材料技术研讨会论文集，1994：48～54
[32]Li Yong, Mu Songlin, Liu Shensheng, Studies on the refractories used in Non-ferrous metals smelting furnace and their application in China. China's Refractories, 1998, (1): 19
[33]孙兆富．直接结合型镁铬砖在转炉的试验．有色冶炼，1993，6：30～33
[34]李勇．锍吹炼转炉用镁铬耐火材料．有色冶炼，1991，4：40～43
[35]梅炽等编．有色冶金炉设计手册．北京：冶金工业出版社，2000：647～648
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[37]薛启文．耐火砖尺寸设计计算手册．1984．4
[38]葛霖．筑炉手册．1994．4
[39]Shelley D．P．借助计算机数学模式的窑炉设计，《Inter．Cream》，1979，28，No2，124-125
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[41]Klans K．H．耐火砖的砌体中的数据处理．《Sprechsaal》1979，112，No10,761-768
[42]Yoshino S．．炼铜炉用耐火材料的研究．《Votrage Ves XX Ⅲ Internationalen Feuerfeat-Kolloquinms，Aa Chen，25 und 26 September 1980》，118-139
[43]Krajewski W．有色金属的熔炼与精炼．《Votrage Ves XX Ⅲ Internationalen Feuerfeat-Kolloquinms，Aa Chen，25 und 26 September 1980》，1-29
[44]Barthel H．．炼铜炉用镁铬砖砖的蚀损．《Votrage Ves XX Ⅲ Internationalen Feuerfeat-Kolloquinms，Aa Chen，25 und 26 September 1980》，30-49
[45]Cearwell G．P．有色冶炼炉损毁严重部位碱性耐火材料的使用性能与实验数据．
《Institution of Mining and Metallurge》1980，89，No12，179-186
[46]鲁兴华．国产风口砖在贵溪冶炼铜转炉上的应用技术．耐火材料 27(3)，181-182，1993
[47]Joseph Giarratano Gary Riley 专家系统原理与编程 机械工业出版社 2000．5
[48]张学斌 最佳Viisual LISP及VBA for AutoCAD2000程序123例 北京航空航天大学出版社 1999．9
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[51]国家科委工业司 CAD通用技术规范 中国标准出版社 1995．6
[52]张晋西 Visual Basic与AutoCAD二次开发 清华大学出版社 2002．2
[53]王福军 AutoCAD 2000环境下C/Visual C++应用程序开发教程 北京希望电子出版社 2000．6
[54]Kurt Hampe，Jim Boyce(美) AutoCAD应用大全 AutoCAD R12／R13应用C程序设计—机械CAD编程方法与实例 电子工业出版社 1995．8
[55]方铁 AutoCAD C语言高级编程 清华大学出版社 1995．1
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[49]范玉青 CAD软件设计 北京航空航天大学出版社 1996．9
[50]孙家广 计算机辅助设计技术基础 清华大学出版社 1990．9
[51]国家科委工业司 CAD通用技术规范 中国标准出版社 1995．6
[52]张晋西 Visual Basic与AutoCAD二次开发 清华大学出版社 2002．2
[53]王福军 AutoCAD 2000环境下C/Visual C++应用程序开发教程 北京希望电子出版社 2000．6
[54]Kurt Hampe，Jim Boyce(美) AutoCAD应用大全 AutoCAD R12／R13应用C程序设计—机械CAD编程方法与实例 电子工业出版社 1995．8
[55]方铁 AutoCAD C语言高级编程 清华大学出版社 1995．1
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