一种新型布料器的控制模型初探

田卿　卢俊国

摘 要：COREX是一种新型的现代化炼铁新工艺，考虑到高炉布料系统的局限性，COREX采用与高炉不一样的布料器系统，该系统机械构造相对简单，但是从控制或是软件的角度来看，如何将两点的运动转化为布料器按照一定的倾角进行旋转，COREX布料器提出了更高的要求。

关键词：COREX；布料器；旋转控制

概述

COREX是一种现代化的，自动化程度较高的环保性炼铁新工艺，它与传统的炼铁工艺—高炉不一样，传统的高炉是将铁矿石、烧结矿、焦炭、分批分层加入到一个炉子内，而COREX是将传统的高炉分成了两个炉子，分上下分布。上面的为还原竖炉，主要加入球团、块矿、熔剂辅料（石灰石、白云石）；下面的为气化炉，主要加入块煤、焦炭、硅石辅料。两个炉子之间连接有煤气管道以及下料管，气化炉内产生的煤气通过煤气管道进入竖炉内，与铁矿石发生还原反应，反应后的物料通过下降管进入到气化炉内，最后经过进一步的还原、熔化产生最终合格的铁水。

但对于COREX来说，有一点与高炉一样的在于在加料时必须进行合理的布料，否则会导致炉况的恶化，铁水质量的下降及成本的提高。该套布料系统虽然控制简单，但设备较复杂，设备稳定性不足，检修难度及成本较高。

从机械原理的角度来分析，该布料器相比于高炉的无料钟溜槽传动系统，省去了复杂的星形传动系统，相对比较简单，但是从控制或是软件的角度来看，如何将两点的运动转化为布料器按照一定的倾角进行旋转，COREX布料器提出了更高的要求。

3.数学模型的动态模拟与转化

上述模型只是理论计算所得出的结果，如何验证其真实可靠性，通常情况下，比例模型试验是相对可靠的方法，但是由于其复杂性，运用计算机软件进行动态模拟，日益成为最行之有效而可靠的方法，这里我们采用UG NX5.0作为上述模型动态模拟的首选软件。

具体过程这里不过多描述，此次动态模拟是基于旋转角α为29o，我们在布料器溜槽出口中心添加追踪点，得到其轨迹与设计值完全吻合，这证明了上述数学模型是正确可靠的。

要想得出液压连杆的运动轨迹，与上述数学模型的证明方法一样，我们仍然采用UG NX5.0进行动态模拟，在两组液压连杆上附加追踪点，然后得出其轨迹，具体过程这里不再在赘述。

将上述轨迹描绘成曲线，控制两组液压连杆按照对应的曲线进行动作，布料器即可实现倾斜角度为20度的旋转。而对于其他任意倾斜角度，都可用同樣的方式得出。

4.结语

4.1通过理论计算以及软件动态模拟，我们得出了布料器旋转的初步模型，从而进一步模拟得到了特定角度下布料器液压连杆的运动轨迹。

4.2在软件动态模拟中，我们发现布料器的倾斜角度受液压连杆及布料器溜槽本身尺寸的限制，存在一个最大的倾斜角度，随着上述尺寸的变化而不同，一旦大于该角度，软件将无法模拟或出现出错报警。所以在实际应用中，设计人员要根据实际所需要的最大倾斜角度进行布料器溜槽及液压连杆的匹配设计，而通过软件进行模拟验证来得出极限角度，仍然是首选方法。

4.3由于每组倾斜角度所对应的液压连杆的运动轨迹都不一样，并无固定的数学模型，所以只有罗列出所有所需倾斜角度所对应的连杆运动轨迹数据，才能真正实现布料器的有效控制。

参考文献：

[1]程云鹏，张凯院，徐仲.矩阵论.西北工业大学出版社.2006：201-206

[2]胡茂林.空间和变换.科学出版社.2007：156-159

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