一種新型布料器的控制模型初探

田卿　盧俊國(guó)

摘 要：COREX是一種新型的現(xiàn)代化煉鐵新工藝，考慮到高爐布料系統(tǒng)的局限性，COREX采用與高爐不一樣的布料器系統(tǒng)，該系統(tǒng)機(jī)械構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，但是從控制或是軟件的角度來(lái)看，如何將兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為布料器按照一定的傾角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，COREX布料器提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：COREX；布料器；旋轉(zhuǎn)控制

概述

COREX是一種現(xiàn)代化的，自動(dòng)化程度較高的環(huán)保性煉鐵新工藝，它與傳統(tǒng)的煉鐵工藝—高爐不一樣，傳統(tǒng)的高爐是將鐵礦石、燒結(jié)礦、焦炭、分批分層加入到一個(gè)爐子內(nèi)，而COREX是將傳統(tǒng)的高爐分成了兩個(gè)爐子，分上下分布。上面的為還原豎爐，主要加入球團(tuán)、塊礦、熔劑輔料（石灰石、白云石）；下面的為氣化爐，主要加入塊煤、焦炭、硅石輔料。兩個(gè)爐子之間連接有煤氣管道以及下料管，氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣通過(guò)煤氣管道進(jìn)入豎爐內(nèi)，與鐵礦石發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)后的物料通過(guò)下降管進(jìn)入到氣化爐內(nèi)，最后經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的還原、熔化產(chǎn)生最終合格的鐵水。

但對(duì)于COREX來(lái)說(shuō)，有一點(diǎn)與高爐一樣的在于在加料時(shí)必須進(jìn)行合理的布料，否則會(huì)導(dǎo)致爐況的惡化，鐵水質(zhì)量的下降及成本的提高。該套布料系統(tǒng)雖然控制簡(jiǎn)單，但設(shè)備較復(fù)雜，設(shè)備穩(wěn)定性不足，檢修難度及成本較高。

從機(jī)械原理的角度來(lái)分析，該布料器相比于高爐的無(wú)料鐘溜槽傳動(dòng)系統(tǒng)，省去了復(fù)雜的星形傳動(dòng)系統(tǒng)，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是從控制或是軟件的角度來(lái)看，如何將兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為布料器按照一定的傾角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，COREX布料器提出了更高的要求。

3.數(shù)學(xué)模型的動(dòng)態(tài)模擬與轉(zhuǎn)化

上述模型只是理論計(jì)算所得出的結(jié)果，如何驗(yàn)證其真實(shí)可靠性，通常情況下，比例模型試驗(yàn)是相對(duì)可靠的方法，但是由于其復(fù)雜性，運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，日益成為最行之有效而可靠的方法，這里我們采用UG NX5.0作為上述模型動(dòng)態(tài)模擬的首選軟件。

具體過(guò)程這里不過(guò)多描述，此次動(dòng)態(tài)模擬是基于旋轉(zhuǎn)角α為29o，我們?cè)诓剂掀髁锊鄢隹谥行奶砑幼粉欬c(diǎn)，得到其軌跡與設(shè)計(jì)值完全吻合，這證明了上述數(shù)學(xué)模型是正確可靠的。

要想得出液壓連桿的運(yùn)動(dòng)軌跡，與上述數(shù)學(xué)模型的證明方法一樣，我們?nèi)匀徊捎肬G NX5.0進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，在兩組液壓連桿上附加追蹤點(diǎn)，然后得出其軌跡，具體過(guò)程這里不再在贅述。

將上述軌跡描繪成曲線，控制兩組液壓連桿按照對(duì)應(yīng)的曲線進(jìn)行動(dòng)作，布料器即可實(shí)現(xiàn)傾斜角度為20度的旋轉(zhuǎn)。而對(duì)于其他任意傾斜角度，都可用同樣的方式得出。

4.結(jié)語(yǔ)

4.1通過(guò)理論計(jì)算以及軟件動(dòng)態(tài)模擬，我們得出了布料器旋轉(zhuǎn)的初步模型，從而進(jìn)一步模擬得到了特定角度下布料器液壓連桿的運(yùn)動(dòng)軌跡。

4.2在軟件動(dòng)態(tài)模擬中，我們發(fā)現(xiàn)布料器的傾斜角度受液壓連桿及布料器溜槽本身尺寸的限制，存在一個(gè)最大的傾斜角度，隨著上述尺寸的變化而不同，一旦大于該角度，軟件將無(wú)法模擬或出現(xiàn)出錯(cuò)報(bào)警。所以在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際所需要的最大傾斜角度進(jìn)行布料器溜槽及液壓連桿的匹配設(shè)計(jì)，而通過(guò)軟件進(jìn)行模擬驗(yàn)證來(lái)得出極限角度，仍然是首選方法。

4.3由于每組傾斜角度所對(duì)應(yīng)的液壓連桿的運(yùn)動(dòng)軌跡都不一樣，并無(wú)固定的數(shù)學(xué)模型，所以只有羅列出所有所需傾斜角度所對(duì)應(yīng)的連桿運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，才能真正實(shí)現(xiàn)布料器的有效控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]程云鵬，張凱院，徐仲.矩陣論.西北工業(yè)大學(xué)出版社.2006：201-206

[2]胡茂林.空間和變換.科學(xué)出版社.2007：156-159

[3]李瑰賢.空間幾何建模及工程應(yīng)用.高等教育出版社.2007：121-129 .