CN114134264A - 一种高炉自动配料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉自动配料方法，属于高炉生产控制领域。它包括：一、检测高炉入炉前的每组物料成分；二、确定每组物料的下料位置，自动对应出各个料仓下料口处的物料成分；三、根据检测出的物料成分计算出实际冶炼参数，将实际冶炼参数与设定冶炼参数进行对比，并对各组物料之间的配比进行调整；四、根据调整后的配比计算出各组物料的实际配料量；五、根据计算出的每组物料的实际配料量，对各个料仓下一批物料的下料量进行调整；六、将各个料仓的下一批物料计入物料跟踪系统；七、重复步骤一至六。本发明能够实时获取各个配料仓下料口处的物料成分，并以此动态调整各个料仓下一批物料的下料量，实现对高炉冶炼用的物料成分的精确控制。
Description
技术领域
本发明属于高炉生产控制技术领域，更具体地说，涉及一种高炉自动配料方法。
背景技术
在高炉冶炼过程中，控制好高炉冶炼后的目标成分(如炉渣碱度)是高炉配料的重要目标，通过控制炉渣碱度可以使得炉渣的凝固温度和流动性处于合适的范围。高炉冶炼的配料过程一般为：设置多个向输送装置送料的配料仓，通过外部设备从配料仓上方向配料仓内添加物料，输送装置接收从配料仓底部下料的物料，将物料送至高炉内混合冶炼。配料过程中，各个配料仓一般根据成分计算设定好固定下料量，下料完成后停止下料，待该批物料送入高炉后，再进行下一批物料的下料。
当前国内冶金企业所使用的高炉配料系统一般分为两部分进行变料计算。首先，根据录入原料成分的变化按经验调整相应的原料配比，然后算出相应的控制参数值与目标参数(如炉渣碱度)进行比对，满足误差要求的话，即确认配比，并由此计算出相应原料总量传给操作人员执行。然后，操作人员根据接到的相应原料总量，平均分配给相应的配料仓作为后续批次的配料设定值。
一般情况是，原料成分每两个半小时测一次，原料入仓后处于料仓顶部，等到排出到称量斗还有一个滞后时间，采用三次测量平均值来作为入炉原料成分计算值，因此配料计算用的物料成分(料仓顶部物料)与各个配料仓的实际下料成分(料仓底部物料)并不能保证一致，即配料计算用的物料成分严重滞后于当前下料成分。因此，据此计算成分所得到的原料配比并不能对应当前下料成分所需的配比。
面对这种困境，常规的做法只有要求烧结矿等配料成分稳定，从而使配料计算用的物料成分与当前下料成分尽量一致。一旦遇到配料成分过程波动，使得配料计算用的物料成分与当前下料成分差别较大，则高炉操作难以做到准确实时的应对，从而进一步导致高炉冶炼用的物料成分(如炉渣碱度)难以精确控制，影响高炉冶炼生产。
中国专利申请号为：CN201210125506.6，申请日为：2012年4月26日的专利文献，公开了一种高炉配料闭环控制方法，包括步骤：预先设定高炉合理炉渣性能的控制目标；高炉物料跟踪与参数自学习；采集装入高炉物料的分析成分值；采集高炉炉顶每批料的装入计算信息和装入时间；采集实际铁水分析成分和实际炉渣分析成分值；采集实际出铁时间等；根据准备信息，以确定是否需要进行变料，生成高炉变料料单；采集高炉料槽的使用状态等；根据高炉变料料单，结合料槽的状态等，进行每个料槽物料切出量的计算并下发基础自动化执行。该发明以一段时间内炉渣的二元碱度与目标值的差异作为当前的变料条件之一，而高炉冶炼是个大滞后的过程，以过去的条件结果来决定当下的操作方向，无法做到实时对应。同时，其另一个变料条件是物料成分变化，而高炉物料检验周期长，其在物料入仓前检测成分，等物料运行到下料口处要滞后很长时间，所以其检测出的成分无法准确代表料仓下料口处正在配用的物料成分。当配料成分过程波动，则很难保证对高炉冶炼用的物料成分的精确控制。
中国专利申请号为：CN201821546083.4，公开日为：2011年11月2日的专利文献，公开了一种基于线性规划的高炉配料优化方法，包括：获取配料参数配置信息和当前使用的燃料成分信息；确定目标函数，将目标函数转换成与成分配比相关的线性方程；对线性方程增加约束条件，所述约束条件包括成分配比上下限约束、焦炭负荷约束、碱度约束、煤比约束、猛负荷约束；保存包含有约束条件的线性方程；调用包含有约束条件的线性方程并代入成分变量；进行迭代运算，得到成分配比的结果；验证成分配比的结果的唯一性。该发明的方法是一种离线配料优化算法，并非在线实时控制系统，很难应用于高炉实际生产中解决前面提到的由于配料成分过程波动而导致的高炉冶炼用的物料成分难以精确控制的问题。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有的高炉生产中，一旦配料成分过程波动，则难以精确控制高炉冶炼用的物料成分的问题，本发明提供一种高炉自动配料方法，能够实时获取各个配料仓下料口处的物料成分，并以此动态调整各个料仓下一批物料的下料量，实现对高炉冶炼用的物料成分的精确控制。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种高炉自动配料方法，包括以下步骤：
一、物料成分检测
检测高炉入炉前的一批物料中的每组物料成分，并将检测到的成分上传到控制系统；
二、物料跟踪
通过物料跟踪系统确定每组物料的下料位置，并将位置信息上传到控制系统，自动对应出各个料仓下料口处的物料成分；
三、物料配比调整
根据步骤一检测出的物料成分计算出实际冶炼参数，将实际冶炼参数与设定冶炼参数进行对比，并根据对比情况对各组物料之间的配比进行调整；
四、计算配料量
根据步骤三调整后的配比计算出各组物料的实际配料量；
五、下料量调整
根据步骤四计算出的每组物料的实际配料量，对各个料仓下一批物料的下料量进行调整；
六、持续跟踪
将各个料仓的下一批物料计入物料跟踪系统；
七、实时控制
重复步骤一至六。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤三的具体过程为：
(1)确定可调整的各组物料；
(2)根据步骤一检测出的物料成分计算出实际冶炼参数；
(3)比较实际冶炼参数和设定冶炼参数；
(4)根据步骤(3)的差异值，确定可调整的物料的配比调整方向；
(5)按照设定的步长值，对各组物料的配比进行调整。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤(4)还包括：设定差异值的偏差上限，若差异值超过偏差上限，则对各组物料的配比进行调整；若差异值不超过偏差上限，则不对各组物料的配比进行调整。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤一中，入炉前的每组物料之间具有间隔。
作为技术方案的进一步改进，采用一种高炉自动配料设备；所述配料设备包括料仓、输送装置、成分检测设备、物料跟踪系统和控制系统；所述料仓的下料口连接输送装置，所述成分检测设备安装在输送装置上，所述物料跟踪系统用于跟踪输送装置上的每组物料，所述控制系统用于计算物料配比并控制各个料仓的下料量。
作为技术方案的进一步改进，还包括称量装置和送料装置；所述称量装置具有多个，分别位于各个料仓的下料口处；所述送料装置用于将称量装置上的物料送至输送装置上。
作为技术方案的进一步改进，所述输送装置上的固定位置装有重量检测装置。
作为技术方案的进一步改进，所述输送装置上装有测速装置。
作为技术方案的进一步改进，所述输送装置采用皮带机。
作为技术方案的进一步改进，所述控制系统采用DCS控制系统。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明一种高炉自动配料方法，运用物料跟踪算法，能够实现各仓下料口处物料成分的实时获取，并以此计算出实际冶炼参数如炉渣碱度，然后将实际冶炼参数与设定冶炼参数进行对比，计算出各组物料之间符合设定冶炼参数的配比，并根据计算出的配比对各仓下料量进行调整，实现对各仓下料量的实时监控，相比较传统的高炉配料方法，其以入炉前的物料成分作为下一批各仓下料成分调整的计算条件，计算所用物料与下一批调整物料在料仓之间为相邻的位置关系，极大地减少了配料计算用的物料与当前下料之间的成分差异，解决了因为配料成分过程波动所带来的高炉冶炼用的物料成分难以精确控制的问题。
附图说明
图1为步骤三的配比调整计算流程；
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
实施例
一种高炉配料设备，用于高炉冶炼生产工艺中，对入炉前的物料进行配料，从而对高炉冶炼用的物料成分进行精确控制，使冶炼后的炉渣等成分的目标参数(如炉渣碱度)处于适当的范围内，下面对其结构和工作原理进行详细描述。
该配料设备主要包括料仓、输送装置、成分检测设备、物料跟踪系统和控制系统。其中，料仓的下料口连接输送装置，成分检测设备安装在输送装置上，物料跟踪系统用于跟踪输送装置上的每组物料，控制系统用于计算物料配比并控制各个料仓的下料量。
具体的，料仓具有多个，分别用于存储不同的物料。加料设备从料仓的上端进料口处向料仓内进行加料，入炉前的物料则从料仓底部的下料口处进行下料。每一批入炉的物料由各个料仓的每组下料组成，根据计算出的物料成分配比，控制系统会对每个料仓的每批下料量进行控制，当下料量达到控制系统计算出的量后，料仓停止向输送装置送料，直到该批物料入炉冶炼后，再进行下一批物料的下料。
本实施例中，输送装置采用皮带机进行输送，输送装置上装有用于检测皮带机运输速度的测速装置，同时，在输送装置上的固定位置还装有重量检测装置，重量检测装置能够检测固定的一段长度的皮带机上的物料的重量。每个料仓的下料口处均装有一个称量装置和送料装置，称量装置采用槽下称量斗，送料装置采用如螺旋给料机等物料输送装置，也可以将称量装置和送料装置结合起来，形成定量给料机。称量装置和送料装置能够对每个料仓下料的重量称量后，将定量的物料送至输送装置上的不同位置，各个料仓的每组下料在输送装置上保持一定间隔。
控制系统采用现有的电控系统均能完成，本实施例采用DCS控制系统，控制系统包括用于存储数据的数据库服务器。成分检测设备属于本领域的常用设备，在此不做详细描述，可参考专利名称为：一种烧结料成分检测系统，专利申请号为：CN201620850882.5的专利文献。物料跟踪系统采用现有技术中的物料跟踪技术即可实现，属于本领域技术人员应知的现有技术，下面给出的实例仅仅是为了方便描述，并不代表物料跟踪系统仅限于该结构。
例如，在每个料仓的下料口处均装有拍摄装置，并在输送装置的相应位置安装拍摄装置，下料口处的拍摄装置能够在每组下料完成称量后，将称量后的每组物料拍摄并上传至控制系统，当每组物料在输送装置上运输时，输送装置上的拍摄装置对经过的每组物料进行拍摄并上传至控制系统，与之前拍摄的图片和视频进行比对，并将每组物料与料仓对应起来。接着，通过成分检测设备对物料成分进行检测，并物料成分上传至控制系统，即可得到每个料仓下料口处的物料实时成分，而输送装置上的重量检测装置又能够检测出每组物料的重量(也可以通过下料口处的称量装置直接记录每组物料的重量)，因此二者结合即可计算出该批物料高炉冶炼后的实际冶炼参数(如炉渣碱度)。
又如，当每组物料送入输送装置上后，向每组物料中送入一个待检测物件，同时，在输送装置的后端设置用于检测该待检测物件的检测装置如传感器，传感器检测出待检测物件后，根据待检测物件在输送装置上的运输时间以及输送装置的运输速度能够得出该组物料当前时刻在输送装置运行的距离，从而将该组物料与相应料仓对应起来。
当采用上述配料设备进行配料时，实行独特的实时自动配料方法，包括以下步骤：
一、物料成分检测
通过成分监测设备检测出高炉入炉前的一批物料中的每组物料成分，并将检测到的成分上传到控制系统。
二、物料跟踪
通过物料跟踪系统确定每组物料的下料位置，并将位置信息上传到控制系统，与步骤一的成分监测信息结合，自动对应出各个料仓下料口处的物料成分。
三、物料配比调整
在该步骤开始前，需要在控制系统中对高炉冶炼后的物质(如炉渣)的冶炼参数(如炉渣碱度)进行设定。如图1所示，根据步骤一检测出的物料成分计算出实际冶炼参数，将实际冶炼参数与设定冶炼参数进行对比，并根据对比情况对各组物料之间的配比进行调整。具体如下：
(1)确定可调整的各组物料，即确定可以通过对哪几组物料的量进行增减能够实现对实际冶炼参数的调整。
(2)根据步骤一检测出的物料成分以及称量得到的每组物料的重量计算出该批物料送入高炉冶炼后的实际冶炼参数。
(3)控制系统对实际冶炼参数和设定冶炼参数进行比较，确定二者的差异值大小。
(4)根据步骤(3)的差异值，确定可调整的物料的配比调整方向。具体的，设定一个差异值的偏差上限，若差异值超过偏差上限，则对各组物料的配比进行调整；若差异值不超过偏差上限，则不对各组物料的配比进行调整。当差异值超过偏差上限时，根据差异值的正负，确定对可调整的每组物料的量进行增加或者减少。
(5)按照设定的步长值(即一个增减的固定值)，对各组物料的配比进行一次增减的调整。
通过设置差异值和步长值，能够大大减小控制系统的计算量，减少控制系统的工作负荷，同时也不容易出现计算误差的问题。如果要求将每组物料的成分调整成恰好可以冶炼出设定冶炼参数的量，则使得控制系统的计算量大大增加，工作负荷大且容易出现误差。
四、计算配料量
根据步骤三调整后的配比，结合每批物料的实际需求量，计算出调整后的各组物料的实际配料量。
五、下料量调整
根据步骤四计算出的每组物料的实际配料量，对各个料仓下一批物料的下料量进行调整。
六、持续跟踪
将各个料仓的下一批物料计入物料跟踪系统。
七、实时控制
重复步骤一至六。
需要注意的是，步骤一中，入炉前的每组物料之间在输送装置上需要保持一定间隔，从而避免多组物料混杂在一起而导致成分检测设备和物料跟踪系统的工作失误。
综上所述，本实施例的一种高炉自动配料方法，运用物料跟踪算法，能够实现各仓下料口处物料成分的实时获取，并以此计算出实际冶炼参数如炉渣碱度。然后将实际冶炼参数与设定冶炼参数进行对比，计算出各组物料之间符合设定冶炼参数的配比，并根据计算出的配比对各仓下料量进行调整，实现对各仓下料量的实时监控。相比较传统的高炉配料方法，其以入炉前的物料成分作为下一批各仓下料成分调整的计算条件，计算所用物料与下一批调整物料在料仓之间为相邻的位置关系，极大地减少了配料计算用的物料与当前下料之间的成分差异，解决了因为配料成分过程波动所带来的高炉冶炼用的物料成分难以精确控制的问题。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高炉自动配料方法，包括以下步骤：
一、物料成分检测
检测高炉入炉前的一批物料中的每组物料成分，并将检测到的成分上传到控制系统；
二、物料跟踪
通过物料跟踪系统确定每组物料的下料位置，并将位置信息上传到控制系统，自动对应出各个料仓下料口处的物料成分；
三、物料配比调整
根据步骤一检测出的物料成分计算出实际冶炼参数，将实际冶炼参数与设定冶炼参数进行对比，并根据对比情况对各组物料之间的配比进行调整；
四、计算配料量
根据步骤三调整后的配比计算出各组物料的实际配料量；
五、下料量调整
根据步骤四计算出的每组物料的实际配料量，对各个料仓下一批物料的下料量进行调整；
六、持续跟踪
将各个料仓的下一批物料计入物料跟踪系统；
七、实时控制
重复步骤一至六。
2.根据权利要求1所述的一种高炉自动配料方法，其特征在于：所述步骤三的具体过程为：
(1)确定可调整的各组物料；
(2)根据步骤一检测出的物料成分计算出实际冶炼参数；
(3)比较实际冶炼参数和设定冶炼参数；
(4)根据步骤(3)的差异值，确定可调整的物料的配比调整方向；
(5)按照设定的步长值，对各组物料的配比进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种高炉自动配料方法，其特征在于：所述步骤(4)还包括：设定差异值的偏差上限，若差异值超过偏差上限，则对各组物料的配比进行调整；若差异值不超过偏差上限，则不对各组物料的配比进行调整。
4.根据权利要求3所述的一种高炉自动配料方法，其特征在于：所述步骤一中，入炉前的每组物料之间具有间隔。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种高炉自动配料方法，其特征在于：采用一种高炉自动配料设备；所述配料设备包括料仓、输送装置、成分检测设备、物料跟踪系统和控制系统；所述料仓的下料口连接输送装置，所述成分检测设备安装在输送装置上，所述物料跟踪系统用于跟踪输送装置上的每组物料，所述控制系统用于计算物料配比并控制各个料仓的下料量。
6.根据权利要求5所述的一种高炉自动配料方法，其特征在于：还包括称量装置和送料装置；所述称量装置具有多个，分别位于各个料仓的下料口处；所述送料装置用于将称量装置上的物料送至输送装置上。
7.根据权利要求6所述的一种高炉自动配料方法，其特征在于：所述输送装置上的固定位置装有重量检测装置。
8.根据权利要求7所述的一种高炉自动配料方法，其特征在于：所述输送装置上装有测速装置。
9.根据权利要求8所述的一种高炉自动配料方法，其特征在于：所述输送装置采用皮带机。
10.根据权利要求8所述的一种高炉自动配料方法，其特征在于：所述控制系统采用DCS控制系统。
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