CN104537177A - 一种高炉内软熔带软化面位置的确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉内软熔带软化面位置的确定方法及装置，包括：获取机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，该机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速；并获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定炉底压力与炉顶压力之间的压力差；并基于获取的煤气流密度、煤气流流速和压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在该机械探尺探测位置处的料层厚度；以及确定该机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度，与该机械探尺探测位置处的料层厚度之和。采用本发明实施例提供的方案，提高了确定高炉内软熔带软化面位置的准确性。

Description

一种高炉内软熔带软化面位置的确定方法及装置

技术领域

本发明涉及高炉冶炼技术领域，尤其涉及一种高炉内软熔带软化面位置的确定方法及装置。

背景技术

在高炉冶炼中，软熔带是指在高炉内部，高炉原料从开始软化到滴落的区域。软熔带内发生的反应主要是矿石的软化与初渣的形成。由于固相反应形成的低熔点化合物进一步加热后开始软化，同时由于原料液相状态的出现，改善了矿石与焦炭或熔剂的接触条件，当原料继续下降和升温，液相状态的原料不断增加，当升高到一定温度后，矿石在荷重条件下开始变形、收缩、软化。继续升温，则继续软化收缩，直至熔化滴落。

在高炉炼铁过程中，从原料软化开始到发生熔滴，即在炉内形成了软熔带。软熔带中的透气性差，还原和传热过程受到限制。因此，冶炼过程中，希望软熔带薄一些，位置低一些。

软熔带的形状决定了高炉煤气中下部分布，因而在一定程度上可以认为软熔带决定了高炉炉内温度场的分布，它的形状与位置对高炉冶炼过程产生明显的影响，如矿石的预还原，生铁含硅，煤气利用，炉缸温度与活跃程度以及对炉衬的维护等。

目前倒V形软熔带被公认为是最佳软熔带。倒V型软熔带，可提高料柱透气性，降低炉内总压降，是增大喷煤量，疏导炉内煤气流，促进高炉顺行的有效手段。

为了保证高炉的正常运行，及时检测出异常情况，避免如崩料、结瘤等事故的发生，延长高炉的使用寿命，就必须实时的检测高炉内部的情况。而软熔带软化面位置的确定，对高炉内部的情况如软熔带下部反应的大致温度、压力以及煤气流等的判断提供了很可靠的信息。

目前，对于软熔带软化面位置的确定，主要依据炉顶的十字测温装置以及冷却壁里的热电偶测量值，然而，针对温度的测量，要求较高，且很可能由于设备或环境原因，导致测量结果不准确，进而导致对软熔带软化面位置的确定不够准确。

发明内容

本发明实施例提供一种高炉内软熔带软化面位置的确定方法及装置，用以解决现有技术中存在的确定高炉内软熔带软化面位置不准确的问题。

本发明实施例提供一种高炉内软熔带软化面位置的确定方法，包括：

获取机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，所述机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速；

获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定所述炉底压力与所述炉顶压力之间的压力差；

基于所述煤气流密度、所述煤气流流速和所述压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，其中，所述料层厚度与所述压力差、所述孔隙度的平方、所述形状系数、所述颗粒直径和所述煤气流密度成正比，与1减去所述孔隙度的差值和所述煤气流流速成反比；

确定所述机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度，与所述机械探尺探测位置处的料层厚度之和，作为高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面距离高炉炉口的垂直高度，用于表示高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面的位置。

进一步的，高炉内原料为多种原料的混合，采用如下公式确定高炉内原料的所述孔隙度：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ϵ}}_i*q_i;$

其中，ε为高炉内原料的所述孔隙度，k为高炉内原料种类的数量，ε_i为第i种原料的孔隙度，q_i为第i种原料占高炉内原料的比例。

进一步的，高炉内原料包括烧结矿、球团矿以及块矿，采用如下公式确定高炉内原料的所述孔隙度：

ε＝ε_s*q_s+ε_q*q_q+ε_l*q_l；

其中ε_s为烧结矿的孔隙度，q_s为烧结矿所占比例，ε_q为球团矿的孔隙度，q_q为烧结矿所占比例，ε_l为块矿的孔隙度，q_l为烧结矿所占比例。

进一步的，高炉内原料为多种原料的混合，采用如下公式确定高炉内原料的所述形状系数：

$f=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i}{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i};$

其中，f为高炉内原料的所述形状系数，k为高炉内原料种类的数量，a_i为与第i种原料的颗粒同体积的球的表面积，b_i为第i种原料的颗粒的表面积。

进一步的，高炉内原料为多种原料的混合，采用如下公式确定高炉内原料颗粒的所述颗粒直径：

$d=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i}{k};$

其中，d为高炉内原料颗粒的所述颗粒直径，k为高炉内原料种类的数量，d_i为第i种原料颗粒的颗粒直径。

进一步的，采用如下公式确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度：

$L=\frac{\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ϵ}}^2\mathrm{fd}}{r(1-\mathrm{\ϵ})}\frac{\mathrm{\ρ}}{v};$

其中，L为高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，Δp为所述压力差，ε为所述孔隙度，f为所述形状系数，d为所述颗粒直径，ρ为所述煤气流密度，v为所述煤气流流速，r为预设常数。

进一步的，还包括：

获取高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度；

基于高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度进行曲面拟合，得到高炉内软熔带软化面各位置处距离高炉炉口的垂直高度。

本发明实施例还提供一种高炉内软熔带软化面位置的确定装置，包括：

第一获取单元，用于获取机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，所述机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速；

第二获取单元，用于获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定所述炉底压力与所述炉顶压力之间的压力差；

料层厚度确定单元，用于基于所述煤气流密度、所述煤气流流速和所述压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，其中，所述料层厚度与所述压力差、所述孔隙度的平方、所述形状系数、所述颗粒直径和所述煤气流密度成正比，与1减去所述孔隙度的差值和所述煤气流流速成反比；

软化面位置确定单元，用于确定所述机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度，与所述机械探尺探测位置处的料层厚度之和，作为高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面距离高炉炉口的垂直高度，用于表示高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面的位置。

进一步的，高炉内原料为多种原料的混合，所述料层厚度确定单元，具体用于采用如下公式确定高炉内原料的所述孔隙度：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ϵ}}_i*q_i;$

其中，ε为高炉内原料的所述孔隙度，k为高炉内原料种类的数量，ε_i为第i种原料的孔隙度，q_i为第i种原料占高炉内原料的比例。

进一步的，高炉内原料包括烧结矿、球团矿以及块矿，所述料层厚度确定单元，具体可以采用如下公式确定高炉内原料的所述孔隙度：

ε＝ε_s*q_s+ε_q*q_q+ε_l*q_l；

其中ε_s为烧结矿的孔隙度，q_s为烧结矿所占比例，ε_q为球团矿的孔隙度，q_q为烧结矿所占比例，ε_l为块矿的孔隙度，q_l为烧结矿所占比例。

进一步的，高炉内原料为多种原料的混合，所述料层厚度确定单元，具体用于采用如下公式确定高炉内原料的所述形状系数：

$f=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i}{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i};$

其中，f为高炉内原料的所述形状系数，k为高炉内原料种类的数量，a_i为与第i种原料的颗粒同体积的球的表面积，b_i为第i种原料的颗粒的表面积。

进一步的，高炉内原料为多种原料的混合，所述料层厚度确定单元，具体用于采用如下公式确定高炉内原料颗粒的所述颗粒直径：

$d=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i}{k};$

其中，d为高炉内原料颗粒的所述颗粒直径，k为高炉内原料种类的数量，d_i为第i种原料颗粒的颗粒直径。

进一步的，所述料层厚度确定单元，具体用于采用如下公式确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度：

$L=\frac{\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ϵ}}^2\mathrm{fd}}{r(1-\mathrm{\ϵ})}\frac{\mathrm{\ρ}}{v};$

其中，L为高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，Δp为所述压力差，ε为所述孔隙度，f为所述形状系数，d为所述颗粒直径，ρ为所述煤气流密度，v为所述煤气流流速，r为预设常数。

进一步的，所述软化面位置确定单元，还用于获取高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度；

基于高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度进行曲面拟合，得到高炉内软熔带软化面各位置处距离高炉炉口的垂直高度。

本发明有益效果包括：

本发明实施例提供的方法中，使用机械探尺探测高炉内原料的上表面位置，并且在探测到原料的上表面位置时，获取机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速，以及获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定炉底压力与炉顶压力之间的压力差，然后基于获取的煤气流密度、煤气流流速和压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在该机械探尺探测位置处的料层厚度，该料层厚度与该机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度之和，即可以表示高炉内该机械探尺探测位置处软熔带软化面的位置。由于不再需要检测高炉的温度，并且，上述煤气流密度、煤气流流速、炉顶压力和炉底压力，以及高炉原料的孔隙度、形状系数和颗粒直径等参数，相比高炉温度，均可以更加容易且准确的检测到，从而提高了确定高炉内软熔带软化面位置的准确性。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的高炉内软熔带软化面位置的确定方法的流程图；

图2为本发明实施例1中提供的高炉内软熔带软化面位置的确定方法的流程图；

图3为本发明实施例2中提供的高炉内软熔带软化面位置的确定装置的结构示意图。

具体实施方式

为了给出确定高炉内软熔带软化面位置的准确性的实现方案，本发明实施例提供了一种高炉内软熔带软化面位置的确定方法及装置，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种高炉内软熔带软化面位置的确定方法，如图1所示，具体包括：

步骤11、获取机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，该机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速。

步骤12、获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定炉底压力与炉顶压力之间的压力差。

步骤13、基于获取的煤气流密度、煤气流流速和压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在该机械探尺探测位置处的料层厚度，其中，料层厚度与压力差、孔隙度的平方、形状系数、颗粒直径和煤气流密度成正比，与1减去孔隙度的差值和煤气流流速成反比。

步骤14、确定该机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度，与该机械探尺探测位置处的料层厚度之和，作为高炉内该机械探尺探测位置处软熔带软化面距离高炉炉口的垂直高度，用于表示高炉内该机械探尺探测位置处软熔带软化面的位置。

下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的方法及装置进行详细描述。

实施例1：

图2为本发明实施例1提供的高炉内软熔带软化面位置的确定方法的流程图，具体可以包括如下处理步骤：

步骤21、控制机械探尺探测高炉内原料的上表面位置，当机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，确定该机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度。

步骤22、当机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，获取该机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速。

具体的，机械探尺可以包括供煤气流从下向上流出的气筒，所以可以检测该机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，流出该机械探尺的气筒的煤气流的密度和流速，分别对应作为该机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速。

步骤23、获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定炉底压力与炉顶压力之间的压力差。

其中，炉顶压力可以使用高炉原料的上表面处的压力，作为炉顶压力。

压力的检测可以采用现有技术中各种测压工具进行，在此不再举例进行描述。

步骤24、获取高炉内原料的孔隙度。

原料的孔隙度为原料的固有属性参数，可以预先通过测量进行确定。

本发明实施例中，当高炉内原料为多种原料的混合时，可以采用如下公式确定高炉内原料的孔隙度：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ϵ}}_i*q_i;$

其中，ε为高炉内原料的孔隙度，k为高炉内原料种类的数量，ε_i为第i种原料的孔隙度，q_i为第i种原料占高炉内原料的比例，该比例可以为质量的比例。

目前，在高炉冶炼的实际作业中，高炉内原料通常包括烧结矿、球团矿以及块矿，此时，可以采用如下公式确定高炉内原料的孔隙度：

ε＝ε_s*q_s+ε_q*q_q+ε_l*q_l；

其中ε_s为烧结矿的孔隙度，q_s为烧结矿所占比例，ε_q为球团矿的孔隙度，q_q为烧结矿所占比例，ε_l为块矿的孔隙度，q_l为烧结矿所占比例。

步骤25、获取高炉内原料的形状系数。

原料的形状系数为原料的固有属性参数，可以预先通过测量进行确定，例如，可以采用如下公式确定原料的形状系数：

$f=\frac{a}{b};$

其中，f为高炉内原料的所述形状系数，a为与原料的颗粒同体积的球的表面积，b为原料的颗粒的表面积。

本发明实施例中，当高炉内原料为多种原料的混合时，可以采用如下公式确定高炉内原料的形状系数：

$f=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i}{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i};$

其中，f为高炉内原料的所述形状系数，k为高炉内原料种类的数量，a_i为与第i种原料的颗粒同体积的球的表面积，b_i为第i种原料的颗粒的表面积。

步骤26、获取高炉内原料颗粒的颗粒直径。

原料颗粒的颗粒直径为原料的固有属性参数，可以预先通过测量进行确定。

本发明实施例中，当高炉内原料为多种原料的混合时，可以采用如下公式确定高炉内原料颗粒的颗粒直径：

$d=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i}{k};$

其中，d为高炉内原料颗粒的所述颗粒直径，k为高炉内原料种类的数量，d_i为第i种原料颗粒的颗粒直径。

上述步骤22-步骤26中的各步骤之间，没有严格的先后顺序，可以先后执行，也可以同时进行，并且，其中煤气流密度、煤气流流速、炉顶压力和炉底压力可以实时测量，而高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径可以预先确定，在使用时直接获取。

步骤27、基于获取的煤气流密度、煤气流流速和压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在该机械探尺探测位置处的料层厚度。

具体可以采用如下公式确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度：

$L=\frac{\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ϵ}}^2\mathrm{fd}}{r(1-\mathrm{\ϵ})}\frac{\mathrm{\ρ}}{v};$

其中，L为高炉内原料在该机械探尺探测位置处的料层厚度，Δp为压力差，ε为孔隙度，f为形状系数，d为颗粒直径，ρ为煤气流密度，v为煤气流流速，r为预设常数。

其中，r可以根据高炉的实际情况和冶炼工艺等因素进行灵活设置，例如，针对目前高炉冶炼的实际工艺情况，r可以为1.75。

步骤28、确定该机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度，与该机械探尺探测位置处的料层厚度之和，作为高炉内该机械探尺探测位置处软熔带软化面距离高炉炉口的垂直高度，用于表示高炉内该机械探尺探测位置处软熔带软化面的位置。

采用本发明实施例1中图2流程所示的高炉内软熔带软化面位置的确定方法，由于不再需要检测高炉的温度，并且，上述煤气流密度、煤气流流速、炉顶压力和炉底压力，以及高炉原料的孔隙度、形状系数和颗粒直径等参数，相比高炉温度，均可以更加容易且准确的检测到，从而提高了确定高炉内软熔带软化面位置的准确性。

进一步的，本发明实施例1中，可以在高炉横截面的多个位置处，使用多个机械探尺，分别探测高炉内原料在该多个位置处的料层上表面位置，并分别针对每个机械探尺对应的位置，采用上述方法，确定高炉内软熔带软化面该多个位置处距离高炉炉口的垂直高度，然后基于高炉内软熔带软化面该多个位置处距离高炉炉口的垂直高度进行曲面拟合，得到高炉内软熔带软化面各位置处距离高炉炉口的垂直高度。

实施例2：

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的高炉内软熔带软化面位置的确定方法，相应地，本发明实施例2还提供了一种高炉内软熔带软化面位置的确定装置，其结构示意图如图3所示，具体包括：

第一获取单元31，用于获取机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，所述机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速；

第二获取单元32，用于获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定所述炉底压力与所述炉顶压力之间的压力差；

料层厚度确定单元33，用于基于所述煤气流密度、所述煤气流流速和所述压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，其中，所述料层厚度与所述压力差、所述孔隙度的平方、所述形状系数、所述颗粒直径和所述煤气流密度成正比，与1减去所述孔隙度的差值和所述煤气流流速成反比；

软化面位置确定单元34，用于确定所述机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度，与所述机械探尺探测位置处的料层厚度之和，作为高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面距离高炉炉口的垂直高度，用于表示高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面的位置。

进一步的，高炉内原料为多种原料的混合，所述料层厚度确定单元33，具体用于采用如下公式确定高炉内原料的所述孔隙度：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ϵ}}_i*q_i;$

其中，ε为高炉内原料的所述孔隙度，k为高炉内原料种类的数量，ε_i为第i种原料的孔隙度，q_i为第i种原料占高炉内原料的比例。

进一步的，高炉内原料包括烧结矿、球团矿以及块矿，所述料层厚度确定单元33，具体可以采用如下公式确定高炉内原料的所述孔隙度：

ε＝ε_s*q_s+ε_q*q_q+ε_l*q_l；

其中ε_s为烧结矿的孔隙度，q_s为烧结矿所占比例，ε_q为球团矿的孔隙度，q_q为烧结矿所占比例，ε_l为块矿的孔隙度，q_l为烧结矿所占比例。

进一步的，高炉内原料为多种原料的混合，所述料层厚度确定单元33，具体用于采用如下公式确定高炉内原料的所述形状系数：

$f=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i}{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i};$

其中，f为高炉内原料的所述形状系数，k为高炉内原料种类的数量，a_i为与第i种原料的颗粒同体积的球的表面积，b_i为第i种原料的颗粒的表面积。

进一步的，高炉内原料为多种原料的混合，所述料层厚度确定单元33，具体用于采用如下公式确定高炉内原料颗粒的所述颗粒直径：

$d=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i}{k};$

其中，d为高炉内原料颗粒的所述颗粒直径，k为高炉内原料种类的数量，d_i为第i种原料颗粒的颗粒直径。

进一步的，所述料层厚度确定单元33，具体用于采用如下公式确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度：

$L=\frac{\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ϵ}}^2\mathrm{fd}}{r(1-\mathrm{\ϵ})}\frac{\mathrm{\ρ}}{v};$

其中，L为高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，Δp为所述压力差，ε为所述孔隙度，f为所述形状系数，d为所述颗粒直径，ρ为所述煤气流密度，v为所述煤气流流速，r为预设常数。

进一步的，所述软化面位置确定单元34，还用于获取高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度；

基于高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度进行曲面拟合，得到高炉内软熔带软化面各位置处距离高炉炉口的垂直高度。

上述各单元的功能可对应于图1或图2所示流程中的相应处理步骤，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的方案，包括：获取机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，该机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速；并获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定炉底压力与炉顶压力之间的压力差；并基于获取的煤气流密度、煤气流流速和压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在该机械探尺探测位置处的料层厚度，其中，料层厚度与压力差、孔隙度的平方、形状系数、颗粒直径和煤气流密度成正比，与1减去孔隙度的差值和煤气流流速成反比；以及确定该机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度，与该机械探尺探测位置处的料层厚度之和，作为高炉内该机械探尺探测位置处软熔带软化面距离高炉炉口的垂直高度，用于表示高炉内该机械探尺探测位置处软熔带软化面的位置。采用本发明实施例提供的方案，提高了确定高炉内软熔带软化面位置的准确性。

本申请的实施例所提供的高炉内软熔带软化面位置的确定装置可通过计算机程序实现。本领域技术人员应该能够理解，上述的模块划分方式仅是众多模块划分方式中的一种，如果划分为其他模块或不划分模块，只要高炉内软熔带软化面位置的确定装置具有上述功能，都应该在本申请的保护范围之内。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种高炉内软熔带软化面位置的确定方法，其特征在于，包括：

获取机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，所述机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速；

获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定所述炉底压力与所述炉顶压力之间的压力差；

基于所述煤气流密度、所述煤气流流速和所述压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，其中，所述料层厚度与所述压力差、所述孔隙度的平方、所述形状系数、所述颗粒直径和所述煤气流密度成正比，与1减去所述孔隙度的差值和所述煤气流流速成反比；

确定所述机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度，与所述机械探尺探测位置处的料层厚度之和，作为高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面距离高炉炉口的垂直高度，用于表示高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，高炉内原料为多种原料的混合，采用如下公式确定高炉内原料的所述孔隙度：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ϵ}}_i*q_i;$

其中，ε为高炉内原料的所述孔隙度，k为高炉内原料种类的数量，ε_i为第i种原料的孔隙度，q_i为第i种原料占高炉内原料的比例。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，高炉内原料包括烧结矿、球团矿以及块矿，采用如下公式确定高炉内原料的所述孔隙度：

ε＝ε_s*q_s+ε_q*q_q+ε_l*q_l；

其中ε_s为烧结矿的孔隙度，q_s为烧结矿所占比例，ε_q为球团矿的孔隙度，q_q为烧结矿所占比例，ε_l为块矿的孔隙度，q_l为烧结矿所占比例。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，高炉内原料为多种原料的混合，采用如下公式确定高炉内原料的所述形状系数：

$f=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i}{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i};$

其中，f为高炉内原料的所述形状系数，k为高炉内原料种类的数量，a_i为与第i种原料的颗粒同体积的球的表面积，b_i为第i种原料的颗粒的表面积。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，高炉内原料为多种原料的混合，采用如下公式确定高炉内原料颗粒的所述颗粒直径：

$d=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i}{k};$

其中，d为高炉内原料颗粒的所述颗粒直径，k为高炉内原料种类的数量，d_i为第i种原料颗粒的颗粒直径。

6.如权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，采用如下公式确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度：

$L=\frac{\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ϵ}}^2\mathrm{fd}}{r(1-\mathrm{\ϵ})}\frac{\mathrm{\ρ}}{v};$

其中，L为高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，Δp为所述压力差，ε为所述孔隙度，f为所述形状系数，d为所述颗粒直径，ρ为所述煤气流密度，v为所述煤气流流速，r为预设常数。

7.如权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，还包括：

获取高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度；

基于高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度进行曲面拟合，得到高炉内软熔带软化面各位置处距离高炉炉口的垂直高度。

8.一种高炉内软熔带软化面位置的确定装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取机械探尺探测到高炉内原料的上表面位置时，所述机械探尺下端所在位置的煤气流密度和煤气流流速；

第二获取单元，用于获取高炉当前的炉顶压力和炉底压力，并确定所述炉底压力与所述炉顶压力之间的压力差；

料层厚度确定单元，用于基于所述煤气流密度、所述煤气流流速和所述压力差，以及高炉内原料的孔隙度、原料的形状系数和原料颗粒的颗粒直径，确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，其中，所述料层厚度与所述压力差、所述孔隙度的平方、所述形状系数、所述颗粒直径和所述煤气流密度成正比，与1减去所述孔隙度的差值和所述煤气流流速成反比；

软化面位置确定单元，用于确定所述机械探尺探测到的高炉内原料的料层上表面距离高炉炉口的垂直高度，与所述机械探尺探测位置处的料层厚度之和，作为高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面距离高炉炉口的垂直高度，用于表示高炉内所述机械探尺探测位置处软熔带软化面的位置。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述料层厚度确定单元，具体用于采用如下公式确定高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度：

$L=\frac{\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ϵ}}^2\mathrm{fd}}{r(1-\mathrm{\ϵ})}\frac{\mathrm{\ρ}}{v};$

其中，L为高炉内原料在所述机械探尺探测位置处的料层厚度，Δp为所述压力差，ε为所述孔隙度，f为所述形状系数，d为所述颗粒直径，ρ为所述煤气流密度，v为所述煤气流流速，r为预设常数。

10.如权利要求8-9任一所述的装置，其特征在于，所述软化面位置确定单元，还用于获取高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度；

基于高炉内软熔带软化面多个位置处距离高炉炉口的垂直高度进行曲面拟合，得到高炉内软熔带软化面各位置处距离高炉炉口的垂直高度。