[發(fā)明專利]一種高爐U型溜槽上爐料運動軌跡建模方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011017678.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112176136B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣朝輝;周科;桂衛(wèi)華;易遵輝;黃建才
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 易瑤

本發(fā)明公開了一種高爐U型溜槽上爐料運動軌跡建模方法及系統(tǒng)，通過建立靜坐標(biāo)系和動坐標(biāo)系，求取U型旋轉(zhuǎn)溜槽的角速度和角加速度、爐料相對U型旋轉(zhuǎn)溜槽的運動位置、運動速度以及運動加速度、以及求取爐料相對靜坐標(biāo)系的絕對加速度,建立爐料相對U型旋轉(zhuǎn)溜槽的運動軌跡數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)運動軌跡數(shù)學(xué)模型，獲取爐料的運動位置和運動速度，解決了現(xiàn)有針對爐料在U型旋轉(zhuǎn)溜槽上的運動模型沒有考慮溜槽水平回轉(zhuǎn)和傾斜旋轉(zhuǎn)的角速度及角加速度的變化，導(dǎo)致難以精確計算爐料的運動位置和運動速度的技術(shù)問題，能實現(xiàn)高爐U型溜槽上爐料運動軌跡的精準(zhǔn)建模，還能精確計算爐料的運動位置和運動速度以及實現(xiàn)溜槽轉(zhuǎn)速及傾斜角度動態(tài)變化下的布料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及高爐冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特指一種高爐U型溜槽上爐料運動軌跡建模方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高爐煉鐵是一個連續(xù)鼓風(fēng)、分批布料、周期性出鐵、包含大量物理變化和化學(xué)反應(yīng)的高度復(fù)雜的生產(chǎn)過程，是世界煉鐵的主要方法。高爐布料制度是高爐四大操作制度中最靈活最常用的調(diào)劑手段，在整個高爐操作中起到主導(dǎo)作用，其直接決定了爐內(nèi)的爐料顆粒分布狀況，進而影響爐內(nèi)煤氣流分布，對促進高爐穩(wěn)定順行、提高煤氣利用率、降低燃料比、保證鐵水質(zhì)量等具有重要意義。為實現(xiàn)準(zhǔn)確控制爐料分布，需要了解爐內(nèi)的爐料分布情況，由于高爐是一個密閉的大型反應(yīng)器，其內(nèi)部環(huán)境惡劣，現(xiàn)有檢測設(shè)備難以在此環(huán)境下長期穩(wěn)定檢測料面形狀。因此需要分析爐料運動過程的受力情況，基于牛頓第二定律建立爐料運動軌跡數(shù)學(xué)模型。

爐料的運動軌跡分為以下五個步驟：首先爐料以某一初速度離開稱量料灌的節(jié)流閥；然后在重力的作用下豎直向下經(jīng)過中心喉管落到旋轉(zhuǎn)溜槽上；接著在重力、支持力、摩擦力、離心力以及科氏力的作用下在旋轉(zhuǎn)溜槽上做三維運動；緊接著以某一速度離開旋轉(zhuǎn)溜槽在爐喉空區(qū)運動；最后落到料面形成新的料層。目前關(guān)于爐料運動軌跡的模型已經(jīng)很多，但針對爐料在U型旋轉(zhuǎn)溜槽上的運動模型沒有考慮溜槽水平回轉(zhuǎn)和傾斜旋轉(zhuǎn)的角速度及角加速度的變化，且進行了簡化，難以精確計算爐料在某一時刻的運動位置和運動速度。

申請?zhí)?01110375531.5 申請日2011.11.23

申請公布號CN103131809A 申請公布號日2013.06.05

CN 103131809 A高爐無料鐘多環(huán)布料數(shù)學(xué)模型

該發(fā)明綜合考慮了料線位置、爐料在溜槽上運動距離隨溜槽傾斜角度變化而變化等因素影響，并定量分析爐料在爐內(nèi)的初始分布，提出了爐料通過中心喉管與溜槽碰撞速度模型、爐料離開溜槽運動速度模型、爐料在爐喉空區(qū)中運動受力模型等，實現(xiàn)無鐘高爐多環(huán)布料。

但該發(fā)明實質(zhì)上是在保持溜槽旋轉(zhuǎn)速度及傾斜角度固定的情況下建立的單環(huán)布料模型，通過多次改變轉(zhuǎn)速和傾斜角度以實現(xiàn)多環(huán)布料，難以計算溜槽水平回轉(zhuǎn)和傾斜旋轉(zhuǎn)的角速度和角加速度發(fā)生改變時的爐料運動軌跡。

申請?zhí)?01410178468.X 申請人2014.04.29

申請公布號CN103966373A 申請公布日2014.08.06

CN103966373A一種高爐穩(wěn)定順行的無鐘布料方法

該發(fā)明在保證模型中給的顆粒以及實際高爐的顆粒在旋轉(zhuǎn)溜槽中的運動均滿足同一方程的情況下，進行冷布料模型實驗，以提供一種保護焦炭層中間薄弱帶的布料方法。

但該發(fā)明中所建顆粒在旋轉(zhuǎn)溜槽中的運動模型是在溜槽轉(zhuǎn)速及傾斜角度恒定的情況下成立，并未考慮溜槽運動狀態(tài)改變的情況，難以實現(xiàn)溜槽轉(zhuǎn)速及傾斜角度動態(tài)變化下的布料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的高爐U型溜槽上爐料運動軌跡建模方法及裝置，解決了現(xiàn)有針對爐料在U型旋轉(zhuǎn)溜槽上的運動模型沒有考慮溜槽水平回轉(zhuǎn)和傾斜旋轉(zhuǎn)的角速度及角加速度的變化，導(dǎo)致難以精確計算爐料的運動位置和運動速度的技術(shù)問題。