CN113774174B - 一种高炉焦炭选配控制方法和装置 - Google Patents

一种高炉焦炭选配控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高炉焦炭分选技术领域，具体涉及一种高炉焦炭选配控制方法和装置。该方法包括：控制筛机对多组焦炭分别进行筛分，以获取设定粒度分布的多组待选配焦炭；获取待选配焦炭的表面参数；其中，待选配焦炭的表面参数用来表征待选配焦炭的抗压性能；根据目标高炉的设计要求，确定目标高炉对设定粒度分布中各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息；以匹配抗压性能需求信息为目标，根据待选配焦炭的表面参数，从多组待选配焦炭中，筛选出各粒度范围对应的目标焦炭。本发明通过待选配焦炭的表面参数，确定出满足目标高炉设计要求的各粒度范围对应的目标焦炭，实现了高炉焦炭的高效自适应选配。

Description

一种高炉焦炭选配控制方法和装置
技术领域
本发明涉及高炉焦炭分选技术领域，具体涉及一种高炉焦炭选配控制方法和装置。
背景技术
随着高炉大型化工业进程的逐步推进，冶金焦炭在高炉炼铁过程中的骨架作用越发不可替代，焦炭的块度及其粒度分布是保证高炉透气性和高炉风口回旋区稳定的重要参数。焦炭的骨架作用就要求焦炭有较好的抗压强度，以满足高炉的生产需要。
因此，如何实现高炉焦炭的自适应选配，是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高炉焦炭选配控制方法和装置，以实现高炉焦炭的自适应选配。
本发明实施例提供了以下方案：
第一方面，本发明实施例提供一种高炉焦炭选配控制方法，所述方法包括：
控制筛机对多组焦炭分别进行筛分，以获取设定粒度分布的多组待选配焦炭；
获取所述待选配焦炭的表面参数；其中，所述待选配焦炭的表面参数用来表征所述待选配焦炭的抗压性能；
根据目标高炉的设计要求，确定所述目标高炉对所述设定粒度分布中各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息；
以匹配所述抗压性能需求信息为目标，根据所述待选配焦炭的表面参数，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
在一种可能的实施例中，所述表面参数包括裂纹面积比参数、裂纹总长参数、裂纹数量参数和费雷特直径参数中的一种或多种。
在一种可能的实施例中，所述获取所述待选配焦炭的表面参数，包括：
获取所述待选配焦炭中设定数量的样本焦炭的样本图片集合；
根据所述样本图片集合，获取每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数；
根据所述每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数，确定所述待选配焦炭的表面参数。
在一种可能的实施例中，所述以匹配所述抗压性能需求信息为目标，根据所述待选配焦炭的表面参数，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭，包括：
根据所述抗压性能需求信息，确定出所述各粒度范围的目标焦炭对应目标抗压性能；
根据所述目标焦炭对应目标抗压性能，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
第二方面，本发明实施例提供了一种高炉焦炭选配控制装置，所述装置包括：
第一控制模块，用于控制筛机对多组焦炭分别进行筛分，以获取设定粒度分布的多组待选配焦炭；
第一获取模块，用于获取所述待选配焦炭的表面参数；其中，所述待选配焦炭的表面参数用来表征所述待选配焦炭的抗压性能；
第一确定模块，用于根据目标高炉的设计要求，确定所述目标高炉对所述设定粒度分布中各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息；
第二控制模块，用于以匹配所述抗压性能需求信息为目标，根据所述待选配焦炭的表面参数，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
在一种可能的实施例中，所述表面参数包括裂纹面积比参数、裂纹总长参数、裂纹数量参数和费雷特直径参数中的一种或多种。
在一种可能的实施例中，所述第一获取模块，包括：
第二获取模块，用于获取所述待选配焦炭中设定数量的样本焦炭的样本图片集合；
第三获取模块，用于根据所述样本图片集合，获取每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数；
第二确定模块，用于根据所述每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数，确定所述待选配焦炭的表面参数。
在一种可能的实施例中，所述第二控制模块，包括：
第三确定模块，用于根据所述抗压性能需求信息，确定出所述各粒度范围的目标焦炭对应目标抗压性能；
第一筛选模块，用于根据所述目标焦炭对应目标抗压性能，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
第三方面，本发明实施例提供一种高炉焦炭选配控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现第一方面中所述的高炉焦炭选配控制方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时以实现第一方面中所述的高炉焦炭选配控制方法的步骤。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明首先对当前批次焦炭进行筛分，获取设定粒度范围的待选配焦炭；然后获取用以表征待选配焦炭的抗压性能的表面参数；之后确定出目标高炉对各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息；最后以匹配抗压性能需求信息为目标，从多组待选配焦炭中，筛选出各粒度范围对应的目标焦炭。本发明通过待选配焦炭的表面参数，确定出满足目标高炉设计要求的各粒度范围对应的目标焦炭，实现了高炉焦炭的高效自适应选配。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种高炉焦炭选配控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种高炉焦炭选配控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
由于高炉中需要焦炭层层堆叠，不同高炉的结构不同，其相应对焦炭的抗压性能的设计要求也不同，例如高炉的容积越大，焦炭的堆叠高度就越高，对焦炭抗压性能的要求就越高。本领域中，通常采用转鼓试验来检测焦炭的耐磨强度，从而反映出焦炭的抗压性能。但这种方案操作周期长，同时主要考虑的是大于60mm的焦炭，不能完全反映出高炉用焦的真实水平。
为此，本发明希望提出一种自适应的高炉选焦方案，以提高焦炭选配过程的效率，减少焦炭选配的成本。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种高炉焦炭选配控制方法的流程图，具体包括步骤11至步骤14。
步骤11，控制筛机对多组焦炭分别进行筛分，以获取设定粒度分布的多组待选配焦炭。
具体的，多组焦炭可以是至少两组焦炭，多组待选配焦炭可以是至少两组待选配焦炭。设定粒度分布包括预设的两个或多个粒度范围，例如将焦炭的粒径分为大于80mm、60mm至80mm、40mm至60mm、25mm至40mm和小于25mm等五个不同粒度范围。
具体的，设定粒度分布的每一组待选配焦炭均包含粒度范围信息和独立编号ID信息。由于设定粒度分布包括若干个粒度范围，设定粒度分布的多组待选配焦炭可以为各个粒度范围对应的一组或多组待选配焦炭。
例如，大于80mm的粒度范围对应一组或多组待选配焦炭；60mm至80mm的粒度范围对应一组或多组待选配焦炭；40mm至60mm的粒度范围对应一组或多组待选配焦炭；25mm至40mm的粒度范围对应一组或多组待选配焦炭；小于25mm的粒度范围对应一组或多组待选配焦炭；而设定粒度分布的多组待选配焦炭可以为5个粒度范围中所有的待选配焦炭的总和。
具体的，可以利用大型筛机，对多个批次的焦炭进行筛分，获取不同粒度分布的焦炭。
由于相对来说，粒径越大的焦炭，其抗压性能相对越好，本步骤希望将焦炭按照粒度范围分为不同的组，并从该不同的组中的焦炭分配合适的高炉。
步骤12，获取所述待选配焦炭的表面参数。
其中，所述待选配焦炭的表面参数用来表征所述待选配焦炭的抗压性能。
具体的，可以选取能够表征焦炭的抗压性能的参数作为表面参数。
实际应用中，可以选取裂纹面积比参数、裂纹总长参数、裂纹数量参数和费雷特直径参数中的一种或多种来作为表面参数。
其中，裂纹面积比参数可以是焦炭表面上裂纹总面积与焦炭总表面积之比；裂纹总长参数可以为焦炭表面上所有裂纹的总长度；裂纹数量参数可以为焦炭表面上所有裂纹的条数；费雷特直径(Feret)则用来表征焦炭表面的块度。
同一粒度范围中，裂纹面积比越小、裂纹总长越小以及裂纹数量越少，说明焦炭的抗压性能越好；而最大费雷特直径与最小费雷特直径之比越小，说明焦炭的抗压性能越好。
这里，本实施例还提供了一种步骤12的具体实现方案，包括步骤21至步骤23。
步骤21，获取所述待选配焦炭中设定数量的样本焦炭的样本图片集合。
具体的，可以从待选配焦炭中选择一定数量的焦炭作为样本焦炭，之后再对这些样本焦炭进行拍照，即可获得样本图片集合。
步骤22，根据所述样本图片集合，获取每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数。
具体的，通过对每张样本图片进行图像分析，进而获得样本焦炭的裂纹面积比参数、裂纹总长参数、裂纹数量参数和/或费雷特直径参数等表面参数。
步骤23，根据所述每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数，确定所述待选配焦炭的表面参数。
具体的，可以采用均值计算、权重计算等方式，利用样本图片对应的样本焦炭的表面参数，表征出待选配焦炭的表面参数。
步骤13，根据目标高炉的设计要求，确定所述目标高炉对所述设定粒度分布中各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息。
具体的，目标高炉为本次需要进行焦炭选配的高炉。该目标焦炉存在具体的尺寸、容积、结构、材料等设计参数，综合这些设计参数，能够获得目标焦炉中焦炭层叠结构对不同粒度范围的焦炭的抗压性能的设计要求。
本步骤能够根据对不同粒度范围的焦炭的抗压性能的设计要求，确定出目标高炉对设定粒度分布中各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息。
以大于80mm、60mm至80mm、40mm至60mm、25mm至40mm和小于25mm等五个不同粒度范围组成的设定粒度分布为例，上述抗压性能需求信息可以表示为：
大于80mm的焦炭的最小抗压力为17kN；60mm至80mm的焦炭的最小抗压力为11kN；40mm至60mm的焦炭的最小抗压力为9kN；25mm至40mm的焦炭的最小抗压力为5kN；小于25mm的焦炭的最小抗压力为3.5kN。
当然，还可以使用模糊量(例如高、中、差)来表征不同粒度范围对目标焦炭的抗压性能的最小需求量，这里不予以限制。
步骤14，以匹配所述抗压性能需求信息为目标，根据所述待选配焦炭的表面参数，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
具体的，本实施例还给出了步骤13一种实现方案，具体包括步骤31至步骤32。
步骤31，根据所述抗压性能需求信息，确定出所述各粒度范围的目标焦炭对应目标抗压性能。
具体的，抗压性能需求信息中包含有对各粒度范围的目标焦炭的抗压性能要求，以此可以实现本步骤的操作。
步骤32，根据所述目标焦炭对应目标抗压性能，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
具体的，本步骤可以基于待选配焦炭的表面参数，表征出待选配焦炭的抗压性能，从而根据待选配焦炭的抗压性能，为目标高炉匹配出符合其设计要求的各粒度范围对应的目标焦炭，完成高炉焦炭的自适应选配。
为了提高选配过程的效率，这里还提供一种通过抗压性能值Q来实现焦炭选配的方案。
首先，定义Q的计算公式为：
Figure BDA0003220728340000081
其中，A为裂纹面积比，ω1为裂纹面积比的权重参数；B为裂纹总长，ω2为裂纹总长的权重参数；C为裂纹数量，ω3为裂纹数量的权重参数；rmax为最大费雷特直径，rmin为最小费雷特直径，ω4为费雷特直径的权重参数；D为修饰参数。
然后，计算出各粒度范围中不同表面参数的焦炭的抗压性能值Q，并基于焦炭的抗压性能值Q，根据目标高炉的抗压性能需求信息中对各粒度范围的目标焦炭的Q值要求，为目标高炉匹配出符合其设计要求的各粒度范围对应的目标焦炭，完成高炉焦炭的自适应选配。
本实施例改善了通过转鼓试验进行焦炭强度评价过程中仅考虑大块度焦炭的问题，也避免转鼓过程中焦炭裂纹未破坏造成的与时间使用中的误差；直接对焦炭表面裂纹和抗压能力进行分析，来评价生产焦炭的质量情况，从而实现了高效准确的焦炭自适应选配。
为验证上述方案的实际效果，本实施例还提供了以下对比实验案例。
取100kg生产焦炭，筛分成五个不同粒级，基于对80张不同焦炭的照片，采用图像分析焦炭表面的裂纹，计算了焦炭的裂纹面积占整个焦炭面积的比例(裂纹面积比)、裂纹周长、费雷尔直径(Feret)等参数，将所得不同粒度的结果进行算数平均，同时利用常规方案计算出该批焦炭对应抗压力，结果详见表1。
表1
Figure BDA0003220728340000091
由结果可以看出，大于80mm焦炭的裂纹周长较大，横向和纵向的裂纹均较大；大于60mm焦炭的裂纹条数较多，但比较细小；块度减小，焦炭的纵向裂纹逐渐变长，横向裂纹呈现周期性变化，焦炭的抗压能力与焦炭块度线性相关，块度越大，焦炭承压越大，说明焦炭本身内部裂纹对其抗压影响不大，表面裂纹分析可以反映焦炭的抗压能力。因此，可以根据上述方案实现焦炭的准确自适应选配。
若目标高炉对于大于80mm、60mm至80mm、40mm至60mm、25mm至40mm和小于25mm等五个不同粒度范围组成的设定粒度分布的目标焦炭的最小抗压力的需求分别为：
大于80mm的焦炭的最小抗压力为16kN；60mm至80mm的焦炭的最小抗压力为10.5kN；40mm至60mm的焦炭的最小抗压力为8kN；25mm至40mm的焦炭的最小抗压力为4kN。
那么，可以选择1号焦炭来组成目标高炉中大于80mm粒度范围的焦炭，可以选择3号焦炭来组成目标高炉中60mm至80mm粒度范围的焦炭，可以选择4号焦炭和5号焦炭来组成目标高炉中40mm至60mm粒度范围的焦炭，可以选择7号焦炭来组成目标高炉中25mm至40mm粒度范围的焦炭。
基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种高炉焦炭选配控制装置，如图2所示为该装置实施例的结构示意图，所述装置包括：
第一控制模块41，用于控制筛机对多组焦炭分别进行筛分，以获取设定粒度分布的多组待选配焦炭；
第一获取模块42，用于获取所述待选配焦炭的表面参数；其中，所述待选配焦炭的表面参数用来表征所述待选配焦炭的抗压性能；
第一确定模块43，用于根据目标高炉的设计要求，确定所述目标高炉对所述设定粒度分布中各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息；
第二控制模块44，用于以匹配所述抗压性能需求信息为目标，根据所述待选配焦炭的表面参数，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
在一种可能的实施例中，所述表面参数包括裂纹面积比参数、裂纹总长参数、裂纹数量参数和费雷特直径参数中的一种或多种。
在一种可能的实施例中，所述第一获取模块，包括：
第二获取模块，用于获取所述待选配焦炭中设定数量的样本焦炭的样本图片集合；
第三获取模块，用于根据所述样本图片集合，获取每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数；
第二确定模块，用于根据所述每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数，确定所述待选配焦炭的表面参数。
在一种可能的实施例中，所述第二控制模块，包括：
第三确定模块，用于根据所述抗压性能需求信息，确定出所述各粒度范围的目标焦炭对应目标抗压性能；
第一筛选模块，用于根据所述目标焦炭对应目标抗压性能，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
基于与前述实施例中同样的发明构思，本发明实施例还提供一种高炉焦炭选配控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前文任一所述高炉焦炭选配控制方法的步骤。
基于与前述实施例中同样的发明构思，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前文任一所述高炉焦炭选配控制方法的步骤。
本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例首先对当前批次焦炭进行筛分，获取设定粒度范围的待选配焦炭；然后获取用以表征待选配焦炭的抗压性能的表面参数；之后确定出目标高炉对各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息；最后以匹配抗压性能需求信息为目标，从多组待选配焦炭中，筛选出各粒度范围对应的目标焦炭。本发明实施例通过待选配焦炭的表面参数，确定出满足目标高炉设计要求的各粒度范围对应的目标焦炭，实现了高炉焦炭的高效自适应选配。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(模块、系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。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、嵌入式计算机或者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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
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，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种高炉焦炭选配控制方法，其特征在于，所述方法包括：
控制筛机对多组焦炭分别进行筛分，以获取设定粒度分布的多组待选配焦炭；
获取所述待选配焦炭的表面参数；其中，所述待选配焦炭的表面参数用来表征所述待选配焦炭的抗压性能；
根据目标高炉的设计要求，确定所述目标高炉对所述设定粒度分布中各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息；
以匹配所述抗压性能需求信息为目标，根据所述待选配焦炭的表面参数，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭；
所述表面参数包括裂纹面积比参数、裂纹总长参数和裂纹数量参数中的一种或多种；
所述获取所述待选配焦炭的表面参数，包括：
获取所述待选配焦炭中设定数量的样本焦炭的样本图片集合；
根据所述样本图片集合，获取每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数；
根据所述每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数，确定所述待选配焦炭的表面参数。
2.根据权利要求1所述的高炉焦炭选配控制方法，其特征在于，所述以匹配所述抗压性能需求信息为目标，根据所述待选配焦炭的表面参数，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭，包括：
根据所述抗压性能需求信息，确定出所述各粒度范围的目标焦炭对应目标抗压性能；
根据所述目标焦炭对应目标抗压性能，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
3.一种高炉焦炭选配控制装置，其特征在于，所述装置包括：
第一控制模块，用于控制筛机对多组焦炭分别进行筛分，以获取设定粒度分布的多组待选配焦炭；
第一获取模块，用于获取所述待选配焦炭的表面参数；其中，所述待选配焦炭的表面参数用来表征所述待选配焦炭的抗压性能；
第一确定模块，用于根据目标高炉的设计要求，确定所述目标高炉对所述设定粒度分布中各粒度范围的焦炭的抗压性能需求信息；
第二控制模块，用于以匹配所述抗压性能需求信息为目标，根据所述待选配焦炭的表面参数，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭；
所述表面参数包括裂纹面积比参数、裂纹总长参数和裂纹数量参数中的一种或多种；
所述第一获取模块，包括：
第二获取模块，用于获取所述待选配焦炭中设定数量的样本焦炭的样本图片集合；
第三获取模块，用于根据所述样本图片集合，获取每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数；
第二确定模块，用于根据所述每张样本图片对应的样本焦炭的表面参数，确定所述待选配焦炭的表面参数。
4.根据权利要求3所述的高炉焦炭选配控制装置，其特征在于，所述第二控制模块，包括：
第三确定模块，用于根据所述抗压性能需求信息，确定出所述各粒度范围的目标焦炭对应目标抗压性能；
第一筛选模块，用于根据所述目标焦炭对应目标抗压性能，从所述多组待选配焦炭中，筛选出所述各粒度范围对应的目标焦炭。
5.一种高炉焦炭选配控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现权利要求1至2任一所述的方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时以实现权利要求1至2任一所述的方法的步骤。
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Citations (6)

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