CN115418421B - 一种对高炉料批位置跟踪计算方法、系统及计算终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对高炉料批位置跟踪计算方法、系统及计算终端，采集高炉料批参数；高炉料批参数包括上料信息、炉料堆比重数据及炉型参数；根据入炉料的炉料结构、堆比重及压缩率，计算炉料总体积和V_N、N批料与跟踪焦批总体积V_N+跟踪焦、N批料与跟踪焦和跟踪矿批总体积V_{N+跟踪焦+跟踪矿}；根据炉型参数、料线位置及风口位置，计算高炉各部位实际容积；基于V_N、V_N+跟踪焦、V_{N+跟踪焦+跟踪矿}与高炉各部位容积的关系，得出跟踪料批上下沿所处区域，选择预设公式计算距炉喉上沿的距离及所处截面半径，并得出跟踪料批厚度。本发明可使高炉工作者从复杂繁琐的计算中解放出来，准确及时掌握炉料下行趋势，为提前调剂炉况做好准备。

Description

一种对高炉料批位置跟踪计算方法、系统及计算终端

技术领域

本发明涉及高炉操作技术领域，尤其涉及一种对高炉料批位置跟踪计算方法、系统及计算终端。

背景技术

炉料条件是影响高炉冶炼的关键因素。在日常生产过程中，高炉操作者会根据实际冶炼情况制定合适的物料配比，进行变料操作；在出现对炉温有持续性影响的因素时，如炉温大凉、严重崩料和悬料、设备出现大型故障时，会集中或间隔地向高炉装入若干批净焦。当炉料条件进行调整时，高炉操作需要有针对性的改变或调整，以维持炉况稳定顺行。由于高炉的冶炼周期长，热惯性大，所以把握实时变化的炉料位置，预测炉料或净焦到达风口的时间，对于操作的提前调整有重要作用。

高炉是公认的“黑匣子”，对于内部的状态难以直接监测，当前判断炉料所处位置大多靠人工计算，一方面计算涉及的数据繁多，且炉料位置处于不断变化的过程中，频繁的计算会耗费高炉操作者大量精力并容易出错，另一方面不能将炉料位置通过图像直观的展现出来。所以影响判断炉料产生效果的准确度，造成操作时炉温过高或过低，减缓炉况恢复，给生产造成一定的损失。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种对高炉料批位置跟踪计算方法，本发明可以便捷、准确的计算炉料所处位置，并直观的将计算结果展现给高炉操作者。

对高炉料批位置跟踪计算方法包括：

S101、采集高炉料批参数；高炉料批参数包括上料信息、炉料堆比重数据及炉型参数；

S102、根据入炉料的炉料结构、堆比重及压缩率，计算炉料总体积和V_N、N批料与跟踪焦批总体积V_N+跟踪焦、N批料与跟踪焦和跟踪矿批总体积V_{N+跟踪焦+跟踪矿}；

S103、根据炉型参数、料线位置及风口位置，计算高炉各部位实际容积；

S104、基于V_N、V_N+跟踪焦、V_{N+跟踪焦+跟踪矿}与高炉各部位容积的关系，得出跟踪料批上下沿所处区域，选择预设公式计算距炉喉上沿的距离及所处截面半径，并得出跟踪料批厚度。

进一步需要说明的是，步骤S102中V_N的计算步骤包括：

根据不同炉料结构下各料种批重P_i、堆比重γ_i及炉料平均压缩率δ计算每一批料的体积，再结合对应的料批数N₁、N₂…计算不同炉料结构对应的炉料总体积并求和：

若计算净焦位置，则令V_跟踪矿＝0；

γ_i是炉料i的堆比重，t/m³；δ是炉料平均压缩率，％。

进一步需要说明的是，N批料与跟踪焦批总体积为：

N批料与跟踪焦和跟踪矿批总体积为：

式中，P_i1、P_i2是炉料结构改变前后炉料i的批重，t/批；N₁是在跟踪料批下降过程中，跟踪料批入炉后至第一次变料前炉料结构对应的料批数、N₂是第一次变料后至第二次变料前对应料批数；

若跟踪料批下降过程中未变料，则N₂＝0。

进一步需要说明的是，在步骤S103中，分别计算高炉炉喉V₁、炉身V₂、炉腰V₃、炉腹V₄以及炉缸V₅部位实际容积；

其中，V₅为炉缸上沿至风口中心线之间容积；

当料线在炉喉位置时，V₁为料线至炉喉下沿之间的容积；

当料线位于炉身位置时，V₁为0，V₂为料线至炉身下沿之间的容积。

进一步需要说明的是，根据炉型参数及料线位置求出各部位装料容积，料线位于炉喉时：

V₁＝πr₁ ²(h₁-h_L) 式(4)

V₃＝πR²h₃ 式(6)

V₅＝πr²(h₅-h_f) 式(8)

当料线处于炉身位置时，V₁＝0，炉腹、炉腰、炉缸装料容积计算方法不变，炉身装料容积采用如下方法计算：

进一步需要说明的是，方法中，计算跟踪焦批上沿位置：取炉料体积V＝V_N，当加入N批料后，炉喉上沿至焦批上沿之间高度为h，焦批上沿所处截面半径为r’；

当h_L<h₁时：

①判断是否V>V₁，如果否，则说明跟踪焦批上沿在炉喉区域，到达位置为：

所在截面处半径为：r′＝r₁ 式(11)

如果是，说明上沿不在炉喉区域，进行下一步判断；

②判断是否V>V₁+V₂，如果否，则说明上沿在炉身区域，到达位置为：

上沿所在截面处半径为：

如果是，说明上沿不在炉身区域，进行下一步判断；

③判断是否V>V₁+V₂+V₃，如果否，则说明上沿在炉腰区域，到达位置为：

所在截面处半径为：r′＝R 式(15)

如果是，说明附加焦上沿不在炉腰区域，进行下一步判断；

④判断是否V>V₁+V₂+V₃+V₄,如果否,则说明上沿在炉腹区域，上沿到达位置为：

上沿所在截面处半径为：

如果否，说明上沿不在炉腹区域；

⑤判断是否V>V₁+V₂+V₃+V₄+V₅,若否,则说明上沿在炉缸至风口区域，到达位置为：

所在截面处半径为：r′＝式(19)

如果是，则输出跟踪焦批上沿已达风口区域。

进一步需要说明的是，当h_L>h_喉时：

判断是否V>V₁+V₂，若否，则说明跟踪焦批上沿在炉身区域，到达位置为：

所在截面处半径为：

如果是，说明上沿不在炉身区域，进行下一步判断。剩余判断及计算流程与h_L<h_喉时，步骤一致。

将V＝V_N+跟踪焦、V＝V_{N+跟踪焦+跟踪矿}分别代入以上判断流程，即求出跟踪焦批下沿及跟踪矿批下沿对应h和r’。

本发明还提供一种对高炉料批位置跟踪计算系统，系统包括：数据采集模块和计算表征模块；

数据采集模块用于采集高炉料批参数；高炉料批参数包括上料信息、炉料堆比重数据及炉型参数；

计算表征模块用于根据入炉料的炉料结构、堆比重及压缩率，计算炉料总体积和V_N、N批料与跟踪焦批总体积V_N+跟踪焦、N批料与跟踪焦和跟踪矿批总体积V_{N+跟踪焦+跟踪矿}；

根据炉型参数、料线位置及风口位置，计算高炉各部位实际容积；

基于V_N、V_N+跟踪焦、V_{N+跟踪焦+跟踪矿}与高炉各部位容积的关系，得出跟踪料批上下沿所处区域，选择预设公式计算距炉喉上沿的距离及所处截面半径，并得出跟踪料批厚度。

本发明还提供一种计算终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述程序时实现对高炉料批位置跟踪计算方法的步骤。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供的对高炉料批位置跟踪计算方法，综合考虑到高炉料线、炉型参数、炉料堆比重、炉料结构改变等因素对计算结果的影响；根据料线所处区域不同，开发了不同的流程判断炉料体积与高炉各部位容积的关系，并开发出计算跟踪料批处于不同区域时的深度公式及截面半径公式，当跟踪料批上下沿位置确定后，跟踪料批的料层厚度也随之确定；可以便捷、准确的计算炉料所处位置，并直观的将计算结果展现给高炉操作者。

本发明提供的计算系统，在输入相关参数后，可自动计算当前跟踪料批上下沿在炉内的位置，也可通过输入不同的料批数N，预测跟踪料批下行趋势及到达风口需要入炉的料批数；本系统还根据实际炉型参数自动完成对应炉型图的绘制，并根据实际计算结果把跟踪料批在炉型图中所处横截面标注出来。随着输入料批数N及炉料结构的变化，炉型图中跟踪料批的位置和料层厚度也随之改变。通过本计算系统，可使高炉工作者从复杂繁琐的计算中解放出来，准确及时掌握炉料下行趋势，为提前调剂炉况做好准备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述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发明的一些实施例，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为对高炉料批位置跟踪计算方法流程图；

图2为计算跟踪焦批上沿位置及所处截面半径的流程图；

图3为系统的结构框图；

图4为本发明数据采集界面示意图；

图5为N＝5和N＝24时跟踪料批对应位置图像。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明提供的对高炉料批位置跟踪计算方法中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，本发明针对不同冶金企业使用的高炉，以上料信息、炉型参数、炉料堆比重作为基础参考数据，确定料批在炉内所处位置。用户只需输入相关参数，系统即可自动完成自跟踪料批入炉开始，又加入N批料后跟踪料批位置的计算。通过设置不同的料批数N，既可计算跟踪料批当前位置，也可预测加入若干批料后跟踪料批所处位置，并根据跟踪料批上下沿位置可得出料批厚度。还可将计算结果自动转换为标记有跟踪料批位置的二维炉型图像。用于解决当前计算繁琐且没有直观展示方式的技术问题。

本发明涉及的对高炉料批位置跟踪计算方法可以基于人工智能技术对关联的数据进行获取和处理。其中，人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用装置。

如图1和2示出了本发明的对高炉料批位置跟踪计算方法的较佳实施例的流程图。对高炉料批位置跟踪计算方法应用于计算终端中，所述计算终端是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、数字处理器(Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式设备等。

计算终端可以是任何一种可与用户进行人机交互的电子产品，例如，个人计算机、平板电脑、智能手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、交互式网络电视(Internet Protocol Television，IPTV)等。

计算终端还可以包括网络设备和/或用户设备。其中，所述网络设备包括，但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算(Cloud Computing)的由大量主机或网络服务器构成的云。

计算终端所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)等。

请参阅图1至2所示是一具体实施例中对高炉料批位置跟踪计算方法的流程图，应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

S101、采集高炉料批参数；高炉料批参数包括上料信息、炉料堆比重数据及炉型参数；

在跟踪料批下降过程中，装料制度可能会改变，所以需要采集自跟踪料批入炉开始，后续所使用的不同炉料结构下各料种的批重，以及对应的料批数N1、N2…。

S102、根据入炉料的炉料结构、堆比重及压缩率，计算炉料总体积和V_N、N批料与跟踪焦批总体积V_N+跟踪焦、N批料与跟踪焦和跟踪矿批总体积V_{N+跟踪焦+跟踪矿}；

计算V_N时，先根据不同炉料结构下各料种批重P_i、堆比重γ_i及炉料平均压缩率δ计算每一批料的体积，再结合对应的料批数N₁、N₂…计算不同炉料结构对应的炉料总体积并求和：

若计算净焦位置，则令V_跟踪矿＝0。

对于本发明的N批料与跟踪焦批总体积来讲，其计算方式为：

N批料与跟踪焦和跟踪矿批总体积为：

式中，P_i1、P_i2是炉料结构改变前后炉料i的批重，t/批；N₁是在跟踪料批下降过程中，跟踪料批入炉后至第一次变料前炉料结构对应的料批数、N₂是第一次变料后至第二次变料前对应料批数；

若跟踪料批下降过程中未变料，则N₂＝0。

S103、根据炉型参数、料线位置及风口位置，计算高炉各部位实际容积；

其中，分别计算高炉炉喉V₁、炉身V₂、炉腰V₃、炉腹V₄以及炉缸V₅部位实际容积；

其中，V₅为炉缸上沿至风口中心线之间容积；

当料线在炉喉位置时，V₁为料线至炉喉下沿之间的容积；

当料线位于炉身位置时，V₁为0，V₂为料线至炉身下沿之间的容积。

S104、基于V_N、V_N+跟踪焦、V_{N+跟踪焦+跟踪矿}与高炉各部位容积的关系，得出跟踪料批上下沿所处区域，选择预设公式计算距炉喉上沿的距离及所处截面半径，并得出跟踪料批厚度。

这样，基于上述计算方法，综合考虑到高炉料线、炉型参数、炉料堆比重、炉料结构改变等因素对计算结果的影响；根据料线所处区域不同，开发了不同的流程判断炉料体积与高炉各部位容积的关系，并开发出计算跟踪料批处于不同区域时的深度公式及截面半径公式，当跟踪料批上下沿位置确定后，跟踪料批的料层厚度也随之确定；本方法计算结果准确合理，同时为计算系统的编程提供了理论依据。

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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供的对高炉料批位置跟踪计算方法中，可以采用如下方法：

S201、获取模型计算所需的参数，数学模型的建立需要以下基础数据及内容：

表1所需数据及内容

若在跟踪料批下降过程中高炉变料，则记录不同炉料结构下入炉料批重及对应料批数。

S202、计算入炉料体积；

N批料的体积：

在跟踪料批入炉至到达风口的过程中，装料制度可能发生改变，则N批料的体积为：

N批料与跟踪焦批总体积为：

N批料与跟踪料批总体积为：

式中，γ_i是炉料i的堆比重，t/m³；δ是炉料平均压缩率，％；P_i1、P_i2是炉料结构改变前后炉料i的批重,t/批；N₁是在跟踪料批下降过程中，跟踪料批入炉后至第一次变料前炉料结构对应的料批数、N₂是第一次变料后至第二次变料前对应料批数。若跟踪料批下降过程中未变料，则N₂＝0。

S203、计算高炉各部分容积；

沿高炉自上而下将炉料所处空间划分为5部分，即炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。由于只计算装料容积，则炉缸容积为炉缸上沿至风口中心线之间的容积。当料线位于炉喉区域时，炉喉容积为料线至炉喉下沿之间容积，当料线处于炉身位置时，炉喉容积为0，炉身容积为料线至炉身下沿容积。

根据炉型参数及料线位置即可求出各部位装料容积，料线位于炉喉时：

V₁＝πr₁ ²(h₁-h_L) 式(4)

V₃＝πR²h₃ 式(6)

V₅＝πr²(h₅-h_f) 式(8)

当料线处于炉身位置时，V₁＝0，炉腹、炉腰、炉缸装料容积计算方法不变，炉身装料容积计算方法如下所示：

式中，V₁至V₅分别对应炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸装料容积，m³。

S204对炉料上下沿位置进行判断与计算；

通过判断入炉料体积和高炉装料容积的关系，计算跟踪料批上下沿位置，包括焦批上下沿和矿批下沿。在计算时要充分考虑炉型，由于下一步软件编程需标记料批所处截面，故要计算截面半径。

以计算跟踪焦批上沿位置为例：取炉料体积V＝V_N，当加入N批料后，炉喉上沿至焦批上沿之间高度为h，焦批上沿所处截面半径为r’。根据料线处于炉喉或炉身分为两种判断计算流程。

当h_L<h₁时：

①判断是否V>V₁,如果否，则说明跟踪焦批上沿在炉喉区域，到达位置为：

所在截面处半径为：r′＝r₁ 式(11)

如果是，说明上沿不在炉喉区域，进行下一步判断。

②判断是否V>V₁+V₂，如果否，则说明上沿在炉身区域，到达位置为：

上沿所在截面处半径为：

如果是，说明上沿不在炉身区域，进行下一步判断。

③判断是否V>V₁+V₂+V₃,如果否,则说明上沿在炉腰区域，到达位置为：

所在截面处半径为：

r′＝R 式(15)

如果是，说明附加焦上沿不在炉腰区域，进行下一步判断。

④判断是否V>V₁+V₂+V₃+V₄,如果否,则说明上沿在炉腹区域，上沿到达位置为：

上沿所在截面处半径为：

如果否，说明上沿不在炉腹区域。

⑤判断是否V>V₁+V₂+V₃+V₄+V₅,若否,则说明上沿在炉缸至风口区域，到达位置为：

所在截面处半径为：r′＝式(19)

如果是，则输出“跟踪焦批上沿已达风口区域”

当h_L>h_喉时：

①判断是否V>V₁+V₂，若否，则说明跟踪焦批上沿在炉身区域，到达位置为：

所在截面处半径为：

如果是，说明上沿不在炉身区域，进行下一步判断。剩余判断及计算流程与h_L<h_喉时，步骤一致。

将V＝V_N+跟踪焦、V＝V_{N+跟踪焦+跟踪矿}分别代入以上判断流程，即可求出跟踪焦批下沿及跟踪矿批下沿对应h和r’。当求净焦上下沿位置及半径时，跟踪矿批重为0。

如图3至5所示，基于上述对高炉料批位置跟踪计算方法，本发明还提供一种对高炉料批位置跟踪计算系统，系统包括：数据采集模块和计算表征模块；

数据采集模块用于采集计算所需的原始数据，包括炉型参数、上料参数、炉料堆比重数据。每一个参数对应一个固定单元格，如r₁、R、r对应单元格为A1、B1、C1，h_L、h₁对应单元格为D1、E1。

数据采集模块输入参数均为变量，通过公式的编程，可根据输入的变量完成对不同高炉、不同生产条件下(如炉料结构、堆比重改变)料批位置的计算和炉型图的绘制。

在录入上料参数中的炉料结构时，设置如表2录入形式，用于应对跟踪料批下降过程中炉料结构可能发生变化的情况，把每种炉料结构对应的炉料批重和开始使用时的料批数均录入。

表2数据采集模块炉料结构的录入

计算表征模块用于根据原始参数对应的单元格，结合相应公式可完成计算表征模块的编程。

1)建立高炉二维炉型图像；

以炉型参数计算高炉坐标，构建二维坐标系。各点坐标如下所示：炉喉上沿左边缘坐标为A点右边缘坐标为B点/>炉身上沿左边缘坐标为C点/>右边缘坐标为D点/>炉腰上沿左边缘坐标为E点(0，-h₁-h₂),右边缘坐标为F点(R，-h₁-h₂)；炉腹上沿左边缘坐标为G点(0，-h₁-h₂-h₃),右边缘坐标为H点(R，-h₁-h₂-h₃)；炉缸上沿左边缘坐标为I点/>炉缸上沿右边缘坐标为J点炉缸下沿左边缘坐标为K点/>炉缸上沿右边缘坐标为L点/>

将以上坐标点公式与各原始参数所在的单元格联立，如A点横纵坐标所处单元格分别为A2，B2,则在B2输入＝“0”。这样即可实现在数据采集模块输入不同炉型参数各点坐标值自动计算与变化，根据以上坐标点利用软件图表功能作点线图，将高炉各点首尾相连，即可完成对应炉型参数下炉型图的绘制。当输入不同炉型参数时，各点坐标值改变，高炉图像也自动改变。

2)计算炉料体积及高炉各部位容积；

根据数据采集模块数据对应的单元格及式(1)至(9)可求炉料体积及高炉各部位容积。高炉自炉喉至炉缸各部位体积对应单元格分别为A3至E3，V_N、V_N+跟踪焦、V_{N+跟踪焦+跟踪料}对应单元格分别为F3至H3。

考虑到料线所处区域的不同，炉喉容积及炉身容积所处单元格需设置判定函数。以炉喉容积对应单元格A3为例，若D1>E1,A3＝0,若否，A3＝π*(A1²)*(E1-D1)。同理，结合式(5)及式(9)定义炉身容积单元格B3。

3)跟踪炉料上下沿坐标的推导及截面绘制；

以计算跟踪焦批上沿坐标为例，按照数学模型中的步骤(4)，判断V_N与高炉各部位容积关系，并进行编程计算，即可得出跟踪焦批上沿到达深度h和所处截面半径r’，跟踪焦批上沿左边缘坐标为M上沿右边缘坐标为N/>令单元格A4＝h,B4＝r’，则M点坐标为/>,N点坐标为/>,在炉型图中添加MN两点的点线图，即可得到跟踪料批上沿所处截面位置。同理选择V_N+跟踪焦、V_N+跟踪矿分别判断与高炉各部位容积的关系，进行编程计算，即可得到跟踪焦批下沿和跟踪矿批下沿对应h和r’，进而在炉型图绘制料批截面。

跟踪焦批上、下沿位置、跟踪矿批下沿位置的计算是三个独立模块，在数据采集模块输入完成后，会同时完成“V_N”、“V_N+跟踪焦”、“V_{N+跟踪焦+跟踪矿}”与高炉各部位容积关系的判断，得出在炉内所处位置及截面半径，并在高炉图像中完成截面位置的标注。

进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了完整说明本实施例中的具体实施过程，提供了另一种实施例。

在一个具体的实施例中，计算某高炉N＝5批和N＝24批时炉料位置。

已知跟踪料批炉料结构为P_烧＝98.5t，P_球＝21t，P_块＝15t，P_辅＝0t，P_焦＝33t，δ＝11％。N＝5时h_L＝4.5m，N＝24时，h_L＝2.0m。高炉炉料堆比重、炉型参数如表3、4所示，跟踪料批入炉后炉料结构如表5所示：

表3炉料堆比重(t/m³)

表4高炉炉型参数

表5跟踪料批入炉后炉料结构的变化

通过计算系统的计算，可得高炉各部位容积及炉料体积如表6所示：

表6高炉各部位容积及炉料体积

高炉各点坐标如表7所示：

表7高炉二维炉型图各点坐标

N＝5批，24批时跟踪料批上下沿坐标如表8所示：

表8跟踪料批上下沿坐标

通过计算系统的自动计算，可得出跟踪料批入炉开始，加入5批料后，跟踪焦批上下沿到达位置分别为9.53m、9.74m，跟踪矿批下沿到达位置为10.24m,跟踪料批厚度为0.71m；加入24批料后，跟踪焦批上下沿到达位置分别为20.96m、21.1m，跟踪矿批下沿到达位置为21.41m，跟踪料批厚度0.45m。对应的标记有跟踪料批位置的二维炉型图像如图5所示。

基于上述系统在输入相关参数后，可自动计算当前跟踪料批上下沿在炉内的位置，也可通过输入不同的料批数N，预测跟踪料批下行趋势及到达风口需要入炉的料批数；本系统还根据实际炉型参数自动完成对应炉型图的绘制，并根据实际计算结果把跟踪料批在炉型图中所处横截面标注出来。随着输入料批数N及炉料结构的变化，炉型图中跟踪料批的位置和料层厚度也随之改变。通过本计算系统，可使高炉工作者从复杂繁琐的计算中解放出来，准确及时掌握炉料下行趋势，为提前调剂炉况做好准备。

本发明提供的对高炉料批位置跟踪计算方法及系统是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属技术领域的技术人员能够理解，本发明提供的对高炉料批位置跟踪计算方法各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种对高炉料批位置跟踪计算方法，其特征在于，方法包括：

S101、采集高炉料批参数；高炉料批参数包括上料信息、炉料堆比重数据及炉型参数；

S102、根据入炉料的炉料结构、堆比重及压缩率，计算炉料总体积和V_N、N批料与跟踪焦批总体积V_N+跟踪焦、N批料与跟踪焦和跟踪矿批总体积V_{N+跟踪焦+跟踪矿}；

其中，V_N的计算步骤包括：

根据不同炉料结构下各料种批重P_i、堆比重γ_i及炉料平均压缩率δ计算每一批料的体积，再结合对应的料批数N₁、N₂…计算不同炉料结构对应的炉料总体积并求和：

（1）

若计算净焦位置，则令V_跟踪矿=0；

γ_i是炉料i的堆比重，t/m³；是炉料平均压缩率，%；

N批料与跟踪焦批总体积为：

式（2）

N批料与跟踪焦和跟踪矿批总体积为：

式（3）

式中， P_i1、P_i2是炉料结构改变前后炉料i的批重，t/批；N₁是在跟踪料批下降过程中，跟踪料批入炉后至第一次变料前炉料结构对应的料批数、N₂是第一次变料后至第二次变料前对应料批数；

γ_烧为烧结料堆比重，γ_球为球团料堆比重、γ_块为块矿料堆比重、γ_焦为焦炭料堆比重；

P_烧为烧结入炉料批重，P_球为球团入炉料批重，P_块为块矿入炉料批重，P_焦为焦炭入炉料批重，P_辅为辅料入炉料批重；

P_跟踪焦为焦炭跟踪料批批重，P_跟踪矿为炉料跟踪料批批重，δ为炉料平均压缩率，h_L为高炉料线，N为料批数；

α为炉腹角，β为炉身角，h₁为炉喉高度，h₂为炉身高度，h₃为炉腰高度，h₄为炉腹高度，h₅为炉缸高度，h_f为风口高度，r为炉缸半径，R为炉腰半径，r₁为炉喉半径；

若跟踪料批下降过程中未变料，则N₂=0；

S103、根据炉型参数、料线位置及风口位置，计算高炉各部位实际容积；

在步骤S103中，分别计算高炉炉喉V₁、炉身V₂、炉腰V₃、炉腹V₄以及炉缸V₅部位实际容积；

其中，V₅为炉缸上沿至风口中心线之间容积；

当料线在炉喉位置时，V₁为料线至炉喉下沿之间的容积；

当料线位于炉身位置时，V₁为0，V₂为料线至炉身下沿之间的容积；

根据炉型参数及料线位置求出各部位装料容积，料线位于炉喉时：

当料线处于炉身位置时，=0，炉腹、炉腰、炉缸装料容积计算方法不变，炉身装料容积计算方法如下所示：

式（9）；

式中，V₁至V₅分别对应炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸装料容积；

S104、基于V_N、V_N+跟踪焦、V_{N+跟踪焦+跟踪矿}与高炉各部位容积的关系，得出跟踪料批上下沿所处区域，选择预设公式计算距炉喉上沿的距离及所处截面半径，并得出跟踪料批厚度。

2.根据权利要求1所述的对高炉料批位置跟踪计算方法，其特征在于，

方法中，计算跟踪焦批上沿位置：取炉料体积V=V_N，当加入N批料后，炉喉上沿至焦批上沿之间高度为h，焦批上沿所处截面半径为r’；

当h_L<h₁时：

①判断是否V>V₁，如果否，则说明跟踪焦批上沿在炉喉区域，到达位置为：

式（10）

所在截面处半径为：式（11）

如果是，说明上沿不在炉喉区域，进行下一步判断；

②判断是否V>V₁+V₂，如果否，则说明上沿在炉身区域，到达位置为：

式（12）

上沿所在截面处半径为：

式（13）

如果是，说明上沿不在炉身区域，进行下一步判断；

③判断是否V>V₁+V₂+V₃，如果否，则说明上沿在炉腰区域，到达位置为：

式（14）

所在截面处半径为：式（15）

如果是，说明附加焦上沿不在炉腰区域，进行下一步判断；

④判断是否V>V₁+V₂+V₃+V₄,如果否,则说明上沿在炉腹区域，上沿到达位置为：

式（16）

上沿所在截面处半径为：

式（17）

如果否，说明上沿不在炉腹区域；

⑤判断是否V>V₁+V₂+V₃+V₄+V₅, 若否,则说明上沿在炉缸至风口区域，到达位置为：

式（18）

所在截面处半径为：式（19）

如果是，则输出跟踪焦批上沿已达风口区域。

3.根据权利要求2所述的对高炉料批位置跟踪计算方法，其特征在于，

当h_L>h_喉时：

判断是否V>V₁+V₂，若否，则说明跟踪焦批上沿在炉身区域，到达位置为：

式（20）

所在截面处半径为：

式（21）

如果是，说明上沿不在炉身区域，进行下一步判断；剩余判断及计算流程与h_L<h_喉时，步骤一致；

将V=V_N+跟踪焦、V=V_{N+跟踪焦+跟踪矿}分别代入以上判断流程，即求出跟踪焦批下沿及跟踪矿批下沿对应h和r’。

4.一种对高炉料批位置跟踪计算系统，其特征在于，系统采用如权利要求1至3任意一项所述的对高炉料批位置跟踪计算方法；

系统包括：数据采集模块和计算表征模块；

数据采集模块用于采集高炉料批参数；高炉料批参数包括上料信息、炉料堆比重数据及炉型参数；

计算表征模块用于根据入炉料的炉料结构、堆比重及压缩率，计算炉料总体积和V_N、N批料与跟踪焦批总体积V_N+跟踪焦、N批料与跟踪焦和跟踪矿批总体积V_{N+跟踪焦+跟踪矿}；

根据炉型参数、料线位置及风口位置，计算高炉各部位实际容积；

基于V_N、V_N+跟踪焦、V_{N+跟踪焦+跟踪矿}与高炉各部位容积的关系，得出跟踪料批上下沿所处区域，选择预设公式计算距炉喉上沿的距离及所处截面半径，并得出跟踪料批厚度。

5.一种计算终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述的对高炉料批位置跟踪计算方法的步骤。