一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法与流程

本发明涉及炼钢，具体为一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法。

背景技术：

1、留渣操作是转炉工序生产中的一项常规作业内容，现阶段多数炉次均采用“先翻后溅”的留渣溅渣操作模式，首先留渣冶炼能一定程度上降低冶金辅料消耗，其次如何有效准确控制留渣量，是提高溅渣效果、缩短溅渣耗时的关键。

2、目前，转炉出钢结束后的倒渣留渣作业均由人工进行，相关操作存在个体差异性以及不确定性，留渣量控制取决于个人经验，不能按照目标留渣量做到精准留渣。因此需要运用现有信息化手段，依据炉体测厚数据开展三维建模，借助图像识别、模型开发等辅助手段，结合冶金基本原理计算转炉处于不同倾角时的炉内渣量，依据目标留渣量要求推送倒渣停炉角度，为现场生产操作提供指导。

3、现有专利中，专利号cn113033335a公开了一种基于炉渣智能分析及三维模型的转炉留渣量计算方法，其建模数据来源是通过视频识别技术结合“空三算法”进行三维建模，建模对象是通过三维建模形成转炉内留渣体的立体覆盖影像，在渣量计算用数据的采集时机为出钢作业过程和倒渣作业过程，计算方法为依据留渣体三维模型计算出的留渣体体积乘以炉渣密度；而专利号cn103397134a公开的一种根据转炉倾动角度计算转炉留渣量的方法，其计算用数据的采集时机为出钢作业前，计算方法为通过模型计算倒渣起、止角度的炉内熔融体体积，在依据冶金原理计算总渣量，借助辅助测量装置计算钢水体积，最后根据体积比计算炉内留渣量，上述两个专利的建模数据来源、建模对象以及渣量计算用数据的采集时机、方法与本申请存在本质区别，且上述两个专利输出对象均是计算转炉倒渣操作结束后的炉内留渣量，这与本申请依据不同留渣需求计算不同的倒渣作业停炉角度的输出对象也明显不同。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法，通过对炉体内衬进行三维建模，结合冶金基本原理，计算转炉处于不同倾角的炉内留渣量，并以此为依据，针对不同留渣量要求提供对应的停炉角度，为人工倒渣作业提供操作指导，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法，包括以下步骤：

4、s1：使用测厚仪以及转炉建造尺寸图纸，完成炉子实际情况的三维建模；

5、s2：用转炉尺寸函数将转炉内部尺寸表达出来，再根据三维建模结果，构造出炉内半径与高度的函数，通过代数得到各个高度下的炉内半径，即转炉内部的尺寸；

6、s3：构造留渣体积与倾动角度的函数；具体方法为：

7、s301：先将整个炉子从下到上分成高度为0.001mm的块，完成与高度相关的渣液面横坐标函数，l＝g(h,α)，其中：l为高度纵坐标h，倾角为α时所对应的液面横坐标；

8、s302：建立液面面积函数，计算与倾动角度相关的每个小块内渣的底面积，此小块中的渣体积为渣底表面积与高度之积，建立液面小块体积函数，vi(hi,α)＝si×0.001；

9、s303：将所有的小块体积相加，即为与倾动角度相关的留渣体积，v(α)＝v1+...+vn，其中：n＝(htop-hbotton)/0.001，htop、hbotton分别为转炉顶部和底部的高度纵坐标；

10、s4：转炉倾动到一定角度时，停止不动，待液面稳定水平无渣流出后，记录此时的倾角α1、相应倾角下留渣体积函数算出的留渣体积v(α1)以及此时收集的渣重量；

11、s5：转炉再倾转一定角度后，停止不动，待液面稳定水平无渣流出后，记录此时的倾角α2、相应倾角下留渣体积函数算出的留渣体积v(α2)以及此时收集的渣重量w2；

12、s6：根据s4、s5两步得到的理论渣体积之差与渣重量之差算出其对应的渣密度；

13、s7：根据渣密度，将s3中的体积与倾角的函数转换为一个炉内剩余渣重量和倾角的函数；

14、s8：根据实际所需要的留渣量以及理论渣重量函数，得出相应所需倾转的角度。

15、进一步地，s2中的转炉尺寸函数表达为：r＝f(h)，其中，r为对应高度纵坐标h时的旋转体半径。

16、进一步地，s6中渣密度的计算公式为：

17、进一步地，s7中函数的计算方法为：根据留渣的重量与倾角函数是对应倾角下的留渣体积与密度之积，即w(α)＝v(α)×ρ。

18、进一步地，s8中的计算方法为：已知留渣重量和关于倾角的重量函数，w(α)＝wc，其中：wc为实际所需要的留渣量，为定值，进而反算出函数的因变量，即对应的倾角，α＝w-1(wc)。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、本发明的基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法，依据厂房内每日实时测厚数据基于5g技术或局域网wifi定期传递更新转炉炉体测厚数据，能够精准实现转炉不规则内衬的三维建模，并通过开发模型计算目标留渣量的倒渣作业停炉角度，实现精准留渣，为人工倒渣作业提供操作指导，减少此工序对人工的依赖性，使得倒渣更为自动化、精确化。

技术特征：

1.一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法，其特征在于：s2中的转炉尺寸函数表达为：r＝f(h)，其中，r为对应高度纵坐标h时的旋转体半径。

3.如权利要求2所述的一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法，其特征在于：s6中渣密度的计算公式为：

4.如权利要求3所述的一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法，其特征在于：s7中函数的计算方法为：根据留渣的重量与倾角函数是对应倾角下的留渣体积与密度之积，即w(α)＝v(α)×ρ。

5.如权利要求4所述的一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法，其特征在于：s8中的计算方法为：已知留渣重量和关于倾角的重量函数，w(α)＝wc，其中：wc为实际所需要的留渣量，为定值，进而反算出函数的因变量，即对应的倾角，α＝w-1(wc)。

技术总结本发明公开了一种基于三维建模计算转炉倒渣作业停炉角度的方法，包括：对炉体实际情况的三维建模；通过构造出炉内半径与高度的函数，得到转炉内部的尺寸；再构造留渣体积与倾动角度的函数；在转炉倾动到相应角度时，通过函数算出的留渣体积以及收集的渣重量；再依据理论渣体积之差与渣重量之差算出其对应的渣密度；根据渣密度，得到炉内剩余渣重量和倾角的函数；再根据实际所需要的留渣量以及理论渣重量函数，得出相应所需倾转的角度。本发明方法能够精准实现转炉不规则内衬的三维建模，并通过开发模型计算目标留渣量的倒渣作业停炉角度，实现精准留渣，为人工倒渣作业提供操作指导，减少此工序对人工的依赖性，使得倒渣更为自动化、精确化。技术研发人员：邓勇,韩宝,兰海峰,胡晓光,邬琼,李海波,杨明,刘鑫磊,徐志亮,李汉力受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1