由最后环位的输出料面形状函数确定：
[0101] 五环布料与单环布料在溜槽倾角α= 35°时的料面输出形状计算机仿真数据的 对比结果如图5所示。
[0102] 3两个多环布料对比的案例：
[0103] 两个对比的布料矩阵分别为，
[0104] 布料矩阵 1 :αι= [37, 34, 32, 28, 21]，κι= [3, 2, 2, 2, 1];
[0105] 布料矩阵 2 :α2= [42. 5, 40. 0, 37. 5, 34. 5, 31. 5]，κ2= [3, 3, 2, 1，1];
[0106] 3. 1计算布料矩阵1的料面输出形状；
[0107] 由给定的两个布料矩阵可知m= 5,布料总圈数ka= 3+2+2+2+1 = 10 ;
[0108] 给出多环环布料过程的输出料面形状函数
[0109] γ(y) =f(y，α，κ)，〇 彡y彡r，
[oho] 假定γΒω= 〇,构建输出料面形状函数的积分约束
[0118] 由高斯赛德尔迭代方法根据所述积分约束求解所对应的形状参数σ的迭代解； α取15, 20, 25, 30, 35, 40, 45等7个对比值时基函数的计算机计算结果与定值形状参数〇 =0. 2的对比如图3所示。
[0119] 由布料矩阵构建第一环布料输出函数：
[0121]由布料矩阵构建第一环布料的约束条件：
[0122] FGh, %) = /【)' 2/ryy! [ (y,α"σ!)办=κ!K= 9πτ;，
[0123] 根据积分约束求解形状参数σi的迭代解； ΓΠ1941 由右Μ拓咗抝建笛一孩刭笛
F；孩右Μ給,屮,函撒.
[0126]由布料矩阵构建第二环到第5环布料的约束条件：
[0131] 列写i环的分段函数：
[0133] 根据积分约束分别求解形状参数〇i的迭代解；
[0134] 列写最终的料面输出形状函数是由最后环位的输出料面形状函数确定：
[0135] y(y) =f(y, α, κ) =γ,Γι (y) = /'(y, {α1；iq}, (α2,κ2},κ5}),
[0136] 由单环布料的布料矩阵做输入的料面输出形状计算机仿真数据的对比结果如图5 所示。
[0137] 3. 2 计算布料矩阵为α2= [42. 5, 40. 0, 37. 5, 34. 5, 31. 5]，κ2= [3, 3, 2, 1, 1]时 多环布料的料面输出形状；
[0138] 由给定的两个布料矩阵可知m= 5,布料总圈数ka= 3+3+2+1+1 = 10 ;
[0139] 给出多环环布料过程的输出料面形状函数
[0140] γ(y) =f(y，α，κ)，〇 彡y彡r，
[0141] 假定yjy) = 0,构建输出料面形状函数的积分约束
[0142] Va =/(" 2Tiyy(y)dy= /(" 2τιν/(y,α,κ)dy，
[0143] 确定单圈布料的料批体积：Vu=Va/κa= 3m3
[0144] 给出单圈布料输出料面的基函数
[0146] g(a)由布料轨迹方程计算，修正参数ξ= 1 ;
[0147] 构建单位基函数的积分约束
[0149] 由高斯赛德尔迭代方法根据所述积分约束求解所对应的形状参数〇的迭代解； α取15, 20, 25, 30, 35, 40, 45等7个对比值时基函数的计算机计算结果与定值形状参数〇 =0. 2的对比如图3所示。
[0150] 由布料矩阵构建第一环布料输出函数：
[0164] 根据积分约束分别求解形状参数σi的迭代解；
[0165] 列写最终的料面输出形状函数是由最后环位的输出料面形状函数确定：
[0166] γ(ν) = /(y,α, κ) =γ1η(ν) =f(y,{α1(κ2}, ··, (α5,κ5}),
[0167]由多环布料的布料矩阵做输入的料面输出形状计算机仿真数据的对比结果如图6 所示。
[0168] 试验结果：本发明的高炉布料过程料面输出形状的建模方法降低了建模过程对检 测数据的要求，实现了布料矩阵的输出形状可视化，有利于布料制度的制定与调整。燃料 比是钢铁过程的一个重要经济指标，表示每冶炼一吨铁所消耗的燃料总数，是衡量一个高 炉能耗高低的一个重要指标，某铁厂3月燃料比529.lkg，4月燃料比530kg，从5月开始在 本发明的技术指导下显著地修正和调节布料矩阵，5月燃料比为518,能耗降低2. 2%，明显 的实现了节能降耗的作用。本专利方便准确地获得布料矩阵的输出料面形状的全貌，实现 了高炉布料矩阵的输出料面形状的图形可视化，对于保证炉况稳定顺行、高炉稳产、高炉延 寿，避免高炉憋风、难行、坍塌以及崩料等故障的出现，有利于实现高炉炉料输出形状的动 态分布控制乃至整个高炉冶炼过程的自动化。
[0169] 上述说明示出并描述了本申请的若干计算实例，但如前所述，应当理解本申请并 非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修 改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进 行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请 所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种高炉布料过程料面输出形状的建模方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :构建布料矩阵的溜槽倾角向量α和布料圈数向量Ka和b分别表示溜槽倾角可调范围的最小和最大值，m表示布料总环数，ki为第i环布 料时在倾角α1下溜槽旋转的圈数，k。为总布料圈数； 步骤2:根据所述溜槽倾角向量α和布料圈数向量K，设置布料过程的输出料面形状 算法为： 丫（y) =f(y,曰，Κ)，0《y《r; Ο和r分布表示高炉中屯、和边界炉壁； 步骤3 料面输出的底部形状为水平面作为参考基准，构建输出料面形状函数的积 分约束步骤4 :构建单圈布料的料批体积为： Vu=VaAa; 步骤5 :设置单圈布料输出料面的基函数为：g(a)为布料倾角对应的落点函数，ξ为修正参数，变量σ为形状参数； 步骤6 :构建单位基函数的积分约束?. 步骤7 :根据步骤6的积分约束求解步骤5的形状参数σ的迭代解； 步骤8 :由布料矩阵构建第一环布料输出函数：步骤9 :由布料矩阵构建第二环到第m环布料输出函数为：， 步骤10 :根据最后环位的布料输出函数确定最终的料面输出形状为：2. 根据权利要求1所述高炉布料过程料面输出形状的建模方法，其特征在于，所述布 料矩阵为布料过程动态输入，料面输出形状为系统输出。3. 根据权利要求1所述高炉布料过程料面输出形状的建模方法，其特征在于，所述输 出料面的上部形状与底部形状所形成的体积积分与料仓内的料批体积保持恒定。4. 根据权利要求3所述高炉布料过程料面输出形状的建模方法，其特征在于，所述形 状参数σ的迭代解采用高斯赛德尔迭代方法进行求解。5. 根据权利要求3所述高炉布料过程料面输出形状的建模方法，其特征在于，所述步 骤8包括： 步骤8. 1 :由布料矩阵构建第一环布料的约束条件为：步骤8.2 :根据步骤8.1的积分约束求解形状参数曰1的迭代解。6. 根据权利要求5所述高炉布料过程料面输出形状的建模方法，其特征在于，所述步 骤9包括： 步骤9. 1 :由布料矩阵构建第i环布料的约束条件：步骤9.2:列写i环的分段函数：步骤9. 3 :根据步骤9. 1的积分约束求解形状参数曰1的迭代解。7. 根据权利要求3所述高炉布料过程料面输出形状的建模方法，其特征在于，不同环 位的所述布料输出函数由落点位置处理的分段单位基函数与相应的积分约束函数的叠加 形成。8. 根据权利要求7所述高炉布料过程料面输出形状的建模方法，其特征在于，高炉布 料过程料面输出形状函数由设定的单圈布料输出料面的基函数与圈数权值叠加构成。9. 根据权利要求7所述高炉布料过程料面输出形状的建模方法，其特征在于，所述落 点位置处理具体包括计算炉料落点距离高炉中屯、的距离，α为溜槽的布料角度：
【专利摘要】本申请公开了一种高炉布料过程料面输出形状的建模方法，包括设定布料矩阵的溜槽倾角向量和布料圈数向量，设置布料过程的输出料面形状函数，以料面输出的底部形状为水平面作为参考基准，构建输出料面形状函数的积分约束，通过设置单圈布料输出料面的基函数，来构建不同环位的布料输出函数，并根据最后环位的布料输出函数确定最终的料面输出形状，能够方便准确地获得布料矩阵输出的整个料面形状的全貌，实现了高炉布料矩阵的输出料面形状的图形可视化，降低了燃料比，节省了能耗，保证炉况稳定顺行、高炉稳产、高炉延寿，避免高炉憋风、难行、坍塌以及崩料等故障的出现，有利于实现高炉炉料输出形状的动态分布控制乃至整个高炉冶炼过程的自动化。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105243190
【申请号】CN201510586609
【发明人】张勇, 周平, 王宏, 崔桂梅
【申请人】内蒙古科技大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月14日