常敬忠高炉项目

III炉料在空区中的运动及其落点半径炉料流出溜槽时的速度方向被认为是沿溜槽中心线向下的，因此可以按照上图向y、z两个方向分解，另外溜槽的旋转将使得炉料在x方向上有分速度，三个速度分别为：式中L——溜槽长度，m假设溜槽在垂直位置时，料面至溜槽末端的距离为料线高度，即上图中的h，则炉料落到料面上需要落下的高度为：H=(1−cosθ).L+h前文忽略了潜体阻力的作用，因此炉料在空区中在z向受重力作用，作由落体运动，在x、y向作匀速直线运动。虽然有文献研究了潜体阻力对炉料运动的影响，其实它在炉内是对称分布的，不会引起炉料在料面上的径向分布不均，只会使得料面上炉料落点半径有所减小。故文中忽略潜体阻力的影响。由于炉料在z向作自由落体运动，因此：故下落时间为：代入各式可得炉料在x,y方向的路程：炉料在料面上的半径为：三.等高度布料螺旋线计算实例取文献[6]中环形布料计算实例,参数为:L=2.58m;g=9.8m/s2;μ=0.615;ω1=01942rad/s;v5=1.2m/s;h=2.5m;θ10=0。编写MATLAB程序,并运行,得到的一组解θ20=013600,ω2=0.0074,α2=6.0×10-5。炉料在料面上的落点轨迹如图2细实线所示。从图2中可以看出炉料分布很均匀,但是初始半径较大,没有布到料的面积占了总面积的1/3。很显然,这不能充分利用高炉的有效容积,使得高炉生产率下降。鉴于此,可以在靠近高炉中心线的部分再增加2环,但是以不同的θ20、ω2及α2布料。编程求得解为θ20=0.2240,ω2=0.0102,α2=5.0×10-7。得到图2粗实线所示的炉料落点轨迹。这样溜槽倾动的控制参数θ20、ω2及α2在布料过程中需要变化2次,溜槽旋转圈数增加2圈。得到溜槽倾动的运动方程即θ2的变化规律如下式：为了保证炉料落点轨迹的连续性,式(19)中第1式的末值应刚好等于第2式的初值。但要说明的是式(19)中2式的t都是从0开始计时的,因为在求“3至10圈”的表达式时是从0开始的,那么求解“1至2圈”的表达式时t的值应该是负值,这是不符合生产实际的。所以在设计溜槽倾动的控制器的计时器时应赋2次初值,即第1圈布料开始时计时器置0,第3圈开始时再次置0。炉料所围总面积、每环面积的误差见表1。其中:s=(sn-s1)/n-1=2.9123m2。溜槽按式(19)描述的规律作倾动时,布料过程开始和θ1=2iπ时,θ2和此时炉料在料面上的落点半径R的计算结果如表2所示,表3是文献[8]中不同的θ2对应的环形半径。表1中前8环炉料所围面积相差不大,但第9环的面积误差超过选定范围,说明此时溜槽倾动速度已经偏小。若布料圈数再增加,则需重新计算ω2及α2,也就是说螺旋布料要根据布料圈数分段计算ω2及α2。由表2和表3可以看出与环形布料相比螺旋布料时θ2变化小,而R变化大,从图2还可看出R是连续变化的。再分析表1和表3,螺旋布料第1圈炉料围得面积是4.7450m2,而环形布料是5.06m2(由表3的R可以计算),总面积相差不大,而其各环面积相差较大,螺旋布料各环面积相差较小。如果料批相同,环形布料可以得到更均匀的料面。溜槽的倾动规律假设的变化规律如下式：=根据螺旋布料定义有：经过变换可得：S=式中:θ20为θ2的极小值,rad;t为溜槽绕耳轴转动经历的时间,s;si为溜槽旋转第i圈后炉料在料面上包围的总面积,m2;i为溜槽旋转的圈数;s1为溜槽旋转第一圈后炉料在料面上所围的面积,m2;n为溜槽旋转的总圈数;s为相邻两环炉料在料面上所包围的平均面积,m2。对θ2有一个最小角度的要求,其值在16rad左右。若要使s1等于s,就会使得溜槽的倾动运动速度过大,从而满足不了上式。所以要把s1单独考虑,不至于太大即可,同时使得的变化规律满足.第i圈炉料在料面上包围的面积为：且即，代入上式得：式中:θ1为溜槽绕高炉轴线转过的角度,rad;θ10为θ1的初值,取0。将式相关代入式代入得θ2的变化规律,应满足的方程为:接下来可以通过控制误差，使用搜索法求得最终结果。参考文献[1]刘慰俭,虞世鸣.无料钟高炉采用倾角跳变与螺旋布料时布料方程的研究[J].炼铁,1987(1):55.[2]于成忠,金昕.无钟高炉布料器布料规律研究[J].冶金设备,2007,164(4):14.[3]任廷志,赵静一,乔长锁,等.炉料的潜体阻力对高炉布料的影响[J].钢铁,1998,33(5):9.[4]王再义,朱建伟.鞍钢新1号高炉料面测试[J].鞍钢技术,2004(4):18.[5]