[發明專利]一種高爐布料過程徑向礦焦比的控制方法

有效

• 申請號: 201410336893.7
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104133945B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 唐立新;宋相滿
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 朱光林

技術領域

本發明屬于冶金行業過程控制技術領域，特別涉及一種高爐布料過程徑向礦焦比的控制方法。

背景技術

高爐布料一直是煉鐵生產實踐核心技術問題之一,爐料在爐內的分布狀況包括所形成的料面形狀、料層厚度、粒度分布、礦焦比分布及混合層分布，爐料分布是否合理對爐內爐料與煤氣的相對運動、還原過程、傳熱過程乃至高爐順行好壞都有極大的影響。

在整個高爐布料過程中，爐料主要歷經以下幾個主要環節：料罐中爐料經過節流閥、中心喉管進入旋轉溜槽；再離開溜槽，在空區進行落體運動；最后爐料堆積，形成新的料面。高爐布料生產工藝流程如圖1所示。

然而在高爐布料過程控制中，遇到兩個方面的問題：1)由于高爐是一個高溫高壓密閉的冶金反應器，當高爐進行生產時，操作人員無法直接觀察爐內布料及料層分布的情況，從而也就無法利用高爐上部的調節手段及時準確地進行調整；2)很多情況下，特別是爐況不順時，高爐操作人員需要及時調整爐料屬性數據及布料控制參數來控制料面形狀，從而達到爐況順行的目的，但在目前的實際應用中，高爐操作人員往往是根據經驗進行調整，沒有形成一套完整的優化控制系統。

北京首鋼自動化提出的一種基于智能算法的高爐布料數值模擬方法(申請號：201210055516.9)提給出了爐喉區料層分布的數值模擬問題，該方法在計算中采用的三段法料面形狀，該方法在遠離爐喉區的位置與實際的偏差較大，而且對于某些爐況特殊時期的加料方法形成的料層形狀的計算存在不足；北京科技大學的程樹森提出了基于光學柵格的三維料面顯示(無鐘高爐布料測試新技術及料面三維圖像重建)無法給出由爐喉至爐體上部的其他多層料面的形狀。本發明不但給出了控制參量與爐喉至爐體上部的多層料面的形狀的對應關系，優化了控制參量得到所設定的多層料面形狀，并且根據當前的反饋檢測量對當前控制參量進行自適應調整，在線控制料面形狀。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種高爐布料過程徑向礦焦比的控制方法。

本發明的技術方案是：

一種高爐布料過程徑向礦焦比的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：采集高爐爐料參數和高爐爐體設備參數；

所述高爐爐料參數包括：礦石系數、原料的粒度、礦石速度衰減系數、焦炭速度衰減系數、堆密度、內堆角和外堆角；

所述高爐爐體設備參數包括：Y形管斜面長度、Y形管與水平方向的夾角、中心喉管長度、溜槽有效長度、溜槽傾動距、溜槽的摩擦系數、溜槽懸掛點標高、爐喉與爐身交界處平臺和爐身角；

步驟2：建立高爐布料過程各控制參量與當前形成的布料料面的函數關系，即當前要布料料面函數；

所述控制參量包括；爐料批重、節流閥開度、溜槽旋轉速度、溜槽與水平方向的傾角；

步驟2.1：確定本批需要布料的爐料體積與爐料批重、堆密度之間的函數關系；

步驟2.2：確定爐料離開溜槽時的速度與節流閥開度、溜槽旋轉速度、溜槽與水平方向的傾角之間的函數關系，進而確定爐料離開溜槽時水平方向的速度和爐料離開溜槽時垂直方向的速度；

步驟2.3：確定爐料離開溜槽后的運動軌跡與爐料離開溜槽時水平方向的速度、爐料離開溜槽時垂直方向的速度之間的函數關系；

步驟2.4：根據步驟2.1～2.3確定的各函數關系建立高爐布料過程各控制參量與當前布料料面的函數關系，即當前要布料料面函數；

步驟3：建立當前形成的布料料面與料面下降后的布料料面之間的函數關系；

步驟3.1：根據當前布料料面函數半徑方向每個坐標點距離爐喉中心的距離，確定當前布料料面函數半徑方向每個坐標點的實際下降速度；

步驟3.2：確定當前布料料面函數半徑方向每個坐標點的水平位移和豎直位移；

步驟3.3：得到料面下降后的布料料面坐標點，得到當前形成的布料料面與料面下降后的布料料面之間的函數關系；

步驟4：建立高爐布料過程控制模型，該模型用來描述高爐布料徑向礦焦比曲線與各控制參量之間的關系；

步驟4.1：根據高爐布料徑向礦焦比歷史數據確定所需高爐布料徑向礦焦比曲線；

步驟4.2：根據高爐布料徑向礦焦比曲線和布料工藝條件確定料面曲線；

所述布料工藝條件包括焦層最小厚度值、各段料面的斜率上限和下限、爐料批重的上限和下限；

步驟4.3：根據當前形成的布料料面與料面下降后的布料料面之間的函數關系，得到各布料料面下降前的布料料面；