III爐料在空區(qū)中的運(yùn)動(dòng)及其落點(diǎn)半徑爐料流出溜槽時(shí)的速度方向被認(rèn)為是沿溜槽中心線向下的，因此可以按照上圖向y、z兩個(gè)方向分解，另外溜槽的旋轉(zhuǎn)將使得爐料在x方向上有分速度，三個(gè)速度分別為：式中L——溜槽長度，m假設(shè)溜槽在垂直位置時(shí)，料面至溜槽末端的距離為料線高度，即上圖中的h，則爐料落到料面上需要落下的高度為：H=(1?cosθ).L+h前文忽略了潛體阻力的作用，因此爐料在空區(qū)中在z向受重力作用，作由落體運(yùn)動(dòng)，在x、y向作勻速直線運(yùn)動(dòng)。雖然有文獻(xiàn)研究了潛體阻力對(duì)爐料運(yùn)動(dòng)的影響，其實(shí)它在爐內(nèi)是對(duì)稱分布的，不會(huì)引起爐料在料面上的徑向分布不均，只會(huì)使得料面上爐料落點(diǎn)半徑有所減小。故文中忽略潛體阻力的影響。由于爐料在z向作自由落體運(yùn)動(dòng)，因此：故下落時(shí)間為：代入各式可得爐料在x,y方向的路程：爐料在料面上的半徑為：三.等高度布料螺旋線計(jì)算實(shí)例取文獻(xiàn)[6]中環(huán)形布料計(jì)算實(shí)例,參數(shù)為:L=2.58m;g=9.8m/s2;μ=0.615;ω1=01942rad/s;v5=1.2m/s;h=2.5m;θ10=0。編寫MATLAB程序,并運(yùn)行,得到的一組解θ20=013600,ω2=0.0074,α2=6.0×10-5。爐料在料面上的落點(diǎn)軌跡如圖2細(xì)實(shí)線所示。從圖2中可以看出爐料分布很均勻,但是初始半徑較大,沒有布到料的面積占了總面積的1/3。很顯然,這不能充分利用高爐的有效容積,使得高爐生產(chǎn)率下降。鑒于此,可以在靠近高爐中心線的部分再增加2環(huán),但是以不同的θ20、ω2及α2布料。編程求得解為θ20=0.2240,ω2=0.0102,α2=5.0×10-7。得到圖2粗實(shí)線所示的爐料落點(diǎn)軌跡。這樣溜槽傾動(dòng)的控制參數(shù)θ20、ω2及α2在布料過程中需要變化2次,溜槽旋轉(zhuǎn)圈數(shù)增加2圈。得到溜槽傾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程即θ2的變化規(guī)律如下式：為了保證爐料落點(diǎn)軌跡的連續(xù)性,式(19)中第1式的末值應(yīng)剛好等于第2式的初值。但要說明的是式(19)中2式的t都是從0開始計(jì)時(shí)的,因?yàn)樵谇蟆?至10圈”的表達(dá)式時(shí)是從0開始的,那么求解“1至2圈”的表達(dá)式時(shí)t的值應(yīng)該是負(fù)值,這是不符合生產(chǎn)實(shí)際的。所以在設(shè)計(jì)溜槽傾動(dòng)的控制器的計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)賦2次初值,即第1圈布料開始時(shí)計(jì)時(shí)器置0,第3圈開始時(shí)再次置0。爐料所圍總面積、每環(huán)面積的誤差見表1。其中:s=(sn-s1)/n-1=2.9123m2。溜槽按式(19)描述的規(guī)律作傾動(dòng)時(shí),布料過程開始和θ1=2iπ時(shí),θ2和此時(shí)爐料在料面上的落點(diǎn)半徑R的計(jì)算結(jié)果如表2所示,表3是文獻(xiàn)[8]中不同的θ2對(duì)應(yīng)的環(huán)形半徑。表1中前8環(huán)爐料所圍面積相差不大,但第9環(huán)的面積誤差超過選定范圍,說明此時(shí)溜槽傾動(dòng)速度已經(jīng)偏小。若布料圈數(shù)再增加,則需重新計(jì)算ω2及α2,也就是說螺旋布料要根據(jù)布料圈數(shù)分段計(jì)算ω2及α2。由表2和表3可以看出與環(huán)形布料相比螺旋布料時(shí)θ2變化小,而R變化大,從圖2還可看出R是連續(xù)變化的。再分析表1和表3,螺旋布料第1圈爐料圍得面積是4.7450m2,而環(huán)形布料是5.06m2(由表3的R可以計(jì)算),總面積相差不大,而其各環(huán)面積相差較大,螺旋布料各環(huán)面積相差較小。如果料批相同,環(huán)形布料可以得到更均勻的料面。溜槽的傾動(dòng)規(guī)律假設(shè)的變化規(guī)律如下式：=根據(jù)螺旋布料定義有：經(jīng)過變換可得：S=式中:θ20為θ2的極小值,rad;t為溜槽繞耳軸轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間,s;si為溜槽旋轉(zhuǎn)第i圈后爐料在料面上包圍的總面積,m2;i為溜槽旋轉(zhuǎn)的圈數(shù);s1為溜槽旋轉(zhuǎn)第一圈后爐料在料面上所圍的面積,m2;n為溜槽旋轉(zhuǎn)的總?cè)?shù);s為相鄰兩環(huán)爐料在料面上所包圍的平均面積,m2。對(duì)θ2有一個(gè)最小角度的要求,其值在16rad左右。若要使s1等于s,就會(huì)使得溜槽的傾動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度過大,從而滿足不了上式。所以要把s1單獨(dú)考慮,不至于太大即可,同時(shí)使得的變化規(guī)律滿足.第i圈爐料在料面上包圍的面積為：且即，代入上式得：式中:θ1為溜槽繞高爐軸線轉(zhuǎn)過的角度,rad;θ10為θ1的初值,取0。將式相關(guān)代入式代入得θ2的變化規(guī)律,應(yīng)滿足的方程為:接下來可以通過控制誤差，使用搜索法求得最終結(jié)果。參考文獻(xiàn)[1]劉慰儉,虞世鳴.無料鐘高爐采用傾角跳變與螺旋布料時(shí)布料方程的研究[J].煉鐵,1987(1):55.[2]于成忠,金昕.無鐘高爐布料器布料規(guī)律研究[J].冶金設(shè)備,2007,164(4):14.[3]任廷志,趙靜一,喬長鎖,等.爐料的潛體阻力對(duì)高爐布料的影響[J].鋼鐵,1998,33(5):9.[4]王再義,朱建偉.鞍鋼新1號(hào)高爐料面測試[J].鞍鋼技術(shù),2004(4):18.[5]