CN104099436A - 观测高炉炉料熔滴过程的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种观测高炉炉料熔滴过程的方法及系统，用于高温熔滴炉的高炉炉料熔滴过程包括软化、熔融及滴落阶段，在上述阶段分别经计算机数据图像处理系统接收高温熔滴炉炉料试样进入对应阶段的时刻信息并在接收后控制X射线源发射X射线，在X射线穿过高温熔滴炉炉料试样后形成投影成像，探测器接收投影成像并转化为投影数据信息，计算机数据图像处理系统将其转化为图像信息后显示。本发明还提供一种观测高炉炉料熔滴过程的系统。通过形成的图像信息清晰观测到炉料试样在软化阶段、熔融阶段及滴落阶段中直接反映炉料试样状态的熔滴特征参数，直观反映高炉软熔带的性状，有助于高炉冶炼的高效、低耗和顺行。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种观测高炉炉料熔滴过程的方法及系统。
背景技术
高炉炉料(包括烧结矿、球团矿及块矿)加入高炉后，在炉内下降的过程中会被逐渐加热、还原。当高炉炉料达到一定温度后开始软化，进而变为半熔化状的粘稠物，随着温度的继续升高，高炉炉料被还原成液态的铁水和炉渣。在此过程中，高炉炉料的熔滴性能决定了高炉软熔带的形状、高度及厚度，并直接影响炉身块状带煤气流的分布、炉料的间接还原及料柱的透气性、焦炭消耗量及高炉的顺行。另外，准确的测定高炉炉料的熔滴性能有助于炼铁工作者正确预测高炉软熔带特性、合理评价铁矿石及优化配料，利于高炉的高效、低耗、顺行和环保。
目前，国内外对高炉炉料的熔滴性的测定一般通过模拟高炉内部工况条件，然后检测炉料样品的位移变化量和压差变化量，并测定炉料在软化、熔融及滴落等过程中的各种参数。炉料的软化温度是指料层在荷重下软化收缩一定量时所对应的温度，一般需确定T4，T10和T40。其中T4代表试样高度减少4％对应的温度，T10代表试样高度减少10％对应的温度和T40代表试样高度减少40％对应的温度。将T4或T10作为开始软化的温度，并将T40作为进入熔化的温度。T40-T4或T40-T10对应的温度区间代表软化区间。以还原气体压差陡升的拐点温度表示开始熔化温度，第一滴液滴落下时温度表示滴落温度；以气体通过料层的压差变化表示软熔带对透气性的影响；滴落在下部接收试样盒内的熔化产物，冷却后经破碎分离出初渣和铁，测定相应的回收率和化学成分，作为评价高炉炉料的滴落性能指标。进而得到高炉炉料的熔滴性能。
当前针对炉料的熔滴性能检测并没有一套统一的标准，并且检测的是与高炉炉料的熔滴性相关联的特性参数，即简单地通过检测位移和压差变化来推测特征温度，并不能实时检测炉料在软化、熔融、滴落过程中单个炉料颗粒及整体料层内部显微结构的演化过程，无法提取本质的熔滴特性参数，所以对于不同炉料交互过程作用机制、熔滴性能结果差异等不能从机理上予以解释，不利于从根本上评判和改进高炉炉料熔滴性能。
因此，亟需一种观测高炉炉料熔滴过程的装置及方法，可得到直接反映高炉炉料熔滴性的参数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种观测高炉炉料熔滴过程的方法及系统，以实现实时、无损且直观的观测到高炉炉料在软化、熔融及滴落过程的内部显微结构，直观反映高炉软熔带的性状，确保高炉冶炼的高效、低耗、顺行与环保。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种观测高炉炉料熔滴过程的方法，用于高温熔滴炉的高炉炉料熔滴过程包括软化阶段、熔融阶段及滴落阶段，所述评价方法包括：步骤a：与所述高温熔滴炉连接的计算机数据图像处理系统接收所述高温熔滴炉的炉料试样进入软化阶段的时刻信息，并在接收到所述高温熔滴炉的炉料试样进入软化阶段的时刻信息时转至步骤b；步骤b：所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第一投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第一投影数据信息并转化为第一图像信息后显示，并在接收到所述高温熔滴炉的炉料试样进入熔融阶段时转至步骤c；步骤c：所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第二投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第二投影数据信息并转化为第二图像信息后显示，并在接收到所述高温熔滴炉的炉料试样进入滴落阶段时转至步骤d；步骤d：所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第三投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第三投影数据信息并转化为第三图像信息后显示。
进一步的，所述步骤b中所述计算机数据图像处理系统接收所述第一投影数据信息并转化为第一图像信息后显示之后还包括旋转所述高温熔滴炉，然后所述计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，所述X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第四投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第四投影数据信息并依据滤波反投影算法结合第一投影数据信息及第四投影数据信息转化为第四图像信息后显示。
进一步的，所述步骤c中所述计算机数据图像处理系统接收所述第二投影数据信息并转化为第二图像信息后显示之后还包括旋转所述高温熔滴炉，然后所述计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，所述X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第五投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第五投影数据信息并依据滤波反投影算法结合第二投影数据信息及第五投影数据信息转化为第五图像信息后显示。
进一步的，所述步骤d中所述计算机数据图像处理系统接收所述第三投影数据信息并转化为第三图像信息后显示之后还包括旋转所述高温熔滴炉，然后所述计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，所述X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第六投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第六投影数据信息并依据滤波反投影算法结合第三投影数据信息及第六投影数据信息转化为第六图像信息后显示。
进一步的，所述步骤d之后还包括从所述第一图像信息至所述第六图像信息中提取料层的孔隙率信息、渣相生成体积量信息及炉料间交互作用深度信息。
进一步的，所述第一图像信息至所述第六图像信息包括横截面信息、纵截面信息及三维图像信息。
本发明提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的方法，通过分别在高温熔滴炉的炉料试样处于软化阶段、熔融阶段及滴落阶段时经X射线源对炉料试样进行投影成像，并经探测器将其转化为投影数据信息，最后经计算机数据图像处理系统转化为图像信息并显示，进而清晰的观测到单个炉料颗粒及整体料层的空隙率、渣相生成体积量及炉料间交互作用深度等参数的变化过程，进而实时、无损并直观地观测到炉料试样在不同状态下的内部显微结构，准确的评价出高炉炉料的熔滴性能；其次由于评价的环境与高炉实际生产情况相吻合，确保高炉冶炼的高效、低耗、顺行及环保。
本发明还提供一种观测高炉炉料熔滴过程的系统，包括高温熔滴炉，还包括CT检测装置和计算机数据图像处理系统，所述CT检测装置包括X射线源及探测器，所述X射线源用于向所述高温熔滴炉内炉料发射X射线并形成投影成像，所述探测器接收所述投影成像，并形成投影数据，所述计算机图像处理系统分别与所述X射线源及所述探测器连接，用于控制所述X射线源发送X射线并接收所述投影数据，构建图像后显示。
进一步的，所述CT检测单元还包括旋转装置，所述旋转装置与所述高温熔滴炉连接，用于驱动所述高温熔滴炉自转。
进一步的，所述高温熔滴炉的侧面设有环形的旋转滑道，所述CT检测单元设置在所述旋转滑道上并可沿所述旋转滑道滑行。
进一步的，所述计算机数据图像处理系统包括控制单元、数据信息处理单元及显示单元，所述控制单元与所述X射线源连接，用于控制所述X射线源向所述高温熔滴炉的炉料试样发射X射线，所述数据信息处理单元与所述探测器连接，用于将所述投影数据信息转化为图像，所述显示单元与所述数据信息处理单元连接，用于显示所述图像。
相对于现有技术，本发明提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的系统，通过设置X射线源、探测器及计算机数据图像处理系统，在高温熔滴炉炉料软化阶段、熔融阶段及滴落阶段，分别使得计算机数据图像处理系统控制X射线源向高温熔滴炉炉料发射X射线，探测器接收X射线经炉料试样得到的投影成像，最后由计算机数据处理系统将投影成像转化为图像信息，进而使得该评价系统实时、无损且直观的观测到高温熔滴炉炉料在软化阶段、熔融阶段及滴落阶段的炉料内部显微结构，便于指导后续的铁矿石采购、烧结与球团优化配矿、烧结矿及球团矿性能评价、高炉合理炉料结构及高炉操作，确保高炉冶炼的高效、低耗、顺行及环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施方式一提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的方法的流程示意图；
图2为本发明实施方式二提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的方法的流程示意图；
图3为本发明实施方式三提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的系统的正视结构示意图；
图4为本发明实施方式三提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的系统的俯视结构示意图。
其中，1、高温熔滴炉的炉壳；2、耐火材料；3、加热元件；4、刚玉管；5、石墨坩埚；6、炉料试样；7、探测器；8、旋转装置；9、准直器；10、X射线源；11、计算机数据图像处理系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施方式一
如图1所示，图1为本发明实施方式一提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的方法的流程示意图。本发明提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的方法，用于高温熔滴炉的高炉炉料熔滴过程包括软化阶段、熔融阶段及滴落阶段。其中，高温熔滴炉所采用炉料试样与高炉炉料一致。
其中，
步骤S10：与高温熔滴炉连接的计算机数据图像处理系统接收高温熔滴炉炉料试样进入软化阶段的时刻信息，并在接收到高温熔滴炉炉料试样进入软化阶段的时刻信息时转至步骤b。在本实施例中，计算机数据图像处理系统与高温熔滴炉连接，高温熔滴炉内设有检测高温熔滴炉炉料试样状态的感应器，感应器与计算机数据图像处理系统连接。当感应器感应到高温熔滴炉炉料试样的温度在T4至T10之间时，向计算机数据图像处理系统发送高温熔滴炉炉料试样进入软化阶段的信号。其中T4代表高温熔滴炉试样高度减少4％对应的温度，T10代表高温熔滴炉试样高度减少10％对应的温度和T40代表高温熔滴炉试样高度减少40％对应的温度。计算机数据图像处理系统接收高温熔滴炉炉料试样进入软化阶段的信号并转至步骤b；
步骤S20：所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收投影成像并转化为第一投影数据信息，计算机数据图像处理系统接收第一投影数据信息并转化为第一图像信息后显示，并在接收到高温熔滴炉的炉料试样进入熔融阶段时转至步骤c。在本实施例中，在计算机数据图像处理系统接收到高温熔滴炉的炉料试样进入软化阶段的信号的同时，控制X射线源向高温熔滴炉的炉料试样发射X射线，使得X射线源向高温熔滴炉的炉料试样发射X射线，进而在X射线照射高温熔滴炉的炉料试样后方形成投影成像，探测器设置在投影成像远离X射线源的方向上并接收投影成像的信息，然后转化为第一投影数据信息。其中在得到第一图像信息后还可以提取料层的孔隙率信息、渣相生成体积量信息及炉料间交互作用深度信息。在本实施例中，可通过工作人员将第一图像信息放大并分析其中的提取料层的孔隙率信息、渣相生成体积量信息及炉料间交互作用深度信息。接着探测器将转化的第一投影数据信息发送给与其连接的计算机数据图像处理系统，计算机数据图像处理系统将接收的第一投影数据信息转化为第一图像信息并将其显示在显示屏上。在上述过程中，高温熔滴炉内设置的感应器继续感应高温熔滴炉的炉料试样状态，当检测到高温熔滴炉的炉料试样大于等于T40时转至步骤c，即T40代表高温熔滴炉的炉料试样进入熔融阶段的起始温度。
步骤S30：所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第二投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第二投影数据信息并转化为第二图像信息后显示，并在接收到所述高温熔滴炉的炉料试样进入滴落阶段时转至步骤d。在本实施例中，在计算机数据图像处理系统接收到高温熔滴炉的炉料试样进入熔融阶段的信号的同时(即温度大于等于T40对应的温度)，控制X射线源发射X射线，使得X射线源向高温熔滴炉的炉料试样发射X射线，进而在X射线照射高温熔滴炉的炉料试样后方形成投影成像，探测器设置在投影成像远离X射线源的方向上并接收投影成像的信息，然后转化为第二投影数据信息。其中第二投影数据信息包括提取料层的孔隙率信息、渣相生成体积量信息及炉料间交互作用深度信息。接着探测器将转化的第二投影数据信息发送给与其连接的计算机数据图像处理系统，计算机数据图像处理系统将接收的第二投影数据信息转化为第二图像信息并将其显示在显示屏上。在上述过程中，高温熔滴炉内设置的感应器继续感应高温熔滴炉的炉料试样状态，当检测到高温熔滴炉的炉料试样的第一滴液滴落下时转至步骤d。其中第一滴液滴落下时对应的温度为进入滴落阶段的温度。
步骤S40：所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第三投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第三投影数据信息并转化为第三图像信息后显示。在本实施例中，在计算机数据图像处理系统接收到高温熔滴炉的炉料试样进入滴落阶段的信号的同时，控制X射线源发射X射线，使得X射线源向高温熔滴炉的炉料试样发射X射线，进而在X射线照射高温熔滴炉的炉料试样后方形成投影成像，探测器设置在投影成像远离X射线源的方向上并接收投影成像的信息，然后转化为第三投影数据信息。其中第三投影数据信息也包括提取料层的孔隙率信息、渣相生成体积量信息及炉料间交互作用深度信息。接着探测器将转化的第三投影数据信息发送给与其连接的计算机数据图像处理系统，计算机数据图像处理系统将接收的第三投影数据信息转化为第三图像信息并将其与第一图像信息及第二图像信息一起显示在显示屏上。
可以理解的是，在第一图像信息至第三图像信息中均可通过工作人员依据相关知识及经验提取料层的孔隙率信息、渣相生成体积量信息及炉料间交互作用深度信息。
本发明提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的方法通过分别在高温熔滴炉炉料试样处于软化阶段、熔融阶段及滴落阶段时经X射线源对炉料试样发射X射线后形成投影成像，并经探测器将其转化为投影数据信息，最后经计算机数据图像处理系统转化为图像信息并显示，进而清晰的观测到单个炉料颗粒及整体料层的空隙率、渣相生成体积量及炉料间交互作用深度等参数的变化过程，进而实时、无损并直观地观测到炉料试样在不同状态下的内部显微结构，准确的评价出高炉炉料的熔滴性能；其次由于评价的环境与高炉实际生产情况相吻合，确保高炉冶炼的高效、低耗、顺行及环保。
实施方式二
如图2所示，图2为本发明实施方式二提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的方法的流程示意图。本发明提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的方法，高炉炉料试样熔滴过程包括软化阶段、熔融阶段及滴落阶段。
步骤A10：在本实施例中，与实施方式一中的步骤S10一致。
步骤A20：在本实施例中，与实施方式一中的步骤S20一致。
步骤A30：旋转所述高温熔滴炉，然后所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第四投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第四投影数据信息并依据滤波反投影算法结合第一投影数据信息及第四投影数据信息转化为第四图像信息后显示，并在接收到所述高温熔滴炉的炉料试样进入熔融阶段时转至步骤A40。在本实施例中，高温熔滴炉的底部设置与高温熔滴炉同中心轴连接的旋转装置，旋转装置、X射线源及探测器共同构成CT检测单元。旋转装置通过旋转带动高温熔滴炉一起自转，当高温熔滴炉旋转一个角度后，再次由计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线。X射线源向高温熔滴炉的炉料试样发射X射线，使得X射线照射在高温熔滴炉的炉料试样后形成有别于步骤A20中的投影成像。即X射线以另一个角度照射在高温熔滴炉的炉料试样，得到另一个横截面的投影成像。在本实施例中，计算机数据图像处理系统将与步骤A20中不同的第一投影成像和第四投影成像通过滤波反投影算法转化为第四图像信息并显示。其中第一图像信息和第四图像信息为高温熔滴炉的炉料试样横截面信息，计算机数据图像处理系统通过滤波反投影算法形成的第四图像信息为三维图像信息。
可以理解的是，X射线源还可以设置在高温熔滴炉上部，进而可以从上向下发射X射线，探测器接收X射线并得到高温熔滴炉试样的纵截面信息。
可以理解的是，高温熔滴炉的侧面设有环形的旋转滑道，X射线源及探测器构成CT检测单元，其中旋转滑道水平套设在高温熔滴炉的侧面，使旋转滑道与高温熔滴炉同中心轴。由X射线源与探测器构成的CT检测单元可滑动的设置在旋转滑道上，并使得CT检测单元可绕高温熔滴炉360度旋转。即可通过将CT检测单元分别旋转至两个不同的角度，且相隔不是180度的整数倍。并在两个不同的角度发射X射线，得到两个不同横截面信息，并经滤波方向投影算法进一步的得到三维图像信息。
步骤A40：在本实施例中，与实施方式一中的步骤S30一致。
步骤A50：旋转所述高温熔滴炉，然后所述计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，所述X射线源向所述高温熔滴炉的炉料试样发射X射线进行投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第五投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第五投影数据信息并依据滤波反投影算法结合第二投影数据信息及第五投影数据信息转化为第五图像信息后显示,并在接收到所述高温熔滴炉的炉料试样进入熔融阶段时转至步骤A60。在本实施例中，在步骤A30的基础上，旋转装置继续带动高温熔滴炉旋转一个角度，由计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，使得X射线源射出的X射线在高温熔滴炉的炉料试样上的照射区域与步骤A40中的不一样。进而使得探测器接收到与第二投影数据信息不同的第五投影数据信息，最后经计算机数据图像处理系统将第二投影成像和第五投影成像通过滤波反投影算法转化为第五图像信息后显示。其中第二图像信息和第五图像信息为高温熔滴炉的炉料试样横截面信息，计算机数据图像处理系统可结合第二图像及第五图像信息，其中第五图像信息为经滤波方向投影算法形成的三维图像信息。
步骤A60：在本实施例中，与实施方式一中的步骤S40一致。
步骤A70：旋转所述高温熔滴炉，然后所述计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第六投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第六投影数据信息并依据滤波反投影算法结合第一投影数据信息及第四投影数据信息转化为第六图像信息后显示。在本实施例中，在步骤A60的基础上，旋转装置继续带动高温熔滴炉旋转一个角度，由计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，使得X射线源射出的X射线在高温熔滴炉的炉料试样上的照射区域与步骤A60中的不一样。进而使得探测器接收到与第三投影数据信息不同的第六投影数据信息，最后计算机数据图像处理系统将将第三投影成像和第六投影成像通过滤波反投影算法转化为第六图像信息后显示。其中第三图像信息和第六图像信息为高温熔滴炉的炉料试样横截面信息，计算机数据图像处理系统可结合第三图像信息和第六图像信息，其中第六图像信息为经滤波反方向投影算法形成的三维图像信息。
本发明的一种观测高炉炉料熔滴过程的方法，通过设置旋转装置并旋转高温熔滴炉，得到第四投影图像信息、第五投影图像信息及第六投影图像信息，计算机数据图像处理系统依据滤波反投影算法结合第一投影图像信息和第四投影图像信息得到高温熔滴炉试样进入软化阶段的三维图像信息，依据滤波反投影算法结合第二投影图像信息和第五投影图像信息得到高温熔滴炉试样进入熔融阶段的三维图像信息，依据滤波反投影算法结合第三投影图像信息和第六投影图像信息得到高温熔滴炉试样进入滴落阶段的三维图像信息，更加准确且直观的反应高温熔滴炉在不同阶段的内部显微结构和期间的性状变化；在第一图像信息至第六图像信息中提取料层的孔隙率信息、渣相生成体积量信息及炉料间交互作用深度信息，便于对高温熔滴炉试样的熔滴性能进行准确的评判；通过重建图像并显示出来，进而清晰地观测到炉料试样在软化、熔融、滴落三个阶段中炉料试样颗粒收缩、颗粒间接触、渣相生成、料层收缩等现象，统计各个阶段的三维图像信息中炉料试样在不同时刻的孔隙率、渣相生成体积量、炉料间交互作用深度等参数，得到参数随软熔时间变化的曲线，并根据曲线分析炉料试样在不同软熔时间软熔速率的变化，准确的得到高炉炉料熔滴特征参数。
实施方式三
如图3和图4，图3为本发明实施方式三提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的系统的正视结构示意图；图4为本发明实施方式三提供的一种观测高炉炉料熔滴过程的系统的俯视结构示意图。
一种观测高炉炉料熔滴过程的系统，包括高温熔滴炉、CT检测装置和计算机数据图像处理系统11，CT检测装置包括X射线源10及探测器7，X射线源10用于向高温熔滴炉内炉料试样发射X射线并形成投影成像，探测器7接收投影成像，并形成投影数据信息，计算机图像处理系统11分别与X射线源10及探测器7连接，用于控制X射线源10发送X射线并接收投影数据信息，构件图像后显示。
其中，旋转装置8设置在地面上，其上端面的中部设有驱动装置。高温熔滴炉设置在旋转装置8上，高温熔滴炉的炉壳1通过旋转装置8上的支架固定在旋转装置8上，且可在支架上滑动自转。驱动装置与高温熔滴炉的底部连接，并使得驱动装置8自转时驱动高温熔滴炉进行自转。通过上述设置使得旋转装置8与高温熔滴炉同中心轴。高温熔滴炉由外而内依次为高温熔滴炉的炉壳1、耐火材料2、加热元件3、刚玉管4、石墨坩埚5及炉料试样6。高温熔滴炉的炉壳1包覆在耐火材料2上，耐火材料2为环形中空结构。加热元件3固定在耐火材料2的上端面并伸入耐火材料2的中空部。刚玉管4设置在耐火材料2的中空部且位于加热元件3之间。石墨坩埚5固定在刚玉管4的下部，炉料试样6添加在石墨坩埚5中。
X射线源10设置在高温熔滴炉的炉壳1的外侧，且其发射端正对高温熔滴炉的炉壳1的侧壁。X射线源10与炉料试样6处在同样的水平高度上。在高温熔滴炉的另一侧设有与X射线源10对应的探测器7，探测器7用于接收由X射线源10向炉料试样6发射X射线后形成的投影成像。在X射线源10与高温熔滴炉的炉壳1之间还设有准直器9，准直器9可以使得X射线源10发射的X射线在一个角度范围内发射出去，以便探测器7准确的探测到X射线。当高温熔滴炉的炉料试样熔滴过程中分别进入软化阶段、熔融阶段及滴落阶段时，计算机数据图像处理系统中的控制单元控制X射线源向高温熔滴炉的炉料试样发射X射线；计算机数据图像处理系统中的数据信息处理单元与探测器连接，用于将投影数据信息转化为图像；计算机数据图像处理系统中的显示单元与数据信息处理单元连接，用于将图像显示出来。
图2中，X射线源10发射的X射线以一个小角度透过准直器9发射到炉料试样6上，且使得炉料试样6在X射线的覆盖范围内。X射线透过炉料试样6之后形成的投影成像照射在探测器7上。计算机数据图像处理系统11分别与X射线源10、探测器7及高温熔滴炉连接。计算机数据图像处理系统11包括控制单元、数据信息处理单元及显示单元，控制单元分别与X射线源10及探测器7连接，数据信息处理单元与探测器7连接，用于将投影数据信息转化为图像，显示单元与数据信息处理单元连接，用于显示图像。
在一些实施例中，在高温熔滴炉的侧面设有环形的旋转滑道。X射线源10及探测器7均滑道安装在旋转滑道上并可以自由的进行360度滑移。
为了解释观测高炉炉料熔滴过程的系统，以下为利用上述评价系统对高炉炉料进行测评：
在向石墨坩埚5装入炉料试样6前，先在石墨坩锅5内放入20g焦炭试样，接着装入炉料试样6，再在炉料试样6的上表面放20g焦炭试样，炉料试样6和焦炭试样粒度均控制为10-12.5mm，炉料试样6和焦炭试样高度在68±2mm，荷重1kg/cm2。实验过程中由下部通入还原性气体，石墨坩埚5内部直径为48mm，底部有7个孔，便于气固充分接触。混合气体为CO：N2为3:7，流量：12L/min。升温制度：<900℃，8℃/min；>900℃，5℃/min；900℃时恒温60min。在达到400℃后通入还原气体，当渣铁滴下时结束试验，并通入N2保护至室温。
400℃后启动X射线源10，对炉料试样6进行投影成像，采用探测器7接收投影成像，炉料试样6每转一角度，投影成像一次，获得一组投影数据后，通过滤波反投影算法进行图像重建，进而获得炉料内部显微结构的三维重建图像，数据图像处理结果由计算机数据图像处理系统11自动存储并显示。在本实施例中，分别在软化阶段、熔融阶段及滴落阶段对炉料试样6进行至少两个角度的投影成像，再经计算机数据图像处理系统11处理形成对应不同阶段炉料内部显微结构的三维重建图像。
本发明的观测高炉炉料熔滴过程的系统通过重建图像进而清晰地观测到炉料试样6在软化、熔融、滴落三个阶段中炉料颗粒收缩、颗粒间接触、渣相生成、料层收缩等现象，统计炉料试样6在不同时刻的孔隙率、渣相生成体积量、炉料间交互作用深度等参数，得到参数随软熔时间变化的曲线，并根据曲线分析炉料试样在不同软熔时间软熔速率的变化，得到高炉炉料熔滴特征参数，进而从机理上对高炉炉料熔滴过程予以解释，利于从根本上评判和改进高炉炉料6的熔滴性能。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种观测高炉炉料熔滴过程的方法，用于高温熔滴炉的高炉炉料熔滴过程包括软化阶段、熔融阶段及滴落阶段，其特征在于，所述评价方法包括：
步骤a：与所述高温熔滴炉连接的计算机数据图像处理系统接收所述高温熔滴炉的炉料试样进入软化阶段的时刻信息，并在接收到所述高温熔滴炉的炉料试样进入软化阶段的时刻信息时转至步骤b；
步骤b：所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第一投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第一投影数据信息然后转化为第一图像信息后显示，并在接收到所述高温熔滴炉的炉料试样进入熔融阶段时转至步骤c；
步骤c：所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第二投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第二投影数据信息然后转化为第二图像信息后显示，并在接收到所述高温熔滴炉的炉料试样进入滴落阶段时转至步骤d；
步骤d：所述计算机数据图像处理系统控制所述X射线源发射X射线，并在X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像然后转化为第三投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第三投影数据信息并转化为第三图像信息后显示。
2.如权利要求1所述的观测高炉炉料熔滴过程的方法，其特征在于：所述步骤b中所述计算机数据图像处理系统接收所述第一投影数据信息并转化为第一图像信息后显示之后还包括旋转所述高温熔滴炉，然后所述计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，所述X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第四投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第四投影数据信息并依据滤波反投影算法结合第一投影数据信息及第四投影数据信息转化为第四图像信息后显示。
3.如权利要求2所述的观测高炉炉料熔滴过程的方法，其特征在于：所述步骤c中所述计算机数据图像处理系统接收所述第二投影数据信息并转化为第二图像信息后显示之后还包括旋转所述高温熔滴炉，然后所述计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，所述X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第五投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第五投影数据信息并依据滤波反投影算法结合第二投影数据信息及第五投影数据信息转化为第五图像信息后显示。
4.如权利要求3所述的观测高炉炉料熔滴过程的方法，其特征在于：所述步骤d中所述计算机数据图像处理系统接收所述第三投影数据信息并转化为第三图像信息后显示之后还包括旋转所述高温熔滴炉，然后所述计算机数据图像处理系统控制X射线源发射X射线，所述X射线穿过所述高温熔滴炉的炉料试样后形成投影成像，探测器接收所述投影成像并转化为第六投影数据信息，所述计算机数据图像处理系统接收所述第六投影数据信息并依据滤波反投影算法结合第三投影数据信息及第六投影数据信息转化为第六图像信息后显示。
5.如权利要求4所述的观测高炉炉料熔滴过程的方法，其特征在于：所述步骤d之后还包括从所述第一图像信息至所述第六图像信息中提取料层的孔隙率信息、渣相生成体积量信息及炉料间交互作用深度信息。
6.如权利要求5所述的观测高炉炉料熔滴过程的方法，其特征在于：所述第一图像信息至所述第六图像信息包括横截面信息、纵截面信息及三维图像信息。
7.一种观测高炉炉料熔滴过程的系统，包括高温熔滴炉，CT检测装置和计算机数据图像处理系统，其特征在于，，所述CT检测装置包括X射线源及探测器，所述X射线源用于向所述高温熔滴炉内炉料发射X射线并形成投影成像，所述探测器接收所述投影成像，并形成投影数据信息，所述计算机图像处理系统分别与所述X射线源及所述探测器连接，用于控制所述X射线源发送X射线并接收所述投影数据信息，构建图像后显示。
8.如权利要求7所述的观测高炉炉料熔滴过程的系统，其特征在于：所述CT检测单元还包括旋转装置，所述旋转装置与所述高温熔滴炉连接，用于驱动所述高温熔滴炉自转。
9.如权利要求7所述的观测高炉炉料熔滴过程的系统，其特征在于，所述高温熔滴炉的侧面设有环形的旋转滑道，所述CT检测单元设置在所述旋转滑道上并可沿所述旋转滑道滑行。
10.如权利要求7至9任一项所述的观测高炉炉料熔滴过程的系统，其特征在于，所述计算机数据图像处理系统包括控制单元、数据信息处理单元及显示单元，所述控制单元与所述X射线源连接，用于控制所述X射线源向所述高温熔滴炉的炉料试样发射X射线，所述数据信息处理单元与所述探测器连接，用于将所述投影数据信息转化为图像，所述显示单元与所述数据信息处理单元连接，用于显示所述图像。
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