CN101441444B - 一种烧结过程中的烧结状态控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烧结过程中烧结状态的控制方法，包括：检测得到烧结机烧结废气温度曲线；对应于烧结机台车上的混合料，建立数据跟踪队列；利用数据跟踪队列，结合所述废气温度曲线，对烧结机台车上的混合料的烧结状态跟踪和统计，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}；预先设定理想烧结终点P_{BTP_SP}，结合所述当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，计算烧结机台车的理想传送速度V；根据所述理想传送速度V，调节烧结机台车运行，控制烧结机台车上混合料的烧结状态。采用本发明所述控制方法，能够提高烧结过程中烧结状态控制的精度。

Description

一种烧结过程中的烧结状态控制方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域，特别是涉及一种烧结过程中的烧结状态控制方法。

背景技术

在钢铁冶炼技术中，烧结过程是一道很重要的工序。参见图1，该工序涉及混合矿槽1、布料器2、烧结台车3、烧结风箱4、以及点火炉5。混合矿槽1中的混合料经布料器2，铺于带式烧结机的烧结台车3上。通过点火炉5点火和烧结风箱4的负压抽风，预先混合在混合料中的焦粉燃烧，产生的热量使混合料部分熔融(或半熔融)，焙烧成块。随着烧结台车3向前移动，混合料料层自上而下逐渐烧透，并形成烧结矿。烧结终了的烧结矿由烧结台车3的尾部落下至冷却机。

图1所示的烧结工艺中，烧结过程中烧结状态直接影响到烧结矿的质量和产量。由烧结工艺可知，烧结状态可以通过烧结终点(BTP：Burning ThroughPoint)的相关参数来反映。其中，烧结终点BTP用混合料层烧透时对应的风箱位置标识。

根据烧结工艺可知，在烧结终点BTP稳定时，风箱废气温度上升点(BRP：Burning Rising Point)会稳定在某一风箱P1处，所述风箱P1的废气温度T1稳定在一定范围之内；当烧结终点变化时，风箱废气温度上升点BRP和废气温度T1也会相应地变化，通过对正常烧结废气温度上升点BRP的温度T1的监测，可以对烧结终点BTP进行预测。通过预测烧结终点BTP，调节烧结机传送速度，实现烧结过程中的烧结状态控制。

现有技术中，所述烧结过程中烧结状态的控制方法如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤S101：检测得到烧结机烧结废气温度曲线。

通过检测得到烧结机各风箱的废气温度值，以风箱位置为横坐标、风箱废气温度值为纵坐标，绘制烧结废气温度曲线，如图3所示。

步骤S102：确定所述废气温度曲线的拐点BRP为温度上升点，得到所述拐点BRP对应的废气温度值T1和风箱位置P1。

步骤S103：根据烧结工艺，当混合料特性稳定、烧结布料平稳时，混合料由温度上升点BRP达到烧结终点BTP需要的时间t和传送距离P为固定值，由此预测得到当前位于所述温度上升点BRP的混合料到达烧结终点BTP的时间预测值t和风箱位置预测值P2，所述P2＝P1-P。

步骤S104：根据所述时间预测值t和风箱位置预测值P2，计算并调节烧结机的传送速度v，实现烧结机过程状态的控制。

v＝(P2-P1)/t                  (1)

所述方法以混合料特性稳定、混合料的布料均匀为基础。但是在实际生产中，很难保证混合料特性和混合料布料的稳定。当烧结机上混合料因水分率、压料程度、配料燃料、配料返矿的比例等因素造成透气性波动时，所述混合料的垂直烧结速度(垂直烧结速度是指烧结机上的混合料在抽风作用下，从上向下燃烧的速度，即燃烧带的向下移动速度)也将发生变化。当混合料布料不均匀时，也将引起混合料层厚的波动，从而导致烧透时间(烧透时间是指烧结机上的混合料在抽风作用下，从上向下燃烧完成所需的总时间)发生变化。而垂直烧结速度和烧透时间的变化，都会使混合料由温度上升点BRP达到烧结终点BTP的时间t发生变化，从而使烧结过程的控制精度大大降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种烧结过程中的烧结状态控制方法，提高烧结过程中烧结状态控制的精度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种烧结过程中烧结状态的控制方法，包括：

检测得到烧结机烧结废气温度曲线；

对应于烧结机台车上的混合料，建立数据跟踪队列；

利用数据跟踪队列，结合所述废气温度曲线，对烧结机台车上的混合料的烧结状态进行跟踪和统计，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}；其中，所述实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}的方法包括以下步骤：将所述废气温度曲线上升阶段拐点，作为温度上升位置，确定温度上升位置所在风箱位置P_BRP；设定预测参数Y_PRE＝P_BRP；分别得到当前温度上升点预测参数Y_PRE1、烧结终点预测参数Y_PRE2和实际烧结终点P_BTP2；计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，P_{BTP_PRE}＝P_BTP2+λ(Y_PRE1-Y_PRE2)，所述λ为比例因子，取值范围为0～1；

预先设定理想烧结终点P_{BTP_SP}，结合所述当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，计算烧结机台车的理想传送速度V；采用下述公式，计算烧结机台车理想传送速度V：

所述

为烧结机运行P_BTP2-Y_PRE2距离的平均速度；

根据所述理想传送速度V，调节烧结机台车运行，控制烧结机台车上混合料的烧结状态。

其中，采用以下步骤，建立数据跟踪队列：

沿烧结机台车传送方向将台车上的混合料划分成混合料块；

对于每个新生成的混合料块新建所述混合料块对应的数据块，构成数据跟踪队列，所述数据跟踪队列的移动方向与烧结机台车的传送方向相同、移动速度与烧结机台车的传送速度相匹配。

其中，采用下述方法，对烧结机台车上的混合料的烧结状态进行跟踪：

所述数据块包含预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP，用于表示与之对应的混合料块的实时烧结状态；

对新建数据块，预测参数Y_PRE＝0、实际烧结终点P_BTP＝0；

当数据块对应的混合料块传送至温度上升位置时，修正预测参数Y_PRE；

当数据块对应的混合料块传送至烧结终点位置时，修正实际烧结终点P_BTP；

当数据块对应的混合料块传送至数据跟踪队列终点时，自动丢弃。

其中，所述温度上升点预测参数Y_PRE1等于当前位于温度上升位置的数据块的预测参数Y_PRE；所述烧结终点预测参数Y_PRE2等于当前处于烧结终点的数据块的预测参数Y_PRE；所述实际烧结终点P_BTP2等于当前处于烧结终点的数据块的实际烧结终点P_BTP。

其中，所述

的计算方法为：

获取烧结机当前传送速度v₀；

求解积分

得到时间t₀；

计算 $\stackrel{\‾}{V_0}=(P_{\mathrm{BTP}2}-Y_{\mathrm{PRE}2})/t_0.$

本发明还提供一种烧结过程中烧结状态的控制方法，包括：

检测得到烧结机烧结废气温度曲线；

对应于烧结机台车上的混合料，建立数据跟踪队列；

利用数据跟踪队列，结合所述废气温度曲线，对烧结机台车上的混合料的烧结状态进行跟踪和统计，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}；其中，所述实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}的方法包括以下步骤：将所述废气温度曲线上升阶段拐点，作为温度上升位置，确定温度上升区域，得到所述温度上升区域上、下限对应的风箱位置P1_H、P1_L；计算所述废气温度上升区域的宽度W_BRA和中心位置P_BRA，W_BRA＝P1_H-P1_L、P_BRA＝P1_L+(P1_H-P1_L)/2；设定预测参数Y_PRE＝P_BRA+k×W_BRA，所述k为比例因子，取值范围为0～1；计算上升区域预测参数平均值

烧透区域预测参数平均值

和烧透区域实际烧结终点平均值

计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，

所述λ为比例因子，取值范围为0～1；

预先设定理想烧结终点P_{BTP_SP}，结合所述当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，计算烧结机台车的理想传送速度V；采用下述公式，计算烧结机台车理想传送速度V：

所述

为烧结机运行P_BTP2-Y_PRE2距离的平均速度；

根据所述理想传送速度V，调节烧结机台车运行，控制烧结机台车上混合料的烧结状态。

其中，采用以下步骤，建立数据跟踪队列：

沿烧结机台车传送方向将台车上的混合料划分成混合料块；

对于每个新生成的混合料块新建所述混合料块对应的数据块，构成数据跟踪队列，所述数据跟踪队列的移动方向与烧结机台车的传送方向相同、移动速度与烧结机台车的传送速度相匹配。

其中，采用下述方法，对烧结机台车上的混合料的烧结状态进行跟踪：

所述数据块包含预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP，用于表示与之对应的混合料块的实时烧结状态；

对新建数据块，预测参数Y_PRE＝0、实际烧结终点P_RTP＝0；

当数据块对应的混合料块传送至温度上升位置时，修正预测参数Y_PRE；

当数据块对应的混合料块传送至烧结终点位置时，修正实际烧结终点P_BTP；

当数据块对应的混合料块传送至数据跟踪队列终点时，自动丢弃。

其中，所述上升区域预测参数平均值

等于，当前位于温度上升区域内的、预测参数Y_PRE＞0的所有数据块的预测参数Y_PRE的平均值；所述烧透区域预测参数平均值

等于，当前位于烧透区域内的、预测参数Y_PRE＞0且实际烧结终点P_BTP2＞0的所有数据块的预测参数Y_PRE的平均值；所述烧透区域实际烧结终点平均值

等于，当前位于烧透区域的、预测参数Y_PRE＞0且实际烧结终点P_BTP2＞0的所有数据块的实际烧结终点P_BTP的平均值。

其中，所述

的计算方法为：

获取烧结机当前传送速度v₀；

求解积分

得到时间t₀；

计算 $\stackrel{\‾}{V_0}=(\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{BTP}2}}-\stackrel{\‾}{Y_{\mathrm{PRE}2}})/t_0.$

其中，所述检测得到烧结机烧结废气温度曲线包括：

设定烧结机传送方向为纵向，对烧结机横向进行划分，得到6条纵向区域；

检测得到烧结机各纵向区域、每个风箱上方的废气温度值；

分别绘制烧结机各纵向区域的废气温度曲线。

其中，对应于烧结机台车上各纵向区域的混合料，分别建立对应的数据跟踪队列；

利用各纵向区域对应的数据跟踪队列，结合各区域对应的废气温度曲线，对烧结机台车上各纵向区域的混合料的烧结状态跟踪和统计，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}。

其中，对各区域检测得到的废气温度值作最小二乘曲线拟合，绘制废气温度曲线。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明所述烧结过程中的烧结状态控制方法，根据检测得到的所述废气温度曲线，确定烧结温度上升位置和烧结终点位置，通过采用数据跟踪队列，对位于所述温度上升位置和烧结终点位置的混合料的烧结状态进行实时跟踪和统计，对当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点位置进行实时预测，并结合预先设定的理想烧结终点位置，对所述烧结机台车的传送速度进行实时调整。由此可以克服烧结过程中，混合料的特性变化及布料不均匀带来的影响，可以实现对烧结过程中烧结状态的精确控制，提高烧结成品矿的产量和质量。

附图说明

图1，为烧结机结构图；

图2，为现有技术所述烧结过程中烧结状态的控制方法流程图；

图3，为现有技术所述废气温度曲线图；

图4，为本发明第一实施例所述烧结过程中的烧结状态控制方法流程图；

图5，为本发明第二实施例所述烧结过程中的烧结状态控制方法流程图；

图6，为本发明第二实施例所述数据跟踪队列的原理图；

图7，为本发明第二实施例所述数据跟踪队列中数据块移动示意图；

图8，为求解平均速度

方法示意图；

图9，为本发明第三实施例所述烧结过程中的烧结状态控制方法流程图；

图10，为本发明第三实施例所述废气温度曲线图；

图11，为本发明第三实施例所述数据跟踪队列的原理图；

图12，为本发明第四实施例所述烧结过程中的烧结状态控制方法流程图；

图13，为本发明第四实施例所述温度检测示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图4，为本发明第一实施例所述烧结过程中的烧结状态控制方法流程图。所述控制方法具体包括以下步骤：

步骤S401：检测得到烧结机烧结废气温度曲线。

步骤S402：对应于烧结机台车上的混合料，建立数据跟踪队列。

步骤S403：利用数据跟踪队列，结合所述废气温度曲线，对烧结机台车上的混合料的烧结状态跟踪和统计，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}。

步骤S404：预先设定理想烧结终点P_{BTP_SP}，结合所述当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，计算烧结机台车的理想传送速度V。

步骤S405：根据所述理想传送速度V，调节烧结机台车运行，控制烧结机台车上混合料的烧结状态。

本发明所述烧结过程中的烧结状态控制方法，根据检测得到的所述废气温度曲线，确定烧结温度上升位置和烧结终点位置，通过采用数据跟踪队列，对位于所述温度上升位置和烧结终点位置的混合料的烧结状态进行实时跟踪和统计，对当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点位置进行实时预测，并结合预先设定的理想烧结终点位置，对所述烧结机台车的传送速度进行实时调整，由此可以克服烧结过程中，混合料的特性变化及布料不均匀带来的影响，可以实现对烧结过程中烧结状态的精确控制、提高烧结矿产量及质量。

参照图5，为本发明第二实施例所述烧结过程中的烧结状态控制方法流程图。所述方法具体包括以下步骤：

步骤S501：检测得到烧结机废气温度曲线。

沿所述烧结机台车传送方向，检测得到每个风箱的废气温度值。以风箱位置为横坐标、风箱废气温度值为纵坐标，绘制烧结机废气温度曲线，如图3所示。

为方便起见，可以根据实际生产情况，预先估计废气温度上升点的大概位置，只需检测所述估计的废气温度上升点位置到烧结机尾部的所有风箱的废气温度值。

步骤S502：根据烧结生产经验，确定所述废气温度曲线的拐点BRP为温度上升点，由所述废气温度曲线得到所述温度上升点BRP对应的风箱位置P_BRP。

步骤S503：对应于烧结机台车上的混合料，建立数据跟踪队列，设定预测参数Y_PRE＝P_BRP。

为了解决混合料特性、烧结布料等生产因素的变化对烧结过程中烧结状态造成的影响，本发明所述控制方法引入自适应技术，采用数据跟踪环节，实现对烧结状态的精确控制。

本发明所述控制方法采用分块的方法对烧结机台车上的混合料进行划分，针对不同分块的混合料的烧结状态进行跟踪、分类统计并获取合理的控制参数，实现烧结过程中烧结状态的精确控制。

以烧结机台车上的点火炉中心位置为起始端、烧结机机尾为终端，将烧结机台车上的混合料沿台车的传送方向按照某一固定宽度均匀划分成块，并建立与之相应的数据跟踪队列。

在实际应用中，也可以选择烧结机台车上、所述点火炉与烧结机废气温度上升点之间的任意位置为所述起始端，只要所述起始端与终端之间的范围能够涵盖烧结机废气温度上升点即可。

所述固定宽度可以根据具体生产情况具体设定，与烧结机台车的传送方向长度有关。一般取1米左右。

参见图6，为本发明第二实施例所述数据跟踪队列的原理图。

如图6所示，在所述烧结机台车上选定位置A为起始端，位置B为终端。将所述起始端A与终端B之间的混合料沿台车传送方向均匀划分为Z块。每块宽度为d。所述Z为整数，d取1米。

与台车相对应的，建立数据跟踪队列。所述数据跟踪队列的起始端A′与所述台车上混合料块的起始端A相对应。所述数据跟踪队列的终端B′与所述台车上的混合料块的终点B相对应。所述数据跟踪队列的长度与所述烧结机台车上起始端A与终端B之间的长度相等。所述数据跟踪队列的移动方向与所述烧结机台车传送方向相同、其移动速度与所述烧结机台车的传送速度相匹配，所述数据跟踪队列沿移动方向均匀划分为Z块数据块，每块数据块宽度为d。

参见图6，所述数据跟踪队列的每个数据块与所述烧结机台车上的每个混合料块一一对应。每个所述数据块包含两个参数：预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP，用于表示与之相对应的烧结机台车上的混合料块的当前烧结状态。由此实现对每个混合料块的烧结状态的实时跟踪和烧结终点预测。

由于烧结过程的复杂性和实时性，不同时刻检测得到的废气温度曲线都是不同的。在所述数据跟踪队列中的数据块不断向前移动的同时，整个烧结机的烧结状态也在不断的发生变化，通过检测到的废气温度曲线确定的温度上升点BRP和烧结终点BTP的位置也在不断变化。

因此，对图6所示数据跟踪队列，在同一时刻，位于温度上升点BRP的数据块的预测参数Y_PRE的值和位于烧结终点BTP的数据块的预测参数Y_PRE的值并不相同。

步骤S504：利用图6所示的数据跟踪队列，结合所述废气温度曲线，对烧结机台车上的混合料的烧结状态跟踪和统计，得到当前温度上升点预测参数Y_PRE1、烧结终点预测参数Y_PRE2和实际烧结终点P_BTP2。

下面结合图7所示，详细介绍采用数据跟踪队列，对烧结机台车上的混合料的烧结状态跟踪和统计的具体过程：

根据步骤S501中所述烧结机废气温度曲线，确定温度上升点BRP和烧结终点BTP的位置。

当所述数据块对应的混合料块正好到达温度上升点P_BRP时，定义所述数据块在数据跟踪队列中所处的位置为温度上升点BRP；当所述数据块对应的混合料正好到达烧结终点P_BTP时，定义所述数据块在数据跟踪队列中所处的位置为烧结终点BTP。

图7为本发明第二实施例所述数据跟踪队列中数据块移动示意图。

如图7所示，当烧结机台车上新混合料块M刚刚运行至所述起始端A时，相应的，在所述数据跟踪队列的起始端A′插入新数据块N，所述新数据块N的预测参数Y_PRE＝0，实际烧结终点P_BTP＝0。

当烧结机台车上所述新混合料块M运行到所述温度上升点P_BRA时，与之对应的数据跟踪队列的新数据块N也相应的移动到所述温度上升点BRP，此时，对所述新数据块N的预测参数Y_PRE进行修正，令所述预测参数Y_PRE＝P_BRP。

当烧结机台车上所述新混合料块M运行到所述烧结终点P_BTP时，与之对应的数据跟踪队列的新数据块N也相应的移动到所述烧结终点BTP，此时，对所述新数据块N的实际烧结终点P_BTP进行修正，令所述实际烧结终点P_BTP＝P_BTP。所述新数据块N的预测参数Y_PRE保持不变，仍为P_BRP。

当烧结机台车上所述新混合料块M运行到所述烧结机机尾，即终端B时，与之对应的数据跟踪队列的新数据块N也移动到队列终端B′，将所述新数据块N自动丢弃。

至此，完成了对每个数据块的预测参数和实际烧结终点的实时修正，使每个数据块可以实时反映与之对应的混合料块的烧结状况。

通过对当前所述数据跟踪队列中处于温度上升点BRP和烧结终点BTP的数据块的预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP的统计分析，得到当前温度上升点预测参数Y_PRE1、烧结终点预测参数Y_PRE2和实际烧结终点P_BTP2的取值。

所述当前温度上升点预测参数Y_PRE1，等于当前处于温度上升点BRA的数据块的预测参数Y_PRE的值。

所述当前烧结终点预测参数Y_PRE2，等于当前处于烧结终点BTP的数据块的预测参数Y_PRE的值。

所述当前实际烧结终点P_BTP2，等于当前处于烧结终点BTP的数据块的烧结终点P_BTP的值。

步骤S505：根据步骤S504的计算结果，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}。

P_{BTP_PRE}＝P_BTP2+λ(Y_PRE1-Y_PRE2)          (2)

其中，所述λ为比例因子，取值范围为0～1。

所述λ的取值根据实际生产情况具体设定。本发明实施例中，所述λ取0.9。

步骤S506：根据实际生产状况，预先设定理想烧结终点P_{BTP_SP}，结合步骤S505中计算得到的当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，计算烧结机台车的理想传送速度V，通过实时调节烧结机的传送速度达到所述理想传送速度V，实现对烧结过程中烧结状态控制。

$V=\stackrel{\‾}{V_0}+(P_{\mathrm{BTP}\_\mathrm{SP}}-P_{\mathrm{BTP}\_\mathrm{PRE}})/(P_{\mathrm{BTP}2}-Y_{\mathrm{PRE}2})---\left(3\right)$

其中，所述

为烧结机运行P_BTP2-Y_PRE2距离的平均速度，通过求解烧结机的瞬时速度积分的方法获得。

参见图8，为求解平均速度

方法示意图。

以时间t为二维坐标横轴，速度v为二维坐标纵轴，建立坐标系。

假设烧结机台车传送P_BTP2-Y_PRE2距离所用时间为t₀，烧结台车的瞬时速度为V₀。

所述V₀为变化值。在过去的t₀时间内，V₀随时间t的变化曲线如图8所示。则所述速度变化曲线与横、纵坐标轴围成的面积，见图8中阴影部分所示，即为烧结机台车在过去的t₀时间内传送的距离，即为P_BTP2-Y_PRE2。对速度V₀进行积分：

${\∫}_{-t_0}^0{v}_0=P_{\mathrm{BTP}2}-Y_{\mathrm{PRE}2}---\left(4\right)$

对上述积分公式进行求解，得到t₀，计算烧结机台车的平均速度

$\stackrel{\‾}{V_0}=(P_{\mathrm{BTP}2}-Y_{\mathrm{PRE}2})/t_0---\left(5\right)$

在将所述

的值带入上述公式，求出烧结机台车的理想传送速度V。通过实时调节烧结机的传送速度达到所述理想传送速度V，实现对烧结过程中烧结状态控制。

在本发明实施例二所述烧结过程中的烧结状态控制方法中，根据所述废气温度曲线，找到温度上升点BRP和烧结终点BTP，通过采用数据跟踪队列，对位于所述温度上升点BRP和烧结终点BTP的混合料的烧结状态进行实时跟踪和及时统计，得到温度上升点BRP的烧结终点位置实时预测值，对所述烧结机台车的传送速度进行实时调整，由此可以克服烧结过程中，混合料的特性变化及布料不均匀带来的影响，可以实现对烧结过程中烧结状态的精确控制。

由于烧结过程的复杂性，根据所述废气温度曲线，很难精确的找到所述温度上升点和烧结终点的绝对位置。因此，仅仅根据具体的温度上升点和烧结终点进行终点预测的方法往往存在很大的误差。

为了进一步提高对烧结终点预测的准确性，本发明实施例三引入统计技术，根据废气温度曲线，选择所述温度上升点和烧结终点所在的一定范围，分别确定为温度上升区域和烧透区域，根据对处于所述区域中的混合料的烧结状态的实时跟踪和及时修正，利用对所述温度上升区域和烧透区域内的混合料的烧结状态进行统计，并求平均，可以有效的减小计算误差，提高烧结终点预测的准确性，进而提高烧结状态控制的精度。

参照图9，为本发明第三实施例所述烧结过程中的烧结状态控制方法流程图。所述方法具体包括以下步骤：

步骤S901：检测得到烧结机废气温度曲线。

步骤S902：根据烧结生产经验，预先设定温度上升区域(BRA：BurningRising Area)，由所述废气温度曲线得到所述温度上升区域上、下限分别对应的风箱位置P1_H、P1_L。

如图10所示，所述温度上升区域BRA对应的温度区间为(T1_L，T1_H)。所述温度上升区域BRA以温度曲线上升阶段的拐点、即温度上升点BRP为中心，其区域宽度根据烧结生产的实际状态具体设定。本发明实施例中，所述温度上升区域BRA对应的温度区间为(190℃，210℃)。

步骤S903：根据所述温度上升区域BRA上、下限分别对应的风箱位置P1_H、P1_L，计算所述废气温度上升区域BRA的宽度W_BRA和上升区域中心位置P_BRA。

W_BRA＝P1_H-P1_L                       (6)

P_BRA＝P1_L+(P1_H-P1_L)/2               (7)

步骤S904：对应于烧结机台车上的混合料，建立数据跟踪队列，设定预测参数Y_PRE＝P_BRA+k×W_BRA。

其中，所述k为比例因子，取值范围为0～1。

根据烧结生产经验可知，在外界条件稳定时，所述废气温度上升区域BRA中心位置P_BRA改变多少，所述温度上升区域BRA的烧结终点的位置也会相应的变化多少。

在外界条件有所变化(比如：混合料透气性、料层厚度发生改变)时，会造成混合料的垂直烧结速度改变，体现在废气温度曲线上升区域BRA的宽度W_BRA将发生变化。当混合料的垂直烧结速度加快时，所述废气温度上升区域BRA的宽度W_BRA变窄；当混合料的垂直烧结速度减慢时，所述废气温度上升区域BRA的宽度W_BRA变宽。

由此，本发明实施例所述控制方法，以废气温度上升区域BRA中心位置P_BRA为主，以上升区域的宽度W_BRA为辅，来预测当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}。

由于预测参数Y_PRE与烧结终点之间不存在恒定关系，当混合料特性发生变化时，二者之间的关系也会相应的发生变化。因此，所述k的取值根据实际生产情况具体设定。本发明实施例中，所述k取0.9。

对图11所示的数据跟踪队列，根据步骤S902所述，预先设定所述温度上升区域和烧透区域的位置和范围。如图11所示，所述温度上升区域宽度为L1，所述烧透区域宽度为L2。

步骤S905：利用图11所示的数据跟踪队列，结合所述废气温度曲线，对烧结机台车上的混合料的烧结状态跟踪和统计，得到当前温度上升区域预测参数平均值

烧透区域预测参数平均值

和烧透区域实际烧结终点平均值

下面结合图11所示，对应于图7，详细介绍步骤S905中对烧结机台车上的混合料的烧结状态跟踪和统计的具体过程。

当烧结机台车上新混合料块M刚刚运行至所述起始端A时，相应的，在所述数据跟踪队列的起始端A′插入新数据块N，所述新数据块N的预测参数Y_PRE＝0，实际烧结终点P_BTP＝0。

当烧结机台车上所述新混合料块M运行到所述温度上升区域BRA时，与之对应的数据跟踪队列的新数据块N也相应的移动到所述温度上升区域BRA，此时，对所述新数据块N的预测参数Y_PRE进行修正，令所述预测参数Y_PRE＝P_BRA+k×W_BRA，实际烧结终点P_BTP＝0。

当烧结机台车上所述新混合料块M运行到所述烧透区域时，与之对应的数据跟踪队列的新数据块N也相应的移动到所述烧透区域，此时，对所述新数据块N的实际烧结终点P_BTP进行修正，令所述实际烧结终点P_BTP＝P_BTP，所述预测参数Y_PRE保持不变。

当烧结机台车上所述新混合料块M运行到所述烧结机机尾，即终端B时，与之对应的数据跟踪队列的新数据块N也移动到队列终端B′，将所述新数据块N自动丢弃。

至此，完成了对每个数据块的预测参数和实际烧结终点的实时修正，使每个数据块可以实时反映与之对应的混合料块的烧结状况。

然后结合图11，计算当前温度上升区域预测参数平均值烧透区域预测参数平均值

和烧透区域实际烧结终点平均值

所述温度上升区域预测参数平均值即为当前处于温度上升区域BRA的所有预测参数Y_PRE＞0的数据块的预测参数Y_PRE平均值。参见图11，对宽度为L1的温度上升区域内的所有预测参数Y_PRE＞0的数据块进行统计，并计算所有预测参数Y_PRE＞0的数据块的预测参数Y_PRE的平均值，得到温度上升区域BRA预测参数平均值

所述烧透区域预测参数平均值

和实际烧结终点平均值

分别等于当前处于烧透区域的所有预测参数Y_PRE＞0、实际烧结终点P_BTP＞0的数据块的预测参数Y_PRE的平均值和实际烧结终点P_BTP的平均值。对宽度为L2的烧透区域内的所有预测参数Y_PRE＞0、实际烧结终点P_BTP＞0的数据块的预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP进行统计，并分别计算所有数据块的预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP的平均值，得到所述烧透区域预测参数平均值

和实际烧结终点平均值

步骤S906：根据步骤S905中得到的计算结果，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}。

所述当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，为当前处于温度上升点区域的混合料达到烧结终点时的位置的预测值。

$P_{\mathrm{BTP}\_\mathrm{PRE}}=\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{BTP}2}}+\mathrm{\λ}(\stackrel{\‾}{Y_{\mathrm{PRE}1}}-\stackrel{\‾}{Y_{\mathrm{PRE}2}})---\left(8\right)$

其中，所述λ为比例因子，取值范围为0～1。

所述λ的取值根据实际生产情况具体设定。本发明实施例中，所述λ取0.9。

步骤S907：根据实际生产状况，预先设定理想烧结终点P_{BTP_SP}，结合步骤S905中计算得到的当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，计算烧结机的理想传送速度V，通过实时调节烧结机的传送速度达到所述理想传送速度V，实现对烧结过程中烧结状态控制。

$V=\stackrel{\‾}{V_0}+(P_{\mathrm{BTP}\_\mathrm{SP}}-P_{\mathrm{BTP}\_\mathrm{PRE}})/(\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{BTP}2}}-\stackrel{\‾}{Y_{\mathrm{PRE}2}})---\left(9\right)$

其中，所述

为烧结机运行距离的平均速度，通过求解烧结机的瞬时速度积分的方法获得。

仍参见图8，为求解平均速度

方法示意图。

以时间t为二维坐标横轴，速度v为二维坐标纵轴，建立坐标系。

假设烧结机台车传送

距离所用时间为t₀，烧结台车的瞬时速度为V₀。

所述V₀为变化值。在过去的t₀时间内，V₀随时间t的变化曲线如图8所示。则所述速度变化曲线与横、纵坐标轴围成的面积，见图8中阴影部分所示，即为烧结机台车在过去的t₀时间内传送的距离，即为对速度V₀进行积分：

${\∫}_{-t_0}^0{v}_0=\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{BTP}2}}-\stackrel{\‾}{Y_{\mathrm{PRE}2}}---\left(10\right)$

对上述积分公式进行求解，得到t₀，计算烧结机台车的平均速度

$\stackrel{\‾}{V_0}=(\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{BTP}2}}-\stackrel{\‾}{Y_{\mathrm{PRE}2}})/t_0---\left(11\right)$

在将所述

的值带入上述公式，求出烧结机台车的理想传送速度V。通过实时调节烧结机的传送速度达到所述理想传送速度V，实现对烧结过程中烧结状态控制。

本发明实施例二和实施例三所述烧结过程中的烧结状态控制方法，沿所述烧结机台车传送方向，检测得到每个风箱的废气温度值，绘制烧结机废气温度曲线。由于烧结机台车横向(设烧结机台车传送方向为纵向)宽度比较宽，一般为4米左右。如果仅仅用一条温度曲线代表整个烧结及台车上混合料的烧结状况，很难全部的准确的掌握实际的烧结状态。

本发明实施例四所述烧结过程中的烧结状态控制方法，采用废气温度多点检测方法，根据烧结机台车的横向宽度，对烧结机台车横向宽度进行均匀分割，并沿台车纵向划分区域。通过检测烧结机横向多点温度值，形成烧结机台车各纵向的废气温度曲线。每个区域对应的废气温度曲线代表所述区域的混合料的烧结状态。再对各区域对应的废气温度曲线分别建立数据跟踪队列，对各区域混合料块的烧结状态分别进行实时跟踪和统计。由此，可以更加精确的获得当前烧结机台车上的混合料的烧结状态，进而能够更加精确的对烧结终点进行预测，进一步提高对烧结机烧结状态控制的精度。

参照图12，为本发明第四实施例所述烧结过程中的烧结状态控制方法流程图。所述方法具体包括以下步骤：

步骤S1201：设定烧结机传送方向为纵向，对烧结机横向进行划分，得到6条纵向区域，检测得到烧结机各纵向区域、每个风箱上方的废气温度值，分别绘制烧结机各纵向区域的废气温度曲线。

沿烧结机台车传送方向，在烧结机台车下方设置温度检测装置，检测所述烧结机风箱的废气温度值。根据烧结机台车宽度，设置烧结机台车横向断面多点检测。所述检测点的个数可以根据实际生产需要具体设定。本发明实施例中，检测所述烧结机台车断面6点温度值。

参见图13，为本发明第四实施例所述温度检测示意图。沿烧结机台车传送方向，对应风箱1～n，设置温度检测装置，分别检测各风箱对应的台车横向断面6点废气温度值。

采用曲线插值算法形成6条废气温度曲线。为确保计算出的插值点尽可能地接近真实值，选择采用曲线最佳拟合技术。本发明实施例采用最小二乘曲线拟合。

步骤S1202：根据烧结生产经验，针对烧结机台车各纵向区域，根据预先设定的温度上升区域，确定各纵向区域对应的废气温度曲线上升区域BRA上、下限分别对应的风箱位置P1_H、P1_L。

步骤S1203：针对烧结机台车各纵向区域，分别根据所述温度上升区域BRA上、下限分别对应的风箱位置P1_H、P1_L，计算烧结台车各纵向区域对应的废气温度上升区域BRA的宽度W_BRA和上升区域中心位置P_BRA。

W_BRA＝P1_H-P1_L                 (6)

P_BRA＝P1_L+(P1_H-P1_L)/2         (7)

步骤S1204：对应于烧结机台车上各纵向区域的混合料，分别建立数据跟踪队列，设定预测参数Y_PRE＝P_BRA+k×W_BRA。

其中，所述k为比例因子，取值范围为0～1。

本发明实施例中，所述k取0.9。

步骤S1205：利用步骤S1204中所述的对应烧结机台车各纵向区域的数据跟踪队列，结合烧结机台车各纵向区域对应的废气温度曲线，分别对烧结机台车上各纵向区域的混合料的烧结状态进行跟踪和统计，计算得到当前各纵向区域温度上升区域预测参数平均值烧透区域预测参数平均值

和实际烧结终点平均值

针对烧结机台车6个纵向区域，根据步骤S1201得到的6条废气温度曲线，建立6列数据跟踪队列，分别表示烧结机台车6个纵向区域的混合料的烧结状态。根据对烧结机台车上6个纵向区域上混合料的烧结状态的实时跟踪，分别对6列数据跟踪队列中的数据块进行实时修正，并对6列数据跟踪队列中温度上升区域和烧透区域内的所有数据块进行统计计算。

所述温度上升区域BRA预测参数平均值

即为当前6列数据跟踪队列中，所有处于温度上升区域BRA的数据块的预测参数Y_PRE的平均值。所述烧透区域预测参数平均值

和实际烧结终点平均值

分别等于当前6列数据跟踪队列中，所有处于烧透区域的数据块的预测参数Y_PRE的平均值和实际烧结终点P_BTP的平均值。

本发明实施例四中，每1列数据跟踪队列对预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP进行修正的具体过程与实施例三相同。

对6列数据跟踪队列，对所有位于宽度为L1的温度上升区域BRA内的所有预测参数Y_PRE＞0的数据块进行统计，并计算所有预测参数Y_PRE＞0的数据块的预测参数Y_PRE的平均值，得到温度上升区域BRA预测参数平均值

对6列数据跟踪队列，对所有位于宽度为L2的烧透区域内的所有预测参数Y_PRE＞0、实际烧结终点P_BTP＞0的数据块的预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP进行统计，并分别计算所有预测参数Y_PRE＞0、实际烧结终点P_BTP＞0的数据块的预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP的平均值，得到所述烧透区域预测参数平均值和实际烧结终点平均值

步骤S1206：根据步骤S1205中得到的计算结果，计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}。

$P_{\mathrm{BTP}\_\mathrm{PRE}}=\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{BTP}2}}+\mathrm{\λ}(\stackrel{\‾}{Y_{\mathrm{PRE}1}}-\stackrel{\‾}{Y_{\mathrm{PRE}2}})---\left(8\right)$

其中，所述λ为比例因子，取值范围为0～1。

所述λ的取值根据实际生产情况具体设定。本发明实施例中，所述λ取0.9。

步骤S1207：根据实际生产状况，预先设定理想烧结终点P_{BTP_SP}，结合步骤S1205中计算得到的当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，计算烧结机的理想传送速度V，通过实时调节烧结机的传送速度达到所述理想传送速度，实现对烧结过程中烧结状态控制。

以上对本发明所提供的一种烧结过程中烧结状态的控制方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种烧结过程中烧结状态的控制方法，其特征在于，包括：

检测得到烧结机烧结废气温度曲线；

对应于烧结机台车上的混合料，建立数据跟踪队列；

利用数据跟踪队列，结合所述废气温度曲线，对烧结机台车上的混合料的烧结状态进行跟踪和统计，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}；其中，所述实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}的方法包括以下步骤：将所述废气温度曲线上升阶段拐点，作为温度上升位置，确定温度上升位置所在风箱位置P_BRP；设定预测参数Y_PRE＝P_BRP；分别得到当前温度上升点预测参数Y_PRE1、烧结终点预测参数Y_PRE2和实际烧结终点P_BTP2；计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，P_{BTP_PRE}＝P_BTP2+λ(Y_PRE1-Y_PRE2)，所述λ为比例因子，取值范围为0～1；

预先设定理想烧结终点P_{BTP_SP}，结合所述当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，计算烧结机台车的理想传送速度V；采用下述公式，计算烧结机台车理想传送速度V：

所述

为烧结机运行P_BTP2-Y_PRE2距离的平均速度；

根据所述理想传送速度V，调节烧结机台车运行，控制烧结机台车上混合料的烧结状态。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，采用以下步骤，建立数据跟踪队列：

沿烧结机台车传送方向将台车上的混合料划分成混合料块；

对于每个新生成的混合料块新建所述混合料块对应的数据块，构成数据跟踪队列，所述数据跟踪队列的移动方向与烧结机台车的传送方向相同、移动速度与烧结机台车的传送速度相匹配。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，采用下述方法，对烧结机台车上的混合料的烧结状态进行跟踪：

所述数据块包含预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP，用于表示与之对应的混合料块的实时烧结状态；

对新建数据块，预测参数Y_PRE＝0、实际烧结终点P_BTP＝0；

当数据块对应的混合料块传送至温度上升位置时，修正预测参数Y_PRE；

当数据块对应的混合料块传送至烧结终点位置时，修正实际烧结终点P_BTP；

当数据块对应的混合料块传送至数据跟踪队列终点时，自动丢弃。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述温度上升点预测参数Y_PRE1等于当前位于温度上升位置的数据块的预测参数Y_PRE；所述烧结终点预测参数Y_PRE2等于当前处于烧结终点的数据块的预测参数Y_PRE；所述实际烧结终点P_BTP2等于当前处于烧结终点的数据块的实际烧结终点P_BTP。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述

的计算方法为：

获取烧结机当前传送速度v₀；

求解积分

得到时间t₀；

计算 $\stackrel{\‾}{V_0}=(P_{\mathrm{BTP}2}-Y_{\mathrm{PRE}2})/t_0.$

6.一种烧结过程中烧结状态的控制方法，其特征在于，包括：

检测得到烧结机烧结废气温度曲线；

对应于烧结机台车上的混合料，建立数据跟踪队列；

利用数据跟踪队列，结合所述废气温度曲线，对烧结机台车上的混合料的烧结状态进行跟踪和统计，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}；其中，所述实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}的方法包括以下步骤：将所述废气温度曲线上升阶段拐点，作为温度上升位置，确定温度上升区域，得到所述温度上升区域上、下限对应的风箱位置P1_H、P1_L；计算所述废气温度上升区域的宽度W_BRA和中心位置P_BRA，W_BRA＝P1_H-P1_L、P_BRA＝P1_L+(P1_H-P1_L)/2；设定预测参数Y_PRE＝P_BRA+k×W_BRA，所述k为比例因子，取值范围为0～1；计算上升区域预测参数平均值

烧透区域预测参数平均值

和烧透区域实际烧结终点平均值

计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，

所述λ为比例因子，取值范围为0～1；

预先设定理想烧结终点P_{BTP_SP}，结合所述当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}，计算烧结机台车的理想传送速度V；采用下述公式，计算烧结机台车理想传送速度V：

所述为烧结机运行P_BTP2-Y_PRE2距离的平均速度；

根据所述理想传送速度V，调节烧结机台车运行，控制烧结机台车上混合料的烧结状态。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，采用以下步骤，建立数据跟踪队列：

沿烧结机台车传送方向将台车上的混合料划分成混合料块；

对于每个新生成的混合料块新建所述混合料块对应的数据块，构成数据跟踪队列，所述数据跟踪队列的移动方向与烧结机台车的传送方向相同、移动速度与烧结机台车的传送速度相匹配。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，采用下述方法，对烧结机台车上的混合料的烧结状态进行跟踪：

所述数据块包含预测参数Y_PRE和实际烧结终点P_BTP，用于表示与之对应的混合料块的实时烧结状态；

对新建数据块，预测参数Y_PRE＝0、实际烧结终点P_BTP＝0；

当数据块对应的混合料块传送至温度上升位置时，修正预测参数Y_PRE；

当数据块对应的混合料块传送至烧结终点位置时，修正实际烧结终点P_BTP；

当数据块对应的混合料块传送至数据跟踪队列终点时，自动丢弃。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述上升区域预测参数平均值

等于，当前位于温度上升区域内的、预测参数Y_PRE＞0的所有数据块的预测参数Y_PRE的平均值；所述烧透区域预测参数平均值

等于，当前位于烧透区域内的、预测参数Y_PRE＞0且实际烧结终点P_BTP2＞0的所有数据块的预测参数Y_PRE的平均值；所述烧透区域实际烧结终点平均值

等于，当前位于烧透区域的、预测参数Y_PRE＞0且实际烧结终点P_BTP2＞0的所有数据块的实际烧结终点P_BTP的平均值。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述

的计算方法为：

获取烧结机当前传送速度v₀；

求解积分

得到时间t₀；

计算 $\stackrel{\‾}{V_0}=(\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{BTP}2}}-\stackrel{\‾}{Y_{\mathrm{PRE}2}})/t_0.$

11.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述检测得到烧结机烧结废气温度曲线包括：

设定烧结机传送方向为纵向，对烧结机横向进行划分，得到6条纵向区域；

检测得到烧结机各纵向区域、每个风箱上方的废气温度值；

分别绘制烧结机各纵向区域的废气温度曲线。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，对应于烧结机台车上各纵向区域的混合料，分别建立对应的数据跟踪队列；

利用各纵向区域对应的数据跟踪队列，结合各区域对应的废气温度曲线，对烧结机台车上各纵向区域的混合料的烧结状态跟踪和统计，实时计算当前处于温度上升位置的混合料的烧结终点预测值P_{BTP_PRE}。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，对各区域检测得到的废气温度值作最小二乘曲线拟合，绘制废气温度曲线。

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