CN115125337A - 一种高炉内物料位置实时跟踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉内物料位置实时跟踪方法，其包括步骤：采集高炉炉型基本信息、高炉生产数据和入炉物料信息，所述高炉生产数据包括高炉设定料线位置SL；(2)获取装入高炉的各批物料的体积，并获取各批物料的初始实际料线位置H0i；其中各批物料在高炉中从上往下依次按层分布；(3)计算各批物料的炉料压缩率εi；(4)基于炉料压缩率εi，计算各批物料下降的高度hi；(5)基于所述初始实际料线位置H0i和物料下降的高度hi，获得各批物料修正后的料线位置Hi＝H0i+hi；其中i表示第i层或第i批物料，i＝1,2,3……N，其中位于最上层的那批物料即为i＝1。
Description
技术领域
本发明涉及一种物料检测方法，尤其涉及一种高炉内物料位置的检测方法。
背景技术
在工业生产的过程中，高炉设备的应用相当广泛，现有的高炉设备自上而下通常可以包括：炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸这五段结构。
目前，在现有高炉设备中添加炉料进行冶炼时，根据炉料从炉顶装入，炉料在炉中逐步下降至炉缸完成冶炼过程中的物理性状变化，高炉设备的各阶段结构设计外观也不尽相同。
在现有的高炉设备中，炉喉设置于布料料面处，为了规整料面的形状，炉喉可以设计成圆柱体形式；相应地，为了符合炉料在下降过程中与自下而上的煤气流进行热交换而导致的体积膨胀，炉身可以被设计成上小下大的圆台形式；当炉料加热至开始软化阶段，体积已膨胀至最大，此时炉料处于炉腰部位，因此炉腰也可以被设计成圆柱体形式；而后炉料进入炉腹部位，炉腹可以被设计成倒圆台形，炉料在此阶段软化滴落成液态渣铁，从而实现体积收缩；当炉料进入风口位置，矿石基本呈现液态渣铁，焦炭在此处燃烧。风口处于高炉炉缸上部，风口以下为死料柱和液态渣铁，其体积基本变化不大，因此炉缸也可以被设计为圆柱体形式。
然而，国内外许多研究人员对多座生产中的高炉进行急冷解剖分析发现，在正常生产条件下，高炉中心和边缘炉料下降速度略有差异，但高炉内料层总体呈层状下降规律。
需要说明的是，在高炉冶炼过程中，目前现有的跟踪检测技术仅仅只能探测到料面的下料速度，料线深度，并根据设定料线进行上料作业，而对于上料的料批到达高炉炉内高度方向上的哪个位置，基本不清楚。
基于此，针对现有技术中的缺陷与不足，本发明期望获得一种高炉内物料位置实时跟踪方法，该高炉内物料位置实时跟踪方法具有十分重要的现实意义，其可以实现高炉内物料位置实时跟踪，并在特殊炉况处理、高炉休送风和开停炉作业时指导高炉操作人员，协助高炉操作人员调整高炉炉热和炉况。此外，该方法还可以作为实现高炉铁水质量溯源、高炉炉内渣铁量生成理论计算的基础性方法。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种高炉内物料位置实时跟踪方法，该高炉内物料位置实时跟踪方法具有十分重要的现实意义，其可以实现高炉内物料位置实时跟踪，并在特殊炉况处理、高炉休送风和开停炉作业时指导高炉操作人员，协助高炉操作人员调整高炉炉热和炉况。此外，该方法还可以作为实现高炉铁水质量溯源、高炉炉内渣铁量生成理论计算的基础性方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高炉内物料位置实时跟踪方法，其包括：
(1)采集高炉炉型基本信息、高炉生产数据和入炉物料信息，所述高炉生产数据包括高炉设定料线位置SL；
(2)获取装入高炉的各批物料的体积，并获取各批物料的初始实际料线位置H0i；其中各批物料在高炉中从上往下依次按层分布；
(3)计算各批物料的炉料压缩率εi；
(4)基于炉料压缩率εi，计算各批物料下降的高度hi；
(5)基于所述初始实际料线位置H0i和物料下降的高度hi，获得各批物料修正后的料线位置Hi＝H0i+hi；
其中i表示第i层或第i批物料，i＝1,2,3……N，其中位于最上层的那批物料即为i＝1。
在本发明上述技术方案中，本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法可以通过采集高炉炉型基本信息、高炉生产数据和入炉物料信息，以高炉装入新料批在单位时间里的下降高度为基准，基于不同料线深度的各批物料的炉料压缩率εi，计算高炉内各料批下降高度hi，用此高度hi修正各批物料的初始实际料线位置H0i，获得各批物料修正后的料线位置Hi＝H0i+hi，实现高炉内各料批位置的实时跟踪。
本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法具有十分重要的现实意义，其可以于特殊炉况处理、高炉休送风、开停炉作业时，在高炉炉料负荷、炉批变化较大时、是否有装入空焦等日常操作时指导高炉操作人员，协助高炉操作人员调整高炉炉热和炉况，实现高炉内物料位置实时跟踪。此外，该方法还可以作为实现高炉铁水质量溯源、高炉炉内渣铁量生成理论计算的基础性方法。
进一步地，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法中，所述高炉炉型基本信息至少包括：炉喉半径r1、炉喉高度H1、炉身高度H2、炉腰半径r3、炉腰高度H3、炉腹高度H4以及风口平面到炉缸上沿尺寸H5。
在上述技术方案中，本发明所涉及的高炉内型可以包括炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸等部位。其中，炉喉部位的外形特征可以为底面半径为r1，高度为H1的圆柱体；炉身部位的外形特征可以为上底面半径为r1，下底面半径为r3，高度为H2的圆台；炉腰部位的外形特征可以为底面半径为r3，高度为H3的圆柱体；炉腹部位的外形特征可以为上底面半径为r3，下底面半径为r5，高度为H4的圆台；炉缸部位的外形特征可以为底面半径为r5的圆台。
相应地，在上述炉缸中，在圆台炉缸的上端还设置着风口，该风口平面到炉缸上沿存在高度差尺寸H5。
进一步地，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法中，所述高炉生产数据至少还包括：入炉的各批物料的重量信息、各批物料的堆密度信息、高炉设定料线、位于最上层的那批物料的初始实际料线位置H01。
进一步地，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法中，所述入炉物料信息至少包括物料重量、物料组成和物料装入时间。
进一步地，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法中，所述步骤(2)包括：
基于各批物料的重量信息和堆密度信息，获取各批物料的体积；
基于H01和各批物料的体积，获得从i＝2开始各批物料的初始实际料线位置H0i。
进一步地，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法中，在步骤(3)中，如果初始实际料线位置H0i与设定料线位置SL的差值小于等于1.0m，则采用下式计算压缩率：
εi＝10％×(H0i-SL)/(H1+H2+H3+H4-SL)+5％
进一步地，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法中，在步骤(3)中，如果初始实际料线位置H0i与设定料线位置SL的差值大于1.0m，则采用下式计算压缩率：
εi＝10％×(n-1)/N+5％
其中，n表示第i批物料装入后高炉上料回数；N表示物料的层数或批数。
在本发明所述的技术方案中，高炉内炉料体积压缩率表示炉料在高炉内的实际体积与炉料各组分计算体积和之间差值的百分比。
压缩率的大小主要受以下几个因素影响：一是入炉各物料粒度大小和料度组成的差异，导致混合炉料体积减小，如：烧结矿、球团、块矿和熔剂等矿石物料和焦炭、小块焦等燃料的粒度组成差异，物料混合后因粒度分布变化，混合炉料体积减少；二是炉料在高炉内层状下降时，在纵向上受到上部炉料的重力作用而发生碎裂、粒度变化等导致体积进一步变小；三是炉料在高炉内下降过程中，随着温度场和还原气氛变化，在高炉内发生的物理、化学反应导致体积变化，如炉身区域块状带矿石结晶水分解、碳酸盐分解、低熔点化合物气化反应、精块矿热爆裂和烧结矿粉化、球团矿受热膨胀以及炉腰炉腹区域软熔和滴落带的因矿石软化熔融和生成液态渣铁导致体积变化。
因此，为了保证高炉稳定顺行，在高炉设计时，炉身从上往下进行放大，而炉腹从上往下进行体积收缩，用炉身角α和炉腹角β表征，但是炉身角和炉腹角的确定是根据经验公式、或者参照一代炉役指标较好的高炉尺寸参数和高炉停炉后解剖调查结果等因素值而定的。所以在高炉内不同料线深度的炉料的压缩率受原料的炉料结构和质量、高炉炉型和料线深度的综合影响。
在现有炉型和以烧结矿为主的典型炉料结构下，高炉在正常生产时，风口以上可以分5段炉料进行压缩率的设定，其依次可以是6％、8％、10％、12％和14％，加权平均在12％左右；在冷态开炉料装入时，分入15段炉料进行压缩率的设定，依次可以是5％、5.5％、6％、7％……等，其最大为风口上炉料为15.5％，加权平均可以在11％左右。但是存在问题是风口上共有多批物料，在压缩率设定方面可以均分成多段进行压缩率设定，即每一段包括多批物料，压缩率的设定还是多批料的综合估值，对于高炉内炉批位置跟踪来讲，范围相对较宽。因此，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法中，采用了分批物料分别计算压缩率的方式，从而保证压缩率的准确性。
进一步地，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法中，在所述步骤(4)中，按照下述公式计算各批物料下降的高度hi：
当H0i<H1时，则hi＝l×(1-εi)；
当H1≤H0i<(H1+H2)时，则hi＝l×[r1×tanα/(r1×tanα+h1i)]2×(1-εi)；
当(H1+H2)≤H0i<(H1+H2+H3)时，则hi＝l×r12×(1-εi)/r32；
当(H1+H2+H3)≤H0i<(H1+H2+H3+H4)时，则hi＝l×[r3×tanβ/(r3×tanβ-h2i)]2×(1-εi)；
其中，l表示第一层物料的设定厚度，α表示炉身角，其为炉身侧面母线与炉身圆台底面的夹角；β表示炉腹角，其为炉腹侧面母线与炉腹圆台上底面的夹角，h1i＝(H0i-H1)，h1i表示第i批物料至炉身上沿的距离；h2i＝(H0i-H1-H2-H3)，h2i表示第i批物料至炉腹上沿的距离。
在本发明上述技术方案中，一般来说还存在一种(H1+H2+H3+H4)≤H0i的情况，但实际上在本发明中这种情况是不存在的，也不可能会发生。
本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法能够以物料在在炉喉处下降的高度(或速度)作为基准高度(或速度)，通过与高炉纵向各部位不同料线料批的体积对比，得到相对下降高度(或速度)，再用得到的各批物料下降的高度修正原来各批物料的初始实际料线位置，得到各批物料修正后的料线位置，实现对高炉内物料的定位和跟踪。
采用本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法可以有效、快速实现对高炉内各料批进行实时定位、跟踪，其具有十分重要的现实意义。该高炉内物料位置实时跟踪方法可以在异常炉况、高炉休送风、开停炉等操作时协助高炉操作人员调整高炉炉热和炉况。
此外，本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法对高炉炉内纵向各部位的物料均进行压缩率计算，其可以有效增加压缩率的准确性，从而提高高炉内物料位置定位的准确性。
附图说明
图1示意性地显示了现有技术中的高炉设备的炉型图。
图2示意性地显示了本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法在一种实施方式下的流程图。
图3示意性地显示了本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法在一种实施方式下的物料压缩率算法流程图。
图4示意性地显示了本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法在一种实施方式下的物料下降高度算法流程图。
图5示意性地显示了向高炉设备添加物料时的物料下降示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
图1示意性地显示了现有技术中的高炉设备的炉型图。
如图1所示，在本发明中，本发明所涉及的高炉内型可以包括炉喉1、炉身2、炉腰3、炉腹4和炉缸5等部位。其中，炉喉1的外形特征可以为底面半径为r1，高度为H1的圆柱体；炉身2的外形特征可以为上底面半径为r1，下底面半径为r3，高度为H2的圆台；炉腰3的外形特征可以为底面半径为r3，高度为H3的圆柱体；炉腹4的外形特征可以为上底面半径为r3，下底面半径为r5，高度为H4的圆台；炉缸5的外形特征可以为底面半径为r5的圆台。
相应地，在上述炉缸5中，在圆台炉缸5的上端还设置着风口6，该风口平面到炉缸上沿存在高度差尺寸H5；在本发明中，高炉上还可以设定有高炉设定料线位置7，并记为SL。
此外，在本发明中，高炉设备还可以包括炉身角α(如图5所示)和炉腹角β(如图5所示)，其中炉身角α为炉身2侧面母线与炉身2圆台底面的夹角，炉腹角β为炉腹4侧面母线与炉腹4圆台上底面的夹角。
需要说明的是，在本发明所涉及的高炉设备中，可以将高炉设备中的炉喉1上沿设定为零料线，即设定为0m；料线在0～H1时为炉喉1部位，料线在H1～(H1+H2)范围时为炉身2部位，料线在(H1+H2)～(H1+H2+H3)范围时为炉腰3部位，料线在(H1+H2+H3)～(H1+H2+H3+H4)范围时为炉腹4部位，风口平面位置料线为(H1+H2+H3+H4+H5)。当料线大于(H1+H2+H3+H4)时，则表明此批物料已达风口区域，当料线大于(H1+H2+H3+H4+H5)时，则表明此批物料已完全过风口平面。
图2示意性地显示了本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法在一种实施方式下的流程图。
如图2所示，在本实施方式中，本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法可以包括以下步骤：
(1)采集高炉炉型基本信息、高炉生产数据和入炉物料信息，所述高炉生产数据包括高炉设定料线位置SL。
在本发明所述的步骤(1)中，所采集的高炉炉型基本信息至少可以包括：炉喉半径r1、炉喉高度H1、炉身高度H2、炉腰半径r3、炉腰高度H3、炉腹高度H4以及风口平面到炉缸上沿尺寸H5；所采集的高炉生产数据至少还包括：入炉的各批物料的重量信息、各批物料的堆密度信息、高炉设定料线、位于最上层的那批物料的初始实际料线位置H01；所采集的入炉物料信息可以至少包括：物料重量、物料组成和物料装入时间。
(2)获取装入高炉的各批物料的体积，并获取各批物料的初始实际料线位置H0i；其中各批物料在高炉中从上往下依次按层分布。
在本发明所述的步骤(2)中，本发明可以基于各批物料的重量信息和堆密度信息，获取各批物料的体积。而后，可以根据圆柱体的体积计算公式V＝πr2h，计算最上层物料装入在炉喉1部位时的料层厚度，以得到i＝1批次物料的初始实际料线位置H01，该批次物料的H01必定小于高炉设定料线位置SL。最后，本发明可以基于H01和已经求得的各批物料体积，获得从i＝2开始各批物料的初始实际料线位置H0i，最终得到各批物料的初始实际料线位置H0i。
(3)计算各批物料的炉料压缩率εi。
(4)基于炉料压缩率εi，计算各批物料下降的高度hi。
(5)基于所述初始实际料线位置H0i和物料下降的高度hi，获得各批物料修正后的料线位置Hi＝H0i+hi。
其中i表示第i层或第i批物料，i＝1,2,3……N，其中位于最上层的那批物料即为i＝1。
进一步参阅图2可以看出，本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法以采集高炉炉型基本信息、高炉生产数据和入炉物料信息为支撑，在每批次入炉的物料布料结束后，可以在炉喉1钢砖部位放下探尺，获取实际料线并跟随料面下降至设定料线，开始装入新一批料时开始计算，在已知高炉炉型的基础上，根据入炉料批的实际重量、炉料结构组成和各物料堆密度计算出此批物料的实际体积和在炉喉内该料批的装入高度l(即该层物料的厚度)，作为该料批下降至设定料线的时间段内料面的下降高度h，当然根据信息跟踪需求，可个性化选择跟踪批料的焦比、碱度、批铁量、批渣量等信息。
根据上述获得的各批物料信息，本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法可以判断是否提前存储有该批物料信息，若是则提取得到各批物料的初始实际料线位置H0i；如果系统之前无相关料批信息，则以该料批的料线作为开始跟踪数据，记录各批物料的初始实际料线位置H0i。根据各批物料的初始实际料线位置H0i，计算出各批物料的炉料压缩率εi。
然后根据初始实际料线位置H0i确定该批物料在高炉内的大致部位，基于炉料压缩率εi，计算各批物料下降的高度hi。对料线位置进行修正，重新计算各批物料的新料线位置Hi＝H0i+hi，然后对料线位置Hi与风口平面区域料线进行比较，如果料线位置Hi大于风口平面区域料线，则可以反馈该批物料已过风口，并输出料批相关信息；如果料线位置Hi小于风口平面区域料线，则以修正后的料线位置Hi值代替初始实际料线位置H0i更新料线，并输出各料批的料线信息，当然也包含料批的其他跟踪信息，实现高炉内物料的位置的跟踪。
需要说明的是，在实际操作过程中，本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法可以被具体的系统实施，系统可以检测该批次之前料批信息，直至物料的料线达至大于(H1+H2+H3+H4)，即物料到达风口区域。相应地，如果系统没有检测到该批次物料前的上料信息，则可以从该批次物料开始记录相关信息，并重新检测新装入料批相关信息；同时向操作人员输出料批新的料线信息。
当系统检测到该批次前的上料信息，则可以得到各批物料的初始实际料线位置H0i，并计算不同料线对应的炉料压缩率ε，用于修正不同料线的物料的下降高度。在本发明的上述步骤(3)中，本发明可以将该初始实际料线位置H0i与初始的设定料线位置SL进行比较，并计算各批物料的炉料压缩率εi，各批物料的炉料压缩率εi的算法流程可以如下述图3所示。
图3示意性地显示了本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法在一种实施方式下的炉料压缩率算法流程图。
如图3所示，在本实施方式中，为了准确计算压缩率，防止用料线定位物料处于高炉内位置计算压缩率时存在不适用高炉出现低料线的情况，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法的步骤(3)中，计算各批物料的炉料压缩率εi前可以通过初始实际料线位置H0i与设定料线位置SL比较，如果初始实际料线位置H0i与设定料线位置SL的差值小于等于1.0m，则采用下式计算压缩率：
εi＝10％×(H0i-SL)/(H1+H2+H3+H4-SL)+5％ (1)
在上述公式(1)中，H0i表示物料的初始实际料线位置H0i；SL表示高炉设定料线位置。
相应地，在本发明所述的步骤(3)中，如果初始实际料线位置H0i与设定料线位置SL的差值大于1.0m，则采用下式计算压缩率：
εi＝10％×(n-1)/N+5％ (2)
其中，n表示第i批物料装入后高炉上料回数；N表示物料的层数或批数。
由此，通过上述公式(1)和公式(2)这两应用于不同情况下的压缩率求解公式，可以有效避免因高炉物料处于低料线而造成的压缩率选择偏差的问题，其可以准确求得各批物料的炉料压缩率εi。相应地，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法的步骤(4)中，基于求得的各批物料的炉料压缩率εi，可以进一步地计算各批物料下降的高度hi，物料下降高度算法流程如下述图4所示。
图4示意性地显示了本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法在一种实施方式下的物料下降高度算法流程图。
如图4所示，在本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法中，需要基于炉料压缩率εi，计算各批物料下降的高度hi。
在本发明中，当最上层物料(即第一批物料)逐步下降至料线位置时，最上层料批的下降高度h为该料层的厚度l。需要说明的是，在本实施方式中，装入一批物料后，可以通过计算机采集读取高炉炉型基本信息、高炉生产数据和入炉物料信息，从而获取装入高炉的物料的体积，然后进一步计算该批物料在炉喉1的装入高度l(即该层物料的厚度)。
但需要注意的是，由此本发明所应用的高炉呈五段式结构，其炉喉1、炉身2、炉腰3、炉腹4和炉缸5等五段式结构的体积形状不同，尺寸大小也不一致。因此，处于高炉不同部位处中的物料的下降速度也不一致。
基于这种情况，在本发明所述的步骤(4)中，可以采用以下四种情况计算各批物料下降的高度hi：
第一种情况：当H0i<H1时，则hi＝l×(1-εi)；
第二种情况：当H1≤H0i<(H1+H2)时，则则hi＝l×[r1×tanα/(r1×tanα+h1i)]2×(1-εi)；
第三种情况：当(H1+H2)≤H0i<(H1+H2+H3)时，则hi＝l×r12×(1-εi)/r32；
第四种情况：当(H1+H2+H3)≤H0i<(H1+H2+H3+H4)时，则hi＝l×[r3×tanβ/(r3×tanβ-h2i)]2×(1-εi)。
其中，l表示第一层物料的设定厚度，α表示炉身角，其为炉身侧面母线与炉身圆台底面的夹角；β表示炉腹角，其为炉腹侧面母线与炉腹圆台上底面的夹角，h1i＝(H0i-H1)，h1i表示第i批物料至炉身上沿的距离；h2i＝(H0i-H1-H2-H3)，h2i表示第i批物料至炉腹上沿的距离
需要说明的是，在第一种情况下，H0i<H1时，初始实际料线位置H0i在高炉中的炉喉1部位；在第二种情况下，H1≤H0i<(H1+H2)时，初始实际料线位置H0i在炉身2部位；在第三种情况下，(H1+H2)≤H0i<(H1+H2+H3)时，初始实际料线位置H0i在炉腰3部位；在四种情况下，(H1+H2+H3)≤H0i<(H1+H2+H3+H4)时，初始实际料线位置H0i在炉腹4部位。
由此，在本发明所述的步骤(5)中，本发明最终可以基于初始实际料线位置H0i和物料下降的高度hi，获得各批物料修正后的料线位置Hi＝H0i+hi，进而完成高炉各批物料在高炉高度上的实时定位，最终实现高炉物料跟踪功能。
为了更好地说明本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法的应用情况，可以采用本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法操作并得到具体的实施例，进而对本发明所述的技术方案做出进一步的说明。
在向高炉设备添加物料时，根据特定批次物料在高炉不同部位，因不同部位的圆柱体或圆台的底面半径变化而导致料批的高度也不尽相同。在本实施例中，本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法可以采用具体的系统进行实施。
需要说明的是，在本实施例中，本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法通过以炉喉1钢砖部位探尺探测的物料速度作为基准料速，各批物料在高炉内各部位的料速与各批物料该在部位的纵向高炉变化和炉料压缩率呈现一定的关系，进而量化各装入高炉内的各批物料在特定时刻的料线位置，对照高炉炉体各段对应的料线，进而完成高炉的各批物料在高炉高度上的实时定位，最终实现高炉物料跟踪功能。
图5示意性地显示了向高炉设备添加物料时的物料下降示意图。
如图5所示，并结合参考图2所示的高炉内物料位置实时跟踪方法的流程图可以看出，在本实施例中，以料批序号X为例，在第X+n批物料装入后，本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法可以计算出第X+n批物料的体积，以及第X+n批物料装入炉喉1部位的料层厚度。
应用本发明所述高炉内物料位置实时跟踪方法的系统可以记录该批物料的装入批号和装入时间，认定该第X+n批物料为第一层物料，即最上层物料，并获取该物料的初始实际料线位置H0i。
当第一层的X+n批料逐步下降至料线位置时，最上层X+n批料的下降高度h为该料层的厚度l。系统可以进一步地检测该批次之前料批信息，料批从X+n-1、X+n-2……X+2、X+1、X、X-1、X-2……，直至料批的初始实际料线位置H0i大于(H1+H2+H3+H4)。在本实施例中，只讨论到X批数，如图2所示。
当用于实施本发明所述高炉内物料位置实时跟踪方法的系统检测到各批次物料的入炉物料信息后，则可以得到各批物料的初始实际料线位置H0i，从而可以进一步地计算出各批物料中不同料线所对应的炉料压缩率εi，各批物料的炉料压缩率εi可以用于修正不同料线炉料的各批物料下降的高度hi，从而得到各批物料的料线位置Hi。
系统可以根据得到的各批物料的料线位置Hi，判定Hi与(H1+H2+H3+H4)和(H1+H2+H3+H4+H5)的大小，如果Hi>风口平面料线(H1+H2+H3+H4)，则可以反馈信息“该批料已过风口”并记录时间；如果Hi<风口平面料线(H1+H2+H3+H4)，则向系统反馈该批物料的新料线位置Hi，并替换料批的原来的初始实际料线位置H0i。完成上述操作后，系统可以重新检测向高炉加入新批次的物料的装入信息，并同时输出炉内各批物料修正后的料线位置Hi，实现炉内物料的实时跟踪功能。
综上所述可以看出，采用本发明所述的高炉内物料位置实时跟踪方法可以有效、快速实现对高炉内各料批进行实时定位、跟踪，其具有十分重要的现实意义。该高炉内物料位置实时跟踪方法可以在异常炉况、高炉休送风、开停炉等操作时协助高炉操作人员调整高炉炉热和炉况。
需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高炉内物料位置实时跟踪方法，其特征在于，包括：
(1)采集高炉炉型基本信息、高炉生产数据和入炉物料信息，所述高炉生产数据包括高炉设定料线位置SL；
(2)获取装入高炉的各批物料的体积，并获取各批物料的初始实际料线位置H0i；其中各批物料在高炉中从上往下依次按层分布；
(3)计算各批物料的炉料压缩率εi；
(4)基于炉料压缩率εi，计算各批物料下降的高度hi；
(5)基于所述初始实际料线位置H0i和物料下降的高度hi，获得各批物料修正后的料线位置Hi＝H0i+hi；
其中i表示第i层或第i批物料，i＝1,2,3……N，其中位于最上层的那批物料即为i＝1。
2.如权利要求1所述的高炉内物料位置实时跟踪方法，其特征在于，所述高炉炉型基本信息至少包括：炉喉半径r1、炉喉高度H1、炉身高度H2、炉腰半径r3、炉腰高度H3、炉腹高度H4以及风口平面到炉缸上沿尺寸H5。
3.如权利要求1所述的高炉内物料位置实时跟踪方法，其特征在于，所述高炉生产数据至少还包括：入炉的各批物料的重量信息、各批物料的堆密度信息、高炉设定料线、位于最上层的那批物料的初始实际料线位置H01。
4.如权利要求1所述的高炉内物料位置实时跟踪方法，其特征在于，所述入炉物料信息至少包括物料重量、物料组成和物料装入时间。
5.如权利要求3所述的高炉内物料位置实时跟踪方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
基于各批物料的重量信息和堆密度信息，获取各批物料的体积；
基于H01和各批物料的体积，获得从i＝2开始各批物料的初始实际料线位置H0i。
6.如权利要求2所述的高炉内物料位置实时跟踪方法，其特征在于，在步骤(3)中，如果初始实际料线位置H0i与设定料线位置SL的差值小于等于1.0m，则采用下式计算压缩率：
εi＝10％×(H0i-SL)/(H1+H2+H3+H4-SL)+5％。
7.如权利要求1所述的高炉内物料位置实时跟踪方法，其特征在于，在步骤(3)中，如果初始实际料线位置H0i与设定料线位置SL的差值大于1.0m，则采用下式计算压缩率：
εi＝10％×(n-1)/N+5％
其中，n表示第i批物料装入后高炉上料回数；N表示物料的层数或批数。
8.如权利要求2-7中任意一项所述的高炉内物料位置实时跟踪方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，按照下述公式计算各批物料下降的高度hi：
当H0i<H1时，则hi＝l×(1-εi)；
当H1≤H0i<(H1+H2)时，则hi＝l×[r1×tanα/(r1×tanα+h1i)]2×(1-εi)；
当(H1+H2)≤H0i<(H1+H2+H3)时，则hi＝l×r12×(1-εi)/r32；
当(H1+H2+H3)≤H0i<(H1+H2+H3+H4)时，则hi＝l×[r3×tanβ/(r3×tanβ-h2i)]2×(1-εi)；
其中，l表示第一层物料的设定厚度，α表示炉身角，其为炉身侧面母线与炉身圆台底面的夹角；β表示炉腹角，其为炉腹侧面母线与炉腹圆台上底面的夹角，h1i＝(H0i-H1)，h1i表示第i批物料至炉身上沿的距离；h2i＝(H0i-H1-H2-H3)，h2i表示第i批物料至炉腹上沿的距离。
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