使用炉体积估计的加热处理管理发明内容
应当理解，以下一般性描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是限
制性的，如所要求的。提供了用于管理加热处理的方法和系统。示例方法可以包括从容器中
移除材料的第一部分并且测量容器中的材料的第二部分的第一参数。在第一部分的移除之
后，材料的第二部分可以保留在容器中。该方法可以包括：基于所述第一参数来确定材料的
第二部分的体积，基于所述体积来更新第二参数，并且基于更新的第二参数来执行处理。
额外的优点将在下面的描述中部分地被阐述或者可以通过实践来学习。该优点将
借由在所附权利要求中特别地指出的元件和组合来实现和获得。
附图说明
并入并构成本说明书的一部分的附图示出了实施例，并与描述一起用于解释方法
和系统的原理：
图1是示出了用于管理处理的示例性系统的框图；
图2是示出了用于加热材料的示例性炉的图；
图3是示出了用于管理加热处理的示例方法的流程图；并且
图4是示出了其中可以实现本方法和系统的示例计算装置的框图。
具体实施方式
在公开和描述本方法和系统之前，应当理解，方法和系统不限于具体方法、具体组
件或特定实现。还应当理解，本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不是意图
限制。
如说明书和所附权利要求中使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式
“一”、“一个”和“该”包括复数指代。范围在本文中可以表示为从“约”一个特定值和/或至
“约”另一个特定值。当表示这样的范围时，另一实施例包括从一个特定值和/或至另一个特
定值。类似地，当值通过先行词“约”的使用而表示为近似值时，将理解的是，该特定值形成
另一个实施例。还将理解的是，每个范围的端点相对于另一个端点以及独立于另一个端点
都是重要的。
“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且该
描述包括所述事件或情况发生的情况和其不发生的情况。
贯穿本说明书的描述和权利要求，词语“包括”及该词语的变化诸如“包括了”和
“包含”是指“包括但不限于”，并不意图排除例如其他组件、整体或步骤。“示例性”是指“…
的示例”，并不意图传达优选或理想实施例的指示。“诸如”不是在限制性意义上使用，而是
出于解释的目的。
公开了可以被用于执行公开的方法和系统的组件。本文公开了这些和其他组件，
并且应当理解，当公开这些组件的组合、子集、交互、群组等时，虽然可能没有明确公开这些
的每个不同的个体和集体的组合和排列的具体引用，但是针对所有的方法和系统，每个都
在本文中具体地被设想和被描述。这应用于本申请的所有方面，包括但不限于公开的方法
中的步骤。因此，如果存在可以被执行的各种额外步骤，则应当理解，这些额外步骤中的每
个可以使用公开的方法的任何具体实施例或实施例的组合来执行。
本方法和系统可以通过参照以下对优选实施例和被包括在其中的示例的详细描
述以及附图及其之前和以下描述而更容易地被理解。
如本领域技术人员将理解的，方法和系统可以采取完全硬件实施例、完全软件实
施例或组合软件和硬件方面的实施例的形式。此外，方法和系统可以采取在具有被包含在
存储介质中的计算机可读程序指令(例如，计算机软件)的计算机可读存储介质上的计算机
程序产品的形式。更特别地，本方法和系统可以采取网络实现的计算机软件的形式。可以利
用任何合适的计算机可读存储介质，包括硬盘、CD-ROM、光存储装置或磁存储装置。
下面参照方法、系统、装置和计算机程序产品的框图和流程图说明来描述方法和
系统的实施例。将理解的是，框图和流程图说明的每个框、以及框图和流程图说明中的框的
组合可以分别由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被加载到通用计算机、
专用计算机或其他可编程数据处理装置上以产生机器，使得在计算机或其他可编程数据处
理装置上执行的指令创建用于实现在流程图一个或多个框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令还可以被存储在计算机可读存储器中，其可以指示计算机或
其他可编程数据处理装置以特定方式工作，使得被存储在计算机可读存储器中的指令生产
包括用于实现流程图一个或多个框中指定的功能的计算机可读指令的一件制品。计算机程
序指令还可以被加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，以使得在计算机或其他可编
程装置上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的处理，使得在计算机或其他可编程装
置上执行的指令提供用于实现流程图一个或多个框中指定的功能的步骤。
因此，框图和流程图说明的框支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指
定功能的步骤的组合以及用于执行指定功能的程序指令装置。还将理解的是，框图和流程
图说明的每个框以及框图和流程图说明中的框的组合可以由执行指定功能或步骤的基于
专用硬件的计算机系统、或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
本公开涉及用于管理加热处理的方法和系统。本方法和系统被用于通过估计容器
(诸如炼钢容器)中剩余的材料来管理加热处理。炼钢容器(例如，电弧炉)的炉膛(hearth)
可以是以部分球体的形状。本方法和系统通过估计体积并将体积乘以密度来估计容器中的
液态钢的剩余部分(例如，留钢(hot heel))。炉膛中的钢的剩余部分的体积是基于如下假
设而计算的：包含钢的剩余部分的容器部分是以部分球体形的形状，其中容器的球体半径
为每个容器的已知量，并且提示高度是可测量的。留钢的更准确估计可以能耗以及不必要
的处理。
图1是示出了用于管理处理的示例性系统100的框图。本领域技术人员将理解的
是，本方法可以被用于采用数字和模拟设备的系统中。本领域技术人员将理解的是，本文提
供的是功能描述，并且相应功能可以由软件、硬件或软件和硬件的组合来执行。
在一个方面，系统100可以包括炉102。炉102可以被配置为加热材料。例如，炉102
可以包括容纳材料的容器、用于加热容器中的材料的加热元件(例如电极)、被配置为控制
材料从容器的添加和/或移除的倾倒组件。
在一个方面，炉102可以包括供应单元104，其被配置为向炉102供应材料。供应单
元104可以被配置为接收指示出供应到容器的一种或多种材料(例如金属，添加剂)的数量
的供应指令。供应单元104可以根据供应指令来供应一种或多种材料。
在另一方面，炉102可包括加热单元106，其被配置为加热炉102中的材料。例如，加
热单元106可以包括一个或多个加热元件，诸如电极。加热元件可以直接加热材料、借由使
电流通过电极之间的材料来加热材料、和/或使用其他技术来施加热量。加热单元106可以
被配置为接收指示加热信息的指令，所述加热信息诸如施加到材料的能量数量、施加到材
料的热量、使材料达到(例如，升高、降低)的温度、和/或向材料施加热量和/或能量的持续
时间等等。加热单元106可以被配置为基于加热指令来操作加热元件。
在一个方面，炉102可以包括移除单元108，其被配置为从容器中移除材料。例如，
移除单元108可以包括一个或多个阀、活板门、和/或被配置为使容器倾斜的倾斜机构等等。
移除单元108可以被配置为接收指示何时(例如，以及多长时间)执行移除操作(例如，使容
器倾斜、打开阀或活板门、将材料泵出容器)的移除指令。移除单元108可以被配置为根据去
除指令来执行移除操作。
在一个方面，炉102可以包括测量单元108，其被配置为测量与炉102有关的一个或
多个参数。例如，测量单元108可以包括一个或多个传感器，其被配置为测量容器中的材料
的温度、重量、和/或高度等。测量单元108可以被配置为向装置(例如，管理装置110)提供测
量出的参数。
炉102可以手动地或通过计算装置来操作和/或控制。例如，炉102的组件可以手动
地(例如，通过阀、杠杆、和/或开关等)、通过本地计算机、和/或通过远程计算机等来操作和
控制。例如，供应单元104、加热单元106、移除单元108、和/或测量单元110等可以被配置为
接收和/或发送信息(例如，指令、传感器数据)到本地和/或远程计算机。
在一个方面，系统100可以包括管理装置112，其被配置为管理炉102。应当注意，虽
然仅示出了一个管理装置112，但是可以设想的是，额外的管理装置可以被用于各种实现。
管理装置112可以通过总线和/或网络114被可通信地耦接到炉102。在一个方面，网络114可
以包括分组交换网络(例如，基于互联网协议的网络)、和/或非分组交换网络(例如基于调
制的网络)等等。网络114可以包括通过无线链路(例如，射频、卫星)和/或物理链路(例如，
光纤电缆、同轴电缆、以太网电缆或其组合)连接的网络适配器、交换机、路由器和调制解调
器等。在一个方面，网络114可以被配置为提供从电话、蜂窝、调制解调器和/或其他电子装
置至系统100并且贯穿系统100的通信。
在一个方面，管理装置112可以包括控制单元116。控制单元116可以被配置为控制
炉102。例如，控制单元116可以被配置为从炉102接收传感器数据。控制单元116可以存储传
感器数据，向用户提供传感器数据和/或处理传感器数据。例如，控制单元116可以提供通
知，诸如基于传感器数据与阈值的比较的警告。在另一方面，控制单元116可以被配置为生
成被配置为控制炉102的操作的信号、消息和/或指令等。例如，控制单元118可以向炉102或
与其相关联的装置(例如，终端)提供指令以修改、更新、调整和/或改变炉102的状态。该指
令可以由炉102自动地实施或由技术人员手动地实施。作为说明，指令可以指示转动阀(例
如，打开或关闭)、修改开关或杠杆的状态、改变材料的供应、改变温度、和/或改变压力等。
作为进一步的示例，指令可以被配置为启动、改变和/或停止加热操作、供应操作(例如倾
倒、注入或添加)、净化操作、排出操作、和/或接合或分离机械元件等。
在一个方面，管理装置112可以包括计算单元118，其被配置为计算、估计和/或确
定与炉102相关的一个或多个参数。例如，计算单元118可以被配置为计算在从炉102中移除
材料的第二部分之后保留的材料的第一部分的质量。该质量可以被提供给控制单元116以
确定操作参数。该控制单元116可以提供指令以基于操作参数控制炉的操作。例如，控制单
元116可以确定施加加热操作的最佳持续时间、供应的材料的最佳数量、和/或提供用于对
材料加热的最佳能量数量等等。最佳的数量和/或时间可以允许炉在最小化由加热处理浪
费的能量数量、时间和/或材料的同时进行操作。
在一个方面，可以基于计算出的体积来确定材料的一部分的质量。例如，计算单元
118可以被配置为基于由测量单元110确定出的一个或多个参数(诸如容器中的材料的高
度)计算体积，。可以基于容器的形状来计算体积。例如，可以基于部分球体公式来计算体
积。例如，剩余在容器中的材料的第一部分可以包括留钢(例如，从容器中移除材料之后的
剩余部分)。留钢的体积可以基于以下公式来确定：留钢体积＝(π/3)×留钢高度2×(1.5×
容器直径-留钢高度)。更一般地，体积可以如下被确定：材料体积＝(π/3)×材料高度2×
(1.5×容器直径-材料高度)。例如，容器直径可以包括图2中示出的宽度216。材料高度可以
包括图2中示出的高度214。
图2是示出了用于对材料进行加热的示例性炉200的图。例如，炉200可以包括电弧
炉。在一个方面，炉200可以包括容器202。容器202可以被配置为容纳材料204(例如，在加热
处理期间)。炉200可以包括用于向容器202供应材料204(例如，金属、添加剂)的入口206。炉
200可以包括用于移除(例如倾倒、排出)熔融材料204的出口208。在一个方面，炉200可以包
括一个或多个加热元件210。加热元件210可以被配置为将热量和/或能量等传递到材料。例
如，加热元件210可以包括被配置为使电流通过电极之间的材料的电极。
在一个方面，炉202可以包括一个或多个传感器212。该一个或多个传感器212可以
位于容器202内部和/或外部的各种位置处。例如，一个或多个传感器212可以被附接到容器
的表面、电极、和/或入口206和/或出口208中等。一个或多个传感器212可以被配置为确定
一个或多个第一参数，诸如容器中的材料的高度214、容器中的材料的宽度216、容器中的材
料的尺寸、和/或容器中的材料的形状等等。例如，一个或多个传感器212可以被配置为在从
容器移除材料的第二部分之后测量第一参数。例如，第一参数可以基于材料的第一部分(例
如，容器中剩余的部分)的测量结果。
在一个方面，一个或多个传感器212可以被配置为向远程装置(例如，图1的管理装
置112)提供一个或多个第一参数。远程装置可以被配置为基于一个或多个第一参数来确定
一个或多个第二参数。第二参数可以包括用于控制炉212的操作的参数。例如，第二参数可
以包括供应到容器中的附加材料的数量、施加到容器中的材料的能量数量、施加到容器中
的材料的温度、供应到容器中的添加剂的数量、和/或在容器中的材料上进行加热处理的时
间量等等。
图3是示出了用于管理加热处理的示例方法300的流程图。在步骤302处，可以从容
器中移除材料的第一部分。例如，容器可以包括炉(诸如电弧炉)的一部分。在一个方面，材
料可包括熔融材料，诸如金属(例如钢)。可以通过将材料倾倒出容器、和/或通过活板门排
出材料等来移除材料。
在步骤304处，可以测量容器中的材料的第二部分的第一参数。在第一部分的移除
之后，材料的第二部分可以保留在容器中。第一参数可以包括以下中的至少一个：材料的第
二部分的高度、材料的第二部分的尺寸、和/或材料的第二部分的形状等等。
在步骤306处，可以基于第一参数来确定材料的第二部分的体积。材料的第二部分
的体积可以基于体积被成形为部分球体、矩形、椭圆体或其他形状的假设来确定。在步骤
308处，可以基于体积来确定材料的第二部分的质量。例如，密度公式可以被用于确定质量
(例如，密度＝质量×体积)。
在步骤310处，可以基于体积和/或质量等等来更新第二参数。例如，可以基于材料
的第二部分的质量来更新第二参数。第二参数可以包括以下中的至少一个：提供给容器的
附加材料的数量、在容器中提供的能量数量、使容器中的材料达到的温度、提供给容器的添
加剂的数量、和/或在容器中执行加热处理的时间量等等。
在步骤312处，可以基于更新的第二参数来执行(例如，或继续执行)处理。执行该
处理可以包括向容器提供附加材料。附加材料的数量可以基于第二参数来确定。在一方面，
该处理可包括金属制造处理。例如，金属制造处理可包括炼钢处理。例如，材料的第二部分
可以包括钢留钢，并且容器可以包括炼钢容器。执行该处理还可以包括向容器提供能量、使
容器中的材料达到该温度、向容器提供添加剂、和/或执行加热处理等等。
在示例性方面，该方法和系统可以在如图4中示出的并如下描述的计算机401上实
现。借由示例，图1的炉102和/或管理装置112可以是和/或包括如图4中示出的计算机。类似
地，公开的方法和系统可以利用一个或多个计算机在一个或多个位置中执行一个或多个功
能。图4是示出了用于执行公开的方法的示例性操作环境的框图。该示例性操作环境仅仅是
操作环境的示例，并不意图对操作环境架构的使用范围或功能提出任何限制。也不应将操
作环境解释为具有与示例性操作环境中示出的组件中的任一个或组合有关的任何依赖性
或要求。
本方法和系统可以与许多其他通用或专用计算系统环境或配置一起操作。可以适
合于与该系统和方法一起使用的众所周知的计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限
于个人计算机、服务器计算机、膝上型装置和多处理器系统。额外的示例包括机顶盒、可编
程消费电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括上述系统或装置中的任一个的分
布式计算环境等。
公开的方法和系统的处理可以由软件组件来执行。公开的系统和方法可以在由一
个或多个计算机或其他装置执行的诸如程序模块的计算机可执行指令的一般上下文中被
描述。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的计算机代码、例程、程
序、对象、组件、数据结构等。公开的方法还可以在基于网格和分布式计算环境中被实践，其
中任务由通过通信网络链接的远程处理装置来执行。在分布式计算环境中，程序模块可以
位于包括存储器存储装置的本地和远程计算机存储介质中。
此外，本领域技术人员将理解的是，本文公开的系统和方法可以经由以计算机401
的形式的通用计算装置来实现。计算机401的组件可以包括但不限于：一个或多个处理器或
处理单元403、系统存储器412和将包括处理器403的各种系统组件耦接到系统存储器412的
系统总线413。在多个处理单元403的情况下，系统可以利用并行计算。
系统总线413表示若干可能类型的总线结构中的一个或多个，包括：存储器总线或
存储器控制器、外围总线、加速图形端口以及使用各种总线架构中的任一种的处理器或本
地总线。借由示例，这样的架构可以包括工业标准架构(ISA)总线、微通道架构(MCA)总线、
增强型ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)本地总线、加速图形端口(AGP)总线、以及
外设组件互连(PCI)、PCI-Express总线、个人计算机存储卡工业协会(PCMCIA)、和通用串行
总线(USB)等。总线413和本描述中指定的所有总线也可以通过有线或无线网络连接来实
现，并且每个子系统(包括处理器403、大容量存储装置404、操作系统405、炉管理软件406、
炉管理数据407、网络适配器408、系统存储器412、输入/输出接口410、显示适配器409、显示
装置411和人机接口402)可以被包含在通过这种形式的总线连接的物理上分离的位置处的
一个或多个远程计算装置414a、414b、414c内，实际上实现了完全分布式系统。
计算机401典型地包括各种计算机可读介质。示例性可读介质可以是由计算机401
可访问的任何可用介质，并且包括例如并不意味着限于易失性和非易失性介质、可移动和
不可移动介质。系统存储器412包括以诸如随机存取存储器(RAM)的易失性存储器和/或诸
如只读存储器(ROM)的非易失性存储器的形式的计算机可读介质。系统存储器412典型地包
含诸如炉管理数据407的数据和/或诸如操作系统405和炉管理软件406的程序模块，其由处
理单元403立即可访问和/或当前由处理单元403操作。
在另一方面，计算机401还可以包括其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算
机存储介质。借由示例，图4示出了大容量存储装置404，其可以为计算机401提供计算机代
码、计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的非易失性存储。例如并不意味着限
制，大容量存储装置404可以是硬盘、可移动磁盘、可移动光盘、磁带盒或其他磁存储装置、
闪存卡、CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其他光存储、随机存取存储器(RAM)、只读存储器
(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)等。
可选地，任何数量的程序模块可以被存储在大容量存储装置404上，借由示例包括
操作系统405和炉管理软件406。操作系统405和炉管理软件406中的每个(或其某些组合)可
以包括编程和炉管理软件406的元件。炉管理数据407也可以被存储在大容量存储装置404
上。炉管理数据407可以被存储在本领域已知的一个或多个数据库的任一个中。这样的数据
库的示例包括：Access、SQL Server、mySQL、
以及PostgreSQL等。该数据库可以跨多个系统而被集中或被分布。
在另一方面，用户可以经由输入装置(未示出)将命令和信息输入到计算机401中。
这样的输入装置的示例包括但不限于键盘、指向装置(例如，“鼠标”)、麦克风、操纵杆、扫描
仪、诸如手套的触觉输入装置和其他身体覆盖物等。这些和其他输入装置可以经由被耦接
到系统总线413的人机接口402连接到处理单元403，但是可以通过其他接口和总线结构来
连接，诸如并行端口、游戏端口、IEEE 1394端口(也被称为火线端口)、串行端口或通用串行
总线(USB)。
在又一方面，显示装置411还可以经由诸如显示适配器409的接口连接到系统总线
413。可以设想的是，计算机401可以具有多于一个的显示适配器409并且计算机401可以具
有多于一个的显示装置411。例如，显示装置可以是监视器、液晶显示器(LCD)或投影仪。除
了显示装置411之外，其他输出外围装置可以包括诸如扬声器(未示出)和打印机(未示出)
的组件，其可以经由输入/输出接口410连接到计算机401。方法的任何步骤和/或结果可以
以任何形式被输出到输出装置。这种输出可以是任何形式的视觉表示，包括但不限于文本、
图形、动画、音频、和触觉等。显示器411和计算机401可以是一个装置的一部分或单独的装
置。
计算机401可以使用至一个或多个远程计算装置414a、414b、414c的逻辑连接在网
络环境中操作。借由示例，远程计算装置可以是个人计算机、便携式计算机、智能电话、服务
器、路由器、网络计算机、对等装置或其他公共网络节点等。计算机401和远程计算装置
414a、414b、414c之间的逻辑连接可以经由诸如局域网(LAN)和/或通用广域网(WAN)的网络
415而进行。这样的网络连接可以通过网络适配器408。网络适配器408可以在有线和无线环
境中被实现。这样的网络环境在住宅、办公室、企业范围的计算机网络、内联网和因特网中
是常规和常见的。
出于说明的目的，应用程序和诸如操作系统405的其他可执行程序组件在本文中
被示为离散框，但是认识到这样的程序和组件在各个时间驻留在计算装置401的不同存储
组件中，并且由计算机的一个或多个数据处理器来执行。炉管理软件406的实现可以被存储
在某种形式的计算机可读介质上或跨某种形式的计算机可读介质传输。公开的方法中的任
一个可以由被包括在计算机可读介质上的计算机可读指令来执行。计算机可读介质可以是
可由计算机访问的任何可用介质。借由示例而并不意味着限制，计算机可读介质可以包括
“计算机存储介质”和“通信介质”。“计算机存储介质”包括以用于诸如计算机可读指令、数
据结构、程序模块或其他数据的信息的存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、
可移动和不可移动介质。示例性计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪速存储
器或其他存储器技术、CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其他光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或
其他磁性存储装置或可以被用于存储所需信息并可由计算机访问的任何其他介质。
该方法和系统可以采用诸如机器学习和迭代学习的人工智能技术。这样的技术的
示例包括但不限于专家系统、基于案例的推理、贝叶斯网络、基于行为的AI、神经网络、模糊
系统、进化计算(例如遗传算法)、群体智能(例如蚂蚁算法)和混合智能系统(例如通过神经
网络生成的专家推理规则或来自统计学习的生产规则)。
虽然已经结合优选实施例和具体示例描述了方法和系统，但是并不意图将范围限
于阐述的特定实施例，这是因为本文中的实施例在所有方面都意图是说明性的而不是限制
性的。
除非另有明确说明，否则绝不意图将本文阐述的任何方法解释为要求其步骤以具
体顺序被执行。因此，其中方法权利要求实际上不叙述由其步骤遵循的顺序或者在权利要
求或描述中没有另外具体地说明该步骤被限制为具体顺序，绝不意图在任何方面推断顺
序。这适用于任何可能的非明确的解释基础，包括：关于步骤或操作流程的布置的逻辑问
题；从语法组织或标点符号导出的普通含义；在说明书中描述的实施例的数量或类型。
对于本领域技术人员将显而易见的是，在不背离范围或精神的情况下，可以进行
各种修改和变化。从对本文公开的说明书和实践的考虑，其他实施例对于本领域技术人员
将是显而易见的。意图是说明书和示例仅被认为是示例性的，其中真实的范围和精神由所
附权利要求来指示。