一种高炉渣物理性能分析方法及分析系统与流程

本发明属于高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种高炉渣物理性能分析方法及分析系统。

背景技术：

目前生产现场对高炉渣物理性能分析的主流方法是通过高炉渣检化验实验室以自动或人工方式，将高炉渣的性能分析结果传输给高炉，高炉操作人员根据分析结果确定高炉渣性能的稳定性。但是由于高炉渣性能的检测需要借助相关实验设备，才能进行性能检测实验，受实验时间和生产成本的限制，生产现场对高炉渣性能检测采用的是间隔式检测，用一次检测结果表征多炉高炉渣的性能。这种方法看似实现了对高炉渣性能的检测，但无法实现对高炉渣性能进行实时监控，势必会造成较大的时间滞后性，难以帮助高炉操作人员及时掌握高炉渣性能的稳定性。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种高炉渣物理性能分析方法和分析系统，以实现对高炉渣物理性能的实时分析，为高炉渣的状态优化提供依据。

本发明技术方案如下：

一种高炉渣物理性能分析方法，包括：

建立各历史高炉渣型的成分数据与相应高炉渣型的物理性能数值的对照关系数据库；

获取实时高炉渣型的成分数据；

计算所述实时高炉渣型的成分数据和各所述历史高炉渣型的成分数据的最小相似匹配数，并筛选出最小相似匹配数数值最小的历史高炉渣型作为参考高炉渣型；

计算实时高炉渣型与参考高炉渣型之间各所述物理性能的近似系数；

根据所述对照关系参考数据集，获取所述参考高炉渣型的物理性能数值；

根据所述近似系数和所述参考高炉渣型的物理性能数值计算实时高炉渣型对应的物理性能数值。

可选的，高炉渣的所述物理性能包括高炉渣的粘度和高炉渣的熔化温度中的一种或两种。

可选的，当高炉渣的物理性能包括粘度时，建立各历史高炉渣型的成分数据与相应高炉渣型的物理性能数值的对照关系数据库的方法包括：

将各历史高炉渣型的成分数据输入factsage软件的viscosity模块中，并设定温度范围和温度步长，通过viscostity模块计算得到各历史高炉渣型在所述设定温度范围内各设定温度值对应的粘度。

可选的，所述近似系数包括粘度近似系数，所述粘度近似系数的计算方法为：

计算实时高炉渣型中各主要成分的含量之和与参考高炉渣型中各所述主要成分的含量之和的比值。

可选的，所述近似系数包括所述实时高炉渣对应铁水温度与参考高炉渣型的铁水温度的铁水温度近似系数，所述铁水温度近似系数的计算方法包括：

计算所述实时高炉渣型对应的实时铁水温度与各所述设定温度的温度差，并筛选出所述温度差最小对应的所述设定温度为铁水参考温度，所述铁水温度近似系数等于所述铁水的实时温度与所述铁水参考温度的比值。

可选的，高炉渣的实时粘度等于参考高炉渣型粘度、粘度近似系数及铁水温度近似系数的乘积。

可选的，当高炉渣的物理性能包括熔化温度时，建立各历史高炉渣型的成分数据与相应高炉渣型的物理性能数值的对照关系数据库的方法包括：

将各历史高炉渣型的成分数据输入factsage软件的phasedigram模块中，计算各历史高炉渣型对应的高炉渣熔化温度。

可选的，所述近似系数包括熔化温度近似系数，所述熔化温度近似系数的计算方法包括：

计算实时高炉渣型中各主要成分的含量之和与参考高炉渣型中各所述主要成分的含量之和的比值。

可选的，高炉渣的实时粘度等于参考高炉渣型的熔化温度与相应的熔化温度近似系数的乘积。

可选的，计算所述实时高炉渣型的成分数据和一所述历史高炉渣型的成分数据的最小相似匹配数的方法包括：

计算实时高炉渣中主要成分含量与所述历史渣型中相同成分含量之差的平方和。

可选的，所述主要成分为cao、sio2、mgo和al2o3。

一种高炉渣物理性能分析系统，包括：

对照关系数据库，所述对照关系数据中存储有各历史高炉渣型的成分数据与相应高炉渣型的物理性能数值的对应关系；

实时高炉渣型成分输入模块，其用于获取实时高炉渣型的成分数据；

参考渣型筛选模块，其用于计算所述实时高炉渣型的成分数据和各所述历史高炉渣型的成分数据的最小相似匹配数，并筛选出最小相似匹配数数值最小的历史高炉渣型作为参考高炉渣型；

近似系数计算模块，其用于计算实时高炉渣型与参考高炉渣型之间各所述物理性能的近似系数；

实时高炉渣型物理性能数据计算模块，其用于调用所述对照关系参考数据集，获取所述参考高炉渣型的物理性能数值，并根据所述近似系数和所述参考高炉渣型的物理性能数值计算实时高炉渣型对应的物理性能数值。

本发明的高炉渣性能监控方法和监控系统，能够根据实时高炉渣的主要成分数据和历史高炉渣型的成分与各物理性能之间的关系，分析出实时高炉渣的各物理性能数值，有利于对高炉渣物理性能的实时监控，为高炉渣的状态优化提供了依据。

附图说明

图1显示为本发明的高炉渣性能分析方法的流程图；

图2显示为本发明的高炉渣性能分析系统中显示模块显示的一示例性的界面图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，自始至终相同附图标记表示相同的组件。

一种高炉渣物理性能分析方法，参见图1，包括：

建立各历史高炉渣型的成分数据与相应高炉渣型的物理性能数值的对照关系数据库；

获取实时高炉渣型的成分数据；

计算所述实时高炉渣型的成分数据和各所述历史高炉渣型的成分数据的最小相似匹配数smin，并筛选出最小相似匹配数数值最小的历史高炉渣型作为参考高炉渣型；

计算实时高炉渣型与参考高炉渣型之间各所述物理性能的近似系数；

根据所述对照关系参考数据集，获取所述参考高炉渣型的物理性能数值；

根据所述近似系数和所述参考高炉渣型的物理性能数值计算实时高炉渣型对应的物理性能数值。

在一些实施例中，高炉渣的所述物理性能包括高炉渣的粘度或高炉渣的熔化温度中的一种或两种。在实际实施过程中，该高炉渣的物理性能还可以包括高炉渣的碱度。

在一些实施例中，高炉渣的物理性能数值包括粘度，建立各历史高炉渣型的成分数据与相应高炉渣型的物理性能数值的对照关系数据库的方法包括：将各历史高炉渣型的成分数据输入factsage软件的viscosity模块中，并设定温度范围和温度步长，通过viscostity模块计算得到各历史高炉渣型在所述设定温度范围内各设定温度值对应的粘度。

例如，可以将各历史高炉渣型的成分数据输入到factsage热力学软件的viscosity模块中，设定温度范围为1460～1540℃，温度步长设定为20℃，通过viscosity模块计算得到各历史渣型在1460℃、1480℃、1500℃、1520℃、1540℃时对应的粘度。

在一些实施例中，高炉渣的物理性能包括熔化温度，建立各历史高炉渣型的成分数据与相应高炉渣型的物理性能数值的对照关系数据库的方法包括：将各历史高炉渣型的成分数据输入factsage软件的phasedigram模块中，计算各历史高炉渣型对应的高炉渣熔化温度。

在一些实施例中，将高炉渣的主要成分设定为cao、sio2、mgo和al2o3，分析的各步骤过程中，仅带入各主要成分，有利于简化计算，提高分析效率。

其中，al2o3含量通常稳定在14％～16％，因此，在一些实施例中，采用al2o3固定为15％的cao、sio2、mgo四元相图表示，将高炉渣历史检化验成分输入到factsage热力学软件的phasedigram模块中，绘制以cao、sio2、mgo作为顶点的熔化温度等温线四元相图，计算不同组分含量条件下的高炉渣熔化温度，得到不同组分含量条件下高炉渣熔化温度历史数值的对照关系。

在一些实施例中，计算所述实时高炉渣型的成分数据和一所述历史高炉渣型的成分数据的最小相似匹配数smin的方法包括：计算实时高炉渣中主要成分含量与所述历史渣型中相同成分含量之差的平方和。即最小相似匹配数的计算公司如下：

smin＝((cao实-cao过)²+(sio2实-sio2过)²+(mgo实-mgo过)²+

+(al2o3实-al2o3过)²)

其中，cao实为成分cao在实时高炉渣型中的百分比含量；

cao过为成分cao在对应历史高炉渣型中的百分比含量；

sio2实为成分sio2在实时高炉渣成分中的百分比含量；

sio2过为成分sio2在对应历史高炉渣型中的百分比含量；

mgo实为成分mgo在实时高炉渣型中的百分比含量；

mgo过为成分mgo在对应历史高炉渣型中的百分比含量；

al2o3实为成分al2o3在实时高炉渣型中的百分比含量；

al2o3过为成分al2o3在对应历史高炉渣型中的百分比含量。

在一些实施例中，近似系数包括粘度近似系数n粘，粘度近似系数n粘的计算方法为：计算实时高炉渣型中各主要成分的含量之和与参考高炉渣型中各所述主要成分的含量之和的比值，也就是粘度近似系数n粘的计算公式为：

n粘＝(cao实+sio2实+mgo实+al2o3实)/(cao过+sio2过+mgo过+al2o3过)

在一些实施例中，近似系数包括实时高炉渣对应铁水温度与参考高炉渣型的铁水温度近似系数t温，所述铁水温度近似系数t温的计算方法包括：计算所述实时高炉渣型对应的实时铁水温度与各所述设定温度的温度差，并筛选出所述温度差最小对应的所述设定温度为铁水参考温度tmin，所述铁水温度近似系数等于所述铁水的实时温度与所述铁水参考温度tmin的比值。此处的温度差最小是指绝对值最小。

例如，当建立各历史高炉渣型的成分数据与相应高炉渣型的物理性能数值的对照关系数据库时，若各历史高炉渣型的成分数据输入factsage软件的viscosity模块中计算相应设定温度的粘度过程中，该设定温度范围为，1460～1540℃，温度步长设定为20℃，那么该对照关系数据库中存储有各历史高炉渣型在1460℃、1480℃、1500℃、1520℃、1540℃时对应的粘度，则可以选取与当前铁水温度最接近的参考高炉渣型的设定温度作为参考铁水温度tmin，并计算相应的铁水温度参考系数。则有铁水温度近似系数t温计算公式：

t温＝t铁/tmin

其中，tmin为参考高炉渣型中与实时铁水温度差较小的设定温度，也就是铁水参考温度。

在一些实施例中，高炉渣的实时粘度等于参考高炉渣型粘度、粘度近似系数及铁水温度近似系数的乘积。也就是高炉渣实时粘度的计算公式为：

η实＝η过*n粘*t温

其中，η实为实时高炉渣的粘度；η过为参考高炉渣型在参考铁水温度时的历史粘度数据。

在一些实施例中，所述近似系数包括熔化温度近似系数t熔，所述熔化温度近似系数t熔的计算方法包括：计算实时高炉渣型中各主要成分的含量之和与参考高炉渣型中各所述主要成分的含量之和的比值。例如，高炉渣的主要成分设定为cao、sio2、mgo和al2o3时，熔化温度近似系数t熔的计算公式为：

t熔＝(cao实+sio2实+mgo实+al2o3实)/(cao过+sio2过+mgo过+al2o3过)

在一些实施例中，高炉渣的实时粘度等于参考高炉渣型的熔化温度与相应的熔化温度近似系数的乘积。也就是高炉渣实时熔化温度的计算公式为：

t实＝t过*t熔

其中，t实为高炉渣的实时熔化温度；t过为参考高炉渣型在的历史熔化温度数据。

在一些实施例中，当高炉渣待分析的物理性能包括高炉渣的碱性时，可直接根据高炉渣各主要成分数据计算实时高炉渣的碱度数值。该碱度数值的计算公式依据高炉渣的二元、三元或四元碱度公式，即：

二元碱度r2＝cao实/sio2实

三元碱度r3＝(cao实+mgo实)/sio2实

四元碱度r4＝(cao实+mgo实)/(sio2实+al2o3实)

本发明还提供一种高炉渣物理性能分析系统，包括：

对照关系数据库，所述对照关系数据中存储有各历史高炉渣型的成分数据与相应高炉渣型的物理性能数值的对应关系；

实时高炉渣型成分输入模块，其用于获取实时高炉渣型的成分数据；

参考渣型筛选模块，其用于计算所述实时高炉渣型的成分数据和各所述历史高炉渣型的成分数据的最小相似匹配数，并筛选出最小相似匹配数数值最小的历史高炉渣型作为参考高炉渣型；

近似系数计算模块，其用于计算实时高炉渣型与参考高炉渣型之间各所述物理性能的近似系数；

实时高炉渣型物理性能数据计算模块，其用于调用所述对照关系参考数据集，获取所述参考高炉渣型的物理性能数值，并根据所述近似系数和所述参考高炉渣型的物理性能数值计算实时高炉渣型对应的物理性能数值。

在一些实施例中，该高炉渣性能监控系统还包括显示模块，参见图2，所述显示模块用于显示实时高炉渣型的无能性能数据和成分数据。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。