一種新型布料器的控制模型初探

田卿　盧俊國

摘 要：COREX是一種新型的現代化煉鐵新工藝，考慮到高爐布料系統的局限性，COREX采用與高爐不一樣的布料器系統，該系統機械構造相對簡單，但是從控制或是軟件的角度來看，如何將兩點的運動轉化為布料器按照一定的傾角進行旋轉，COREX布料器提出了更高的要求。

關鍵詞：COREX；布料器；旋轉控制

概述

COREX是一種現代化的，自動化程度較高的環保性煉鐵新工藝，它與傳統的煉鐵工藝—高爐不一樣，傳統的高爐是將鐵礦石、燒結礦、焦炭、分批分層加入到一個爐子內，而COREX是將傳統的高爐分成了兩個爐子，分上下分布。上面的為還原豎爐，主要加入球團、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。兩個爐子之間連接有煤氣管道以及下料管，氣化爐內產生的煤氣通過煤氣管道進入豎爐內，與鐵礦石發生還原反應，反應后的物料通過下降管進入到氣化爐內，最后經過進一步的還原、熔化產生最終合格的鐵水。

但對于COREX來說，有一點與高爐一樣的在于在加料時必須進行合理的布料，否則會導致爐況的惡化，鐵水質量的下降及成本的提高。該套布料系統雖然控制簡單，但設備較復雜，設備穩定性不足，檢修難度及成本較高。

從機械原理的角度來分析，該布料器相比于高爐的無料鐘溜槽傳動系統，省去了復雜的星形傳動系統，相對比較簡單，但是從控制或是軟件的角度來看，如何將兩點的運動轉化為布料器按照一定的傾角進行旋轉，COREX布料器提出了更高的要求。

3.數學模型的動態模擬與轉化

上述模型只是理論計算所得出的結果，如何驗證其真實可靠性，通常情況下，比例模型試驗是相對可靠的方法，但是由于其復雜性，運用計算機軟件進行動態模擬，日益成為最行之有效而可靠的方法，這里我們采用UG NX5.0作為上述模型動態模擬的首選軟件。

具體過程這里不過多描述，此次動態模擬是基于旋轉角α為29o，我們在布料器溜槽出口中心添加追蹤點，得到其軌跡與設計值完全吻合，這證明了上述數學模型是正確可靠的。

要想得出液壓連桿的運動軌跡，與上述數學模型的證明方法一樣，我們仍然采用UG NX5.0進行動態模擬，在兩組液壓連桿上附加追蹤點，然后得出其軌跡，具體過程這里不再在贅述。

將上述軌跡描繪成曲線，控制兩組液壓連桿按照對應的曲線進行動作，布料器即可實現傾斜角度為20度的旋轉。而對于其他任意傾斜角度，都可用同樣的方式得出。

4.結語

4.1通過理論計算以及軟件動態模擬，我們得出了布料器旋轉的初步模型，從而進一步模擬得到了特定角度下布料器液壓連桿的運動軌跡。

4.2在軟件動態模擬中，我們發現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，軟件將無法模擬或出現出錯報警。所以在實際應用中，設計人員要根據實際所需要的最大傾斜角度進行布料器溜槽及液壓連桿的匹配設計，而通過軟件進行模擬驗證來得出極限角度，仍然是首選方法。

4.3由于每組傾斜角度所對應的液壓連桿的運動軌跡都不一樣，并無固定的數學模型，所以只有羅列出所有所需傾斜角度所對應的連桿運動軌跡數據，才能真正實現布料器的有效控制。

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