CN103555876A - 一种高炉炉料入炉的监控方法 - Google Patents

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王崇鹏
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Abstract

本发明公开了一种高炉炉料入炉的监控方法，包括如下步骤：（1）根据每批炉料的密度和重量，计算得到此批炉料的体积V；（2）读取探尺高度作为料线位置，结合高炉的炉型和炉料入炉后的体积V入，计算此批炉料入炉后的下沿位置；（3）如果第N批炉料入炉后的下沿位置小于高炉风口料线位置，则将此料批的下沿位置作为第N-1批的上沿位置执行步骤（2），依次按照入炉料批的先后顺序从上往下计算，如果此批炉料入炉后的下沿位置高于高炉风口料线位置，则记录炉料批次直到计算到的料批下沿大于风口料线为止，结束本次计算。本发明是一种及时的、简单有效的判断炉身炉料情况的方法，为高炉操作提供稳定和可靠的指导依据。

Description

一种高炉炉料入炉的监控方法
技术领域
本发明涉及一种高炉料批入炉的监控方法，更具体的说，涉及一种适用于上料小车上料的高炉料批入炉的监控方法，属于高炉操作技术领域。
背景技术
现在高炉操作者对高炉冶炼周期的计算是在假定入炉料批体积不变的情况下估算出来的，但是实际生产中入炉的每个料批体积都不尽相同，这样就使得估算的结果与炉内实际料批情况偏差较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种高炉炉料入炉的监控方法，减少炉内料批情况偏差、为高炉操作提供稳定和可靠的指导依据。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种高炉炉料入炉的监控方法，设定高炉原燃料的料单编制，根据料单的编制按批次执行上料操作，原燃料按上下队列式入炉，并采集单批原燃料的实际重量和堆密度，包括如下步骤：
（1）根据每批炉料的密度和重量，计算得到此批炉料的体积V，从而得到此批炉料入炉后的体积V入=s*V,其中，s为高炉的入炉压缩率；
（2）最新料批入炉后提尺时，读取探尺高度作为料线位置，结合高炉的炉型和步骤（1）中得到的炉料入炉后的体积V入，计算此批炉料入炉后的下沿位置；
（3）如果第N批炉料入炉后的下沿位置小于高炉风口料线位置，则将此料批的下沿位置作为第N-1批的上沿位置执行步骤（2），依次按照入炉料批的先后顺序从上往下计算，如果此批炉料入炉后的下沿位置高于高炉风口料线位置，则记录炉料批次直到计算到的料批下沿大于风口料线为止，结束本次计算。
本发明技术方案的进一步限定为，步骤（2）中，计算炉料入炉后的下沿位置方法为：针对某一料批的计算,首先确定料批上沿的位置,如果料批上沿位置处于炉喉位置,则计算料批上沿位置至炉喉下沿位置的体积V1,如果V1大于料批的体积,则根据料批体积V和炉喉的半径计算出料批的下沿位置；如果料批的体积V大于V1,则落在炉喉部分的体积V2为料批体积V减去V1,假设落在炉身部分体积V2所占的炉身高度为H,通过计算可以得到料批在炉身部分所占的高度H，则确定料批的下沿位置；料批上沿落在炉身、炉腰、炉腹部分的计算与落在炉喉部分的计算方法相同。
进一步地，还包括入炉压缩率的修正步骤，高炉入炉后压缩率的修正方法：对入炉空焦实际产生效果的时间和系统计算出的空焦到达风口产生效果的时间比对，如果空焦实际产生效果的时间在系统计算的时间之前，说明入炉压缩率的取值过大，导致计算的结果滞后于实际炉况，则需要对压缩率适当调小，反之亦然。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种高炉炉料入炉的监控方法，使高炉操作者直观、简洁的掌握炉料在炉内的下行情况，避免粗略计算的误差，提出对高炉入炉料批精确计算并根据探尺实时掌握料线情况，从而准确的判断每批炉料位置及到达风口的时间；本发明是一种及时的、简单有效的判断炉身炉料情况的方法，为高炉操作提供稳定和可靠的指导依据。
附图说明
图1为本发明的一种高炉炉料入炉的监控方法的流程图；
图2为实施例1中料批料线落在炉喉部分的计算流程图；
图3为实施例1中采用的高炉的结构及各部分的高度示意图。
具体实施方式
    实施例1
本实施例提供的一种高炉炉料入炉的监控方法，流程图如图1所示，包括如下步骤：
（1）设定高炉原燃料的料单编制，根据料单的编制按批次执行上料操作，原燃料按上下队列式入炉，并采集单批原燃料的实际重量和堆密度，根据每批炉料的密度和重量，计算得到此批炉料的体积V，从而得到此批炉料入炉后的体积V入=s*V,其中，s为高炉的入炉压缩率。
高炉入炉原燃料的根据料单按批操作，料单的编制又上料工在基础自动化系统中设定，设定后料单后基础自动化系统将按照料单周期执行上料操作，可根据料单确定单批料的实际称量值使用情况，再根据MES系统获取使用物料的化验信息和堆密度。
（2）最新料批入炉后提尺时，读取探尺高度作为料线位置，结合高炉的炉型和步骤（1）中得到的炉料入炉后的体积V入，计算此批炉料入炉后的下沿位置。
计算炉料入炉后的下沿位置方法为：根据实际料线和入炉料批的计算料批入炉后的下沿位置，在计算下沿位置的时候要充分考虑炉型，炉喉部分为圆柱，而炉身部分为圆台，根据圆台及圆柱的体积和上下面积计算其高是，相当于求解一元三次方程。一元三次方程的求解使用了卡当公式的结果。
计算炉料入炉后的下沿位置方法为：针对某一料批的计算,首先确定料批上沿的位置,如果料批上沿位置处于炉喉位置,则计算料批上沿位置至炉喉下沿位置的体积V1,如果V1大于料批的体积,则根据料批体积V和炉喉的半径计算出料批的下沿位置；如果料批的体积V大于V1,则落在炉喉部分的体积V2为料批体积V减去V1,假设落在炉身部分体积V2所占的炉身高度为H,通过计算可以得到料批在炉身部分所占的高度H，则确定料批的下沿位置；料批上沿落在炉身、炉腰、炉腹部分的计算与落在炉喉部分的计算方法相同。
料批料线落在炉喉部分的计算流程图如图2所示，高炉各个部分的实际高度如图3所示，计算出落在炉身部分体积V2下沿的半径R=r2+H/tan(α),其中r2为炉身上沿的半径；有了圆台上下圆的半径和圆台的高度，则可得到V2=πH((r2+H/tan(α))2+2(r2+H/tan(α))r2+r22)/3；
此公式中料批落在炉身部分的体积V2、炉身上沿圆周的半径r2、炉身夹角α均已知，则得到一个变量为料批落在炉身部分所占高度H的一元三次方程，方程的求解过程如下：
ax^3+bx^2+cx+d=0
为了方便，约去a得到
x^3+kx^2+mx+n=0
令x=y-k/3 ，
代入方程(y-k/3)^3+k(y-k/3)^2+m(y-k/3)+n=0 ，
(y-k/3)^3中的y^2项系数是-k ，
k(y-k/3)^2中的y^2项系数是k ，
所以相加后y^2抵消 ，
得到y^3+py+q=0，其中p=k^2/3+m ，q=(2(k/3)^3)-(km/3)+n。
根据实际情况，此一元三次方程只有一个唯一的实根，方程x^3+px+q=0的唯一实根为：
x1=[-q/2+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)+
+[-q/2-((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)； 
通过计算可以得到料批在炉身部分所占的高度H，则料批下沿的位置炉喉高度与H的和。
（3）如果第N批炉料入炉后的下沿位置小于高炉风口料线位置，则将此料批的下沿位置作为第N-1批的上沿位置执行步骤（2），依次按照入炉料批的先后顺序从上往下计算，如果此批炉料入炉后的下沿位置高于高炉风口料线位置，则记录炉料批次直到计算到的料批下沿大于风口料线为止，结束本次计算。
还包括入炉压缩率的修正步骤，高炉入炉后压缩率的修正方法：对入炉空焦实际产生效果的时间和系统计算出的空焦到达风口产生效果的时间比对，如果空焦实际产生效果的时间在系统计算的时间之前，说明入炉压缩率的取值过大，导致计算的结果滞后于实际炉况，则需要对压缩率适当调小，反之亦然。
在每批入炉料批布料结束并且探尺开始提尺时刻获取实际料线并开始计算，在已知高炉炉型的基础上，根据入炉料批的实际重量和每种物料的堆密度计算出此料批的实际体积（并可根据物料化验信息计算出批料的焦比、碱度、批铁量、批渣量等信息），再根据实际料线高度结合炉型利用卡丹公式反解出此料批的在炉内的下沿位置，将此位置作为前批料的上沿位置，结合前批料的实际体积和炉型计算前批料的下沿位置，以此类推，可计算出炉身以上位置的所有料批的位置信息（及指标信息等），此为料批在炉内位置（及指标信息等）的计算。料批的下行速度的计算是根据最近入炉N（计算是根据现场情况取N=6）批料的总耗时计算出炉内料批的整体下行速度，再根据炉内某一料批和炉身下沿之间的料批数量计算此料批到达风口的时间。模型在实际生产中,根据炉况,不断更新修正压缩系数,以得到与实际炉况相符合的仿真结果。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种高炉炉料入炉的监控方法，设定高炉原燃料的料单编制，根据料单的编制按批次执行上料操作，原燃料按上下队列式入炉，并采集单批原燃料的实际重量和堆密度，其特征在于，包括如下步骤：
（1）根据每批炉料的密度和重量，计算得到此批炉料的体积V，从而得到此批炉料入炉后的体积V入=s*V,其中，s为高炉的入炉压缩率；
（2）最新料批入炉后提尺时，读取探尺高度作为料线位置，结合高炉的炉型和步骤（1）中得到的炉料入炉后的体积V入，计算此批炉料入炉后的下沿位置；
（3）如果第N批炉料入炉后的下沿位置小于高炉风口料线位置，则将此料批的下沿位置作为第N-1批的上沿位置执行步骤（2），依次按照入炉料批的先后顺序从上往下计算，如果此批炉料入炉后的下沿位置高于高炉风口料线位置，则记录炉料批次直到计算到的料批下沿大于风口料线为止，结束本次计算。
2.根据权利要求1所述的一种高炉炉料入炉的监控方法，其特征在于，步骤（2）中，计算炉料入炉后的下沿位置方法为：针对某一料批的计算,首先确定料批上沿的位置,如果料批上沿位置处于炉喉位置,则计算料批上沿位置至炉喉下沿位置的体积V1,如果V1大于料批的体积,则根据料批体积V和炉喉的半径计算出料批的下沿位置；如果料批的体积V大于V1,则落在炉喉部分的体积V2为料批体积V减去V1,假设落在炉身部分体积V2所占的炉身高度为H,通过计算可以得到料批在炉身部分所占的高度H，则确定料批的下沿位置；料批上沿落在炉身、炉腰、炉腹部分的计算与落在炉喉部分的计算方法相同。
3.根据权利要求1所述的一种高炉炉料入炉的监控方法，其特征在于，还包括入炉压缩率的修正步骤，高炉入炉后压缩率的修正方法：对入炉空焦实际产生效果的时间和系统计算出的空焦到达风口产生效果的时间比对，如果空焦实际产生效果的时间在系统计算的时间之前，说明入炉压缩率的取值过大，导致计算的结果滞后于实际炉况，则需要对压缩率适当调小，反之亦然。
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