TWI615476B - 爐渣即時監控系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種爐渣即時監控系統及其方法。此系統包含爐渣資料庫、即時分析模組、比對模組、顯示元件以及判斷模組。爐渣資料庫包含複數個等液化溫度參考三元相圖及複數個等黏度參考三元相圖。即時分析模組可分析並即時提供待測爐渣之複數個參數值。比對模組、顯示元件及判斷模組可將上述參數值轉換成在對應之等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖上的相對座標值。當判斷模組偵測上述相對座標值位於對應之等液化溫度參考三元相圖及/或等黏度參考三元相圖的警示區域時，顯示元件可即時發出警示信號。

Description

爐渣即時監控系統及其方法

本發明是關於一種爐渣監控系統及其方法，特別是關於一種爐渣即時監控系統及其方法。

高爐冶煉係將鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。爐渣係來自燒結礦、粉鐵礦、焦炭與助熔劑在高溫下熔融而生成，根據生成的順序可區分為初渣、中間渣及終渣。在高爐冶煉過程中，礦石和助熔劑被加熱而發生還原、分解和固化反應，當達到特定溫度後因黏度上升而軟化，形成初渣。初渣在滴落時不斷變化，即為中間渣。在爐床中完成脫硫和還原反應的爐渣稱為終渣。

爐渣的性質會影響鐵水的品質及高爐的操作。若爐渣的穩定性不佳，則在爐溫或原料成分波動時，容易造成爐況失常。若爐渣的流動性差，則會造成高爐爐床的通液性不佳，進而發生斷渣現象，甚至無法出渣而影響爐況的穩定。

爐渣組成成分複雜，其主要成分包含二氧化鈦、二氧化矽、氧化鋁、氧化鈣及氧化鎂，而主要成分的含 量比例會影響爐渣液化溫度及黏度。再者，爐渣的液化溫度及黏度直接影響爐渣的流動性。因此，爐渣的流動性會隨爐渣主要成分的含量比例變化而改變。

在高爐冶煉過程中，欲使出鐵作業順暢，便須監控爐渣的流動性，以利判斷並作出因應對策。然而，習知爐渣監控系統僅能提供爐渣的流動性及化性，或在爐渣性質已發生異常時發出警示，但無法對爐渣的性質做完整的即時監控，亦無法預測爐渣性質可能發生異常而提前發出提醒。

有鑑於此，亟須提供一種爐渣即時監控系統及方法，以對爐渣做即時且完整的監控，並可根據爐渣的參數值預測異常發生的可能而提前因應。

本發明之一態樣是提供一種爐渣即時監控系統，其係藉由比對模組將即時分析模組獲得之參數值與爐渣資料庫進行比對，並將參數值轉換成相對座標值，以顯示元件即時顯示，且利用判斷模組監控爐渣之液化溫度及黏度是否具有異常。

本發明之另一態樣是提供爐渣即時監控方法，其係在建立爐渣資料庫後，對待測爐渣進行即時分析，並進行比對及顯示待測爐渣的液化溫度及黏度，且判斷待測爐渣是否具有異常。

根據本發明之一態樣，提供一種爐渣即時監控系統，其係包含爐渣資料庫、即時分析模組、比對模組、顯 示元件及判斷模組。爐渣資料庫係包含複數個等液化溫度參考三元相圖及複數個等黏度參考三元相圖。等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖係分別對應於第一範圍值之氧化鈣、第二範圍值之二氧化矽及第三範圍值之氧化鋁。每一個等液化溫度參考三元相圖係對應第一預設值之氧化鎂，每一個等黏度參考三元相圖係對應第二預設值之氧化鎂及第三預設值之鐵水溫度。每一個等液化溫度參考三元相圖以及每一個等黏度參考三元相圖分別定義安全區域以及警示區域。

即時分析模組係用以分析待測爐渣，以即時提供待測爐渣的複數個參數值。參數值係包含第一測量值之氧化鎂、第二測量值之氧化鈣、第三測量值之二氧化矽以及第四測量值之氧化鋁及鐵水溫度。比對模組係電性連接於爐渣資料庫及即時分析模組。比對模組可比對前述第一測量值與爐渣資料庫之第一預設值，以獲得第一測量值對應之等液化溫度參考三元相圖之其中一者。比對模組亦可比對前述第一測量值與爐渣資料庫之第二預設值，及比對前述鐵水溫度與爐渣資料庫之第三預設值，以獲得第一測量值及鐵水溫度對應之等黏度參考三元相圖之其中一者，並將前述參數值轉換成相對座標值。

顯示元件係電性連接於比對模組，且用以即時顯示上述相對座標值在對應之一個等液化溫度參考三元相圖及一個等黏度參考三元相圖上。判斷模組係電性連接於顯示元件，用以判斷上述相對座標值在對應的一個等液化溫度 參考三元相圖及一個等黏度參考三元相圖中的安全區域內或警示區域中。

根據本發明之一實施例，當相對座標值位於上述警示區域中時，判斷模組可即時令顯示元件發出警示信號。

根據本發明之一實施例，上述第一預設值之範圍與第二預設值之範圍為相同或不同。

根據本發明之一實施例，上述等液化溫度參考三元相圖係以第一預設值、第一範圍值、第二範圍值、第三範圍值及二氧化鈦之成分比例的總和為100%，且上述等黏度參考三元相圖係以第二預設值、第一範圍值、第二範圍值、第三範圍值及二氧化鈦之成分比例的總和為100%。

根據本發明之一實施例，上述安全區域係定義為氧化鋁之成分比例為13wt%至17wt%與鹽基度為1.0至1.2的交集區域。鹽基度為氧化鈣之成分比例與二氧化矽之成分比例的比值。

根據本發明之一實施例，在每一個等液化溫度參考三元相圖以及每一個等黏度參考三元相圖中，安全區域以外的範圍為警示區域。

根據本發明之另一態樣，提供一種爐渣即時監控方法，其係包含建立爐渣資料庫、進行即時分析步驟、進行比對步驟、進行即時顯示以及進行判斷步驟。爐渣資料庫係包含複數個等液化溫度參考三元相圖及複數個等黏度參考三元相圖。等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相 圖係分別對應於第一範圍值之氧化鈣、第二範圍值之二氧化矽及第三範圍值之氧化鋁。每一個等液化溫度參考三元相圖係對應第一預設值之氧化鎂，每一個等黏度參考三元相圖係對應第二預設值之氧化鎂及第三預設值之鐵水溫度。每一個等液化溫度參考三元相圖以及每一個等黏度參考三元相圖分別定義安全區域以及警示區域。

接著，進行即時分析步驟，以利用即時分析模組分析待測爐渣。藉此即時提供待測爐渣的複數個參數值，其中參數值係包含第一測量值之氧化鎂、第二測量值之氧化鈣、第三測量值之二氧化矽以及第四測量值之氧化鋁及鐵水溫度。然後，進行比對步驟，以利用比對模組比對前述參數值與爐渣資料庫。藉此獲得第一測量值對應之一個等液化溫度參考三元相圖，及第一測量值與鐵水溫度對應之一個等黏度參考三元相圖，並利用比對模組將參數值轉換成相對座標值。

接著，進行即時顯示步驟，將上述相對座標值呈現在對應的一個等液化溫度參考三元相圖及一個等黏度參考三元相圖上，並以顯示元件即時顯示。然後，進行判斷步驟，以利用判斷模組偵測相對座標值分別在上述對應的一個等液化溫度參考三元相圖及一個等黏度參考三元相圖上的安全區域內或警示區域中。

根據本發明之一實施例，上述判斷步驟更包含，當判斷模組偵測相對座標值位於警示區域時，判斷模組即時令顯示元件發出警示信號。

根據本發明之一實施例，上述安全區域係定義為氧化鋁之成分比例為13wt%至17wt%與鹽基度為1.0至1.2的交集區域。

根據本發明之一實施例，上述等液化溫度參考三元相圖係以第一預設值、第一範圍值、第二範圍值、第三範圍值及二氧化鈦之成分比例的總和為100%，且上述等黏度參考三元相圖係以第二預設值、第一範圍值、第二範圍值、第三範圍值及二氧化鈦之成分比例的總和為100%。

應用本發明之爐渣即時監控系統及其方法。此系統包含爐渣資料庫、即時分析模組、比對模組、顯示元件以及判斷模組。爐渣資料庫包含複數個等液化溫度參考三元相圖及複數個等黏度參考三元相圖。即時分析模組分析並提供待測爐渣之複數個參數值。比對模組、顯示元件及判斷模組可將上述參數值轉換成在對應之等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖上的相對座標值，並偵測相對座標值是否位於警示區域。

100‧‧‧爐渣即時監控系統

110‧‧‧爐渣資料庫

120‧‧‧即時分析模組

130‧‧‧比對模組

140‧‧‧顯示元件

150‧‧‧判斷模組

210‧‧‧等液化溫度參考三元相圖

230‧‧‧等黏度參考三元相圖

212/232‧‧‧警示區域

214/234‧‧‧安全區域

300‧‧‧爐渣即時監控方法

310‧‧‧建立爐渣資料庫之步驟

320‧‧‧進行即時分析步驟

330‧‧‧進行比對步驟

340‧‧‧進行顯示步驟

350‧‧‧進行判斷步驟

360‧‧‧判斷相對座標值是否在警示區域中

370‧‧‧發出警示信號之步驟

410‧‧‧研磨高爐水淬爐石之步驟

420‧‧‧配製合成渣之步驟

430‧‧‧研磨合成渣之步驟

440‧‧‧進行液化溫度分析之步驟

450‧‧‧進行黏度分析之步驟

460‧‧‧進行化學組成分析之步驟

510‧‧‧等液化溫度參考三元相圖

530‧‧‧等黏度參考三元相圖

512/532‧‧‧警示區域

514/534‧‧‧安全區域

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1]係繪示根據本發明一實施例之爐渣即時監控系統的方塊示意圖。

[圖2A]及[圖2B]係繪示根據本揭露一實施例之等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖。

[圖3]係繪示根據本發明一實施例之爐渣即時監控方法的部分流程圖。

[圖4]係繪示根據本發明一實施例之建立爐渣資料庫步驟的部分流程圖。

[圖5A]係繪示根據本發明實施例1的等液化溫度參考三元相圖。

[圖5B]係繪示根據本發明實施例2的等黏度參考三元相圖。

承上所述，本發明提供一種爐渣即時監控系統及其方法，其係先建立爐渣資料庫，再對爐渣進行即時分析，並對分析結果與爐渣資料庫進行比對，以判斷爐渣的液化溫度及黏度，並在爐渣成分的相對座標值顯示在警示區域中時，即時發出警示。

請參閱圖1，其係繪示根據本發明一實施例之爐渣即時監控系統100的方塊示意圖。爐渣即時監控系統100包含爐渣資料庫110、即時分析模組120、比對模組130、顯示元件140及判斷模組150。在一實施例中，比對模組130係電性連接於爐渣資料庫110及即時分析模組120，顯示元件140係電性連接於比對模組130，判斷模組150係電性連接於顯示元件140。

爐渣資料庫110包含等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖。請參閱圖2A及圖2B，其係繪示根 據本揭露一實施例之等液化溫度參考三元相圖210及等黏度參考三元相圖230。在一實施例中，等液化溫度參考三元相圖210及等黏度參考三元相圖230係對應於第一範圍值之氧化鈣、第二範圍值之二氧化矽及第三範圍值之氧化鋁，即等液化溫度參考三元相圖的三個邊分別對應至氧化鈣、二氧化矽及氧化鋁的組成比例。在一具體例中，第一範圍值為40wt%至55wt%，第二範圍值為35wt%至50wt%，及第三範圍值為10wt%至25wt%。在另一具體例中，第一範圍值為36.0wt%至49.5wt%，第二範圍值為31.5wt%至45.0wt%，及第三範圍值為9.0wt%至22.5wt%。第一範圍值、第二範圍值及第三範圍值不限於此，其係根據爐渣的組成不同而有所差異。在一實施例中，第一範圍值、第二範圍值、第三範圍值、第一預設值及二氧化鈦之成分比例的和係正規化為100%。

在一實施例中，每一個等液化溫度參考三元相圖210係對應於第一預設值之氧化鎂。等液化溫度參考三元相圖210上係具有多個等液化溫度的曲線，且每一個等液化溫度參考三元相圖210根據第一預設值的不同，具有不同的等液化溫度曲線。換言之，具有不同氧化鎂之成分比例的爐渣須搭配不同的等液化溫度參考三元相圖210。在一具體例中，第一預設值之範圍為6.0wt%至8.0wt%，然而，此範圍可根據爐渣組成不同而有變化，本發明不以此為限。在另一具體例中，等液化溫度參考三元相圖210係以每0.1wt%之氧化鎂為單位製作一個等液化溫度參考三元相圖210，此 單位可根據需求做調整，本發明不以此為限。在一具體例中，當第一預設值之範圍為6.0wt%至8.0wt%，且以每0.1%之氧化鎂為單位時，爐渣資料庫包含21個等液化溫度參考三元相圖210。

請繼續參閱圖2B，在一實施例中，每一個等黏度參考三元相圖230係對應第二預設值之氧化鎂及第三預設值之鐵水溫度。等黏度參考三元相圖230上係具有多個等黏度的曲線，且每一個等黏度參考三元相圖230根據第二預設值及/或第三預設值的不同，具有不同的等黏度曲線。換言之，具有不同氧化鎂之成分比例的爐渣及/或不同鐵水溫度，則須搭配不同的等黏度參考三元相圖230。在一實施例中，第一預設值與第二預設值為相同或不同。在一具體例中，第二預設值之範圍為5.75wt%至8.25wt%，此範圍可根據爐渣組成不同而有變化，本發明不以此為限。在另一具體例中，等黏度參考三元相圖230係以每0.5wt%之氧化鎂為單位製作一個等黏度參考三元相圖230，此單位可根據需求做調整，本發明不以此為限。在一具體例中，第三預設值之範圍為1430℃至1520℃，此範圍係依據爐渣對應之鐵水溫度而有變化，本發明不以此為限。在另一具體例中，等黏度參考三元相圖230係以每10℃的溫度變化製作一個等黏度參考三元相圖230，此單位亦可根據需求做調整，本發明不以此為限。在上述具體例中，爐渣資料庫包含50個等黏度參考三元相圖230。

等液化溫度參考三元相圖210及等黏度參考三 元相圖230中分別定義警示區域212、警示區域232及安全區域214、安全區域234。在一實施例中，安全區域214及安全區域234以外的區域即警示區域212及警示區域232。在一實施例中，安全區域214及安全區域234係由氧化鋁成分比例為13wt%至17wt%及鹽基度為1.0至1.2所交集的範圍，其中鹽基度係定義為氧化鈣之成分比例與二氧化矽之成分比例的比值。

即時分析模組120係用以分析待測爐渣的參數值，以即時提供爐渣之主要成分的含量比例及當下的鐵水溫度，主要成分的含量比例包含第一測量值的氧化鎂、第二測量值的氧化鈣、第三測量值的二氧化矽及第四測量值的氧化鋁。即時分析模組120在獲得上述參數值後，將參數值傳輸至比對模組130。

比對模組130係用以將即時分析模組120的參數值與爐渣資料庫110進行比對，並將第二測量值、第三測量值及第四測量值的參數值轉換成相對座標值。首先，根據第一測量值，與第一預設值進行比對，以獲得對應之等液化溫度參考三元相圖(例如等液化溫度參考三元相圖210)，並藉由顯示元件140顯示相對座標值。再者，比對模組130係根據第一測量值與鐵水溫度，分別與第二預設值及第三預設值進行比對，以獲得對應之等黏度參考三元相圖(例如等黏度參考三元相圖230)，並藉由顯示元件140顯示相對座標值。

接著，判斷模組150係判斷上述相對座標值在 顯示元件140呈現的等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖上的安全區域內或警示區域中。在一實施例中，判斷模組150可根據等液化溫度參考三元相圖210及等黏度參考三元相圖230所定義之安全區域214、安全區域234及警示區域212、警示區域232，判斷相對座標值是位於安全區域214、安全區域234內或警示區域212、警示區域232中。在一實施例中，當相對座標值在警示區域212及/或警示區域232中，判斷模組150可令顯示元件140發出警示信號。

爐渣監控系統100須持續對爐渣進行監控，並即時對爐渣成分進行調整，以確保爐渣的液化溫度及黏度在特定範圍內，而維持良好的流動性。顯示元件140可呈現一個以上的相對座標值，其係包含即時的爐渣相對座標值以及數個先前的爐渣相對座標值。因此，根據多個相對座標值在上述參考三元相圖的位置，可即時觀察爐渣因化學組成的變化而導致液化溫度及黏度的變化，進而預測異常發生的可能，而提前進行因應。再者，爐渣監控系統100可在爐渣的液化溫度及/或黏度已為異常值(即相對座標值在警示區域中)時，發出警示信號。

請參閱圖3，其係繪示根據本發明一實施例之爐渣即時監控方法300的部分流程圖。首先，進行步驟310，建立爐渣資料庫。在一實施例中，爐渣資料庫係包含等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖，其係藉由對多組合成渣進行分析後，再利用迴歸分析演算，以獲得爐渣資料 庫。

請參閱圖4，其係繪示根據本發明一實施例之步驟310的部分流程圖。首先，進行步驟410，將高爐水淬爐石以研磨設備磨成細粉，以獲得爐渣粉末。接著，進行步驟420，添加成分藥劑，以配製合成渣。成分藥劑可例如為氧化物粉末，藉由添加氧化物而配製成具有不同成分比例的合成渣。在一實施例中，為了使成分藥劑與爐渣粉末均勻混合，可選擇性地將合成渣放入高溫爐內進行高溫加熱熔融。待合成渣冷卻成塊後，進行步驟430，對合成渣進行研磨。然後，將合成渣粉末分別進行步驟440、步驟450及步驟460的分析步驟。

步驟440係對合成渣進行液化溫度分析。在一實施例中，液化溫度分析係利用高溫光學軟熔溫度量測儀進行分析，其中高溫光學軟熔溫度量測儀包含影像系統及高溫加熱系統。首先，須將合成渣粉末和水、澱粉混合後壓製成圓柱體樣品。在一例示中，圓柱體樣品之尺寸可為直徑3.5mm且高3.5mm。接著，將樣品放入爐管內，進行加熱，並在升溫過程中同步以影像系統進行拍攝，藉以觀察合成渣樣品在升溫過程的形狀變化。合成渣樣品的形狀隨著溫度上升，會由原本的圓柱狀開始發生變形，此時對應的溫度為變形溫度。當合成渣樣品的形狀因熔融而變成半圓形，此時對應之溫度為液化溫度(Liquidus Temperature)，即步驟440所要測得之溫度。當溫度繼續上升後，合成渣樣品會向周遭擴散，此時的溫度為流動溫度。

步驟450係對合成渣進行黏度分析。在一實施例中，黏度分析係利用旋轉扭力式高溫黏度計進行分析，其中旋轉扭力式高溫黏度計係包含BROOKFIELD扭力式黏度計、直立式高溫爐及控制系統。首先，將合成渣粉末(例如：110克)倒入石墨坩堝內。接著，將坩堝放入直立式高溫爐內加熱，直到坦堝內的合成渣完全呈熔融態，在一例示中，此時溫度為大於1500℃。然後，將扭力式黏度計下降至定位，以對合成渣進行黏度分析。黏度分析係藉由同時取得扭力及溫度隨時間的變化數據，並利用扭力與黏度的校正曲線獲得黏度與溫度的關係。

步驟460係對合成渣進行化學組成分析，以獲得合成渣的主要成分含量，其中主要成分包含氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁、二氧化矽及二氧化鈦。根據步驟440及步驟460所獲得之合成渣的液化溫度與化學組成，利用統計軟體進行迴歸分析演算。液化溫度與組成含量的迴歸關係式如式(1)。

其中，a、b、c、d、e、f、g、h、i及j為常數，

、X_CaO、X_MgO、

及

係分別代表二氧化矽、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁及二氧化鈦的含量百分比。

根據步驟450及步驟460所獲得之合成渣的黏度、化學組成以及對應之鐵水溫度，利用統計軟體進行迴歸分析演算。液化溫度與組成含量的迴歸關係式如式(1)。黏度與組成含量及鐵水溫度的迴歸關係式如式(2)。

其中，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K及L為常數，

、X_CaO、X_MgO、

及

係分別代表二氧化矽、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁及二氧化鈦的含量百分比，HMT係代表鐵水溫度。

再者，上述二氧化矽、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁及二氧化鈦的含量百分比的和係正規化為100%，如式(3)所示。接著，根據式(1)及式(3)，製成等液化溫度參考三元相圖，並根據式(2)及式(3)，製成等黏度參考三元相圖。

在一實施例中，每一個等液化溫度參考三元相圖係對應於第一預設值之氧化鎂，且係以固定單位之氧化鎂比例的變化製作一個等液化溫度參考三元相圖。在另一實施例中，每一個等黏度參考三元相圖係對應第二預設值之氧化鎂及第三預設值之鐵水溫度，且係以固定單位之氧化鎂比例的變化及/或鐵水溫度的變化製作一個等黏度參考三元相圖。

接著，進行步驟320，利用即時分析模組對待測爐渣進行即時分析步驟，以獲得待測爐渣之參數值，包含主要成分的含量比例(即第一測量值的氧化鎂、第二測量值的氧化鈣、第三測量值的二氧化矽及第四測量值的氧化鋁)以及對應之鐵水溫度。一般而言，由於二氧化鈦在爐渣中之含量變動不大，因此，二氧化鈦之成分比例假設為固定。

然後，進行步驟330，利用比對模組進行比對步驟。將步驟320中所得之待測爐渣的參數值與步驟310所建立之爐渣資料庫進行比對，並將參數值轉換成相對座標值。根據第一測量值，與第一預設值進行比對，以選定特定的等液化溫度參考三元相圖。再者，根據第一測量值及鐵水溫度，與第二預設值及第三預設值進行比對，以選定特定的等黏度參考三元相圖。舉例而言，若等液化溫度參考三元相圖係以每0.1wt%的氧化鎂為一單位，則當第一測量值為6.28wt%時，四捨五入後，可對應至第一預設值為6.3wt%的等液化溫度參考三元相圖。

接著，進行步驟340，進行顯示步驟。將步驟330所獲得之相對座標值呈現在比對選定之等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖上，並即時顯示在顯示元件上。然後，進行步驟350，利用判斷模組進行判斷步驟。判斷模組偵測步驟330所獲得之相對座標值位於等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖的安全區域內或警示區域中。

接著，進行步驟360，判斷相對座標值是否位於等液化溫度參考三元相圖及/或等黏度參考三元相圖之警示區域中。在一實施例中，當相對座標值在等液化溫度參考三元相圖及/或等黏度參考三元相圖之警示區域中，可即時進行步驟370，令顯示元件發出警示信號；若相對座標值不在警示區域中(即，在安全區域內)，則回到步驟320，以對下一個待測爐渣進行即時分析步驟。

以下利用數個實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，本發明技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

實施例1

請參閱圖5A，其係繪示根據本發明實施例1的等液化溫度參考三元相圖510。實施例1係使用氧化鎂之第一預設值範圍為6.0wt%至8.0wt%，且以0.1wt%為一單位製成之等液化溫度參考三元相圖510。此等液化溫度參考三元相圖的氧化鈣成分比例為40wt%至55%、二氧化矽成分比例為35wt%至50wt%及氧化鋁成分比例為10wt%至25wt%。再者，等液化溫度參考三元相圖的等液化溫度曲線係介於1225℃至1500℃之間，且每間隔25℃具有一條等液化溫度曲線。

實施例1的爐渣之氧化鎂成分比例約6.38%，以四捨五入的方式，選定第一預設值為6.4wt%的等液化溫度參考三元相圖。另外，在等液化溫度參考三元相圖510上定義安全區域514為氧化鋁之成分比例為13wt%至17wt%，且鹽基度為1.0至1.2的範圍。超過此安全區間514的區域即為警示區域512，當爐渣的相對座標值逐漸往警示區域512偏移時，爐渣性質可能發生異常，須開始警戒。

如圖5A所示，當爐渣的相對座標值係往箭頭方向偏移(即，往CaO頂點方向偏移)時，爐渣的液化溫度漸漸增加，表示氧化鋁的成分比例偏低，而鹽基度值偏高，其中 鹽基度係由於氧化鈣之成分比例偏高。因此，須進行成分調整，藉由添加含二氧化矽的高爐原料，使爐渣中二氧化矽之成分比例增加，以相對降低氧化鈣之成分比例，進而降低爐渣的液化溫度，而使相對座標值回到安全區域514中。

實施例2

請參閱圖5B，其係繪示根據本發明實施例2的等黏度參考三元相圖530。實施例2係使用氧化鎂之第二預設值範圍為5.75wt%至8.25wt%，且以0.5wt%為一單位，而鐵水溫度之第三預設值為1430℃至1520℃，且以10℃為一單位製成之等黏度參考三元相圖530。此等黏度參考三元相圖530的氧化鈣成分比例為40wt%至55%、二氧化矽成分比例為35wt%至50wt%及氧化鋁成分比例為10wt%至25wt%。再者，等黏度參考三元相圖530的等黏度曲線係包含4泊(poise)、5泊、5.5泊、6泊、6.5泊、7泊及7.5泊。

實施例2的爐渣之氧化鎂成分比例約6.73%，以四捨五入的方式，選定第二預設值為6.5wt%，且對應之鐵水溫度為1513.4℃，以四捨五入的方式，選定第三預設值為1510℃的等黏度參考三元相圖530。另外，在等黏度參考三元相圖530上定義安全區域534為氧化鋁之成分比例為13wt%至17wt%，且鹽基度為1.0至1.2的範圍。超過此安全區間534的區域即為警示區域532，當爐渣的相對座標值逐漸往警示區域532偏移時，爐渣性質可能發生異常，須開始警戒。

如圖5B所示，當爐渣的相對座標值係往箭頭方向偏移(即，往Al₂O₃頂點方向偏移)時，爐渣的黏度漸漸增加，表示氧化鋁的成分比例偏高，而二氧化矽之成分比例偏低。因此，須進行成分調整，藉由添加含氧化鎂的高爐原料，使爐渣中氧化鎂之成分比例增加，以降低爐渣的黏度，而使相對座標值回到安全區域534中。

應用本發明提供之爐渣即時監控系統及其方法。此系統包含爐渣資料庫、即時分析模組、比對模組、顯示元件以及判斷模組。爐渣資料庫包含複數個等液化溫度參考三元相圖及複數個等黏度參考三元相圖。即時分析模組可分析並即時提供待測爐渣之複數個參數值。比對模組、顯示元件及判斷模組可將上述參數值轉換成在對應之等液化溫度參考三元相圖及等黏度參考三元相圖上的相對座標值。根據多個相對座標值在上述參考三元相圖的位置，可即時觀察爐渣因化學組成的變化而導致液化溫度及黏度的變化，進而預測異常發生的可能。當判斷模組偵測上述相對座標值位於對應之等液化溫度參考三元相圖及/或等黏度參考三元相圖的警示區域時，可即時發出警示信號。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧爐渣即時監控系統

110‧‧‧爐渣資料庫

120‧‧‧即時分析模組

130‧‧‧比對模組

140‧‧‧顯示元件

150‧‧‧判斷模組

Claims (10)

1. 一種爐渣即時監控系統，包含：一爐渣資料庫，包含複數個等液化溫度參考三元相圖及複數個等黏度參考三元相圖，其中該些等液化溫度參考三元相圖以及該些等黏度參考三元相圖分別對應於一第一範圍值之氧化鈣、一第二範圍值之二氧化矽以及一第三範圍值之氧化鋁，每一該些等液化溫度參考三元相圖係對應一第一預設值之氧化鎂，每一該些等黏度參考三元相圖係對應一第二預設值之氧化鎂及一第三預設值之鐵水溫度，且每一該些等液化溫度參考三元相圖以及每一該些等黏度參考三元相圖分別定義一安全區域以及一警示區域；一即時分析模組，以分析一待測爐渣，藉此即時提供該待測爐渣之複數個參數值，其中該些參數值包含一第一測量值之該氧化鎂、一第二測量值之該氧化鈣、一第三測量值之該二氧化矽以及一第四測量值之該氧化鋁及一鐵水溫度；一比對模組，電性連接於該爐渣資料庫及該即時分析模組，以比對該第一測量值與該爐渣資料庫之該第一預設值，藉此獲得該第一測量值對應的該些等液化溫度參考三元相圖之一者，及比對該第一測量值與該爐渣資料庫之該第二預設值與該鐵水溫度與該爐渣資料庫之該第三預設值，藉此獲得該第一測量值與該鐵水溫度對應的該些等黏度參考三元相圖之一者，並將該些參數值轉換成一相對座標值；一顯示元件，電性連接於該比對模組，以即時顯示該 相對座標值在對應之該些等液化溫度參考三元相圖之該者及該些等黏度參考三元相圖之該者上；以及一判斷模組，電性連接於該顯示元件，以判斷該些相對座標值位於對應之該些等液化溫度參考三元相圖之該者及該些等黏度參考三元相圖之該者的該安全區域或該警示區域。
2. 如申請專利範圍第1項所述之爐渣即時監控系統，其中當該相對座標值位於該警示區域時，該判斷模組即時令該顯示元件發出一警示信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之爐渣即時監控系統，其中該第一預設值之範圍與該第二預設值之範圍為相同或不同。
4. 如申請專利範圍第1項所述之爐渣即時監控系統，其中該些等液化溫度參考三元相圖係以該第一預設值、該第一範圍值、該第二範圍值、該第三範圍值及二氧化鈦之成分比例的總和為100%，且該些等黏度參考三元相圖係以該第二預設值、該第一範圍值、該第二範圍值、該第三範圍值及二氧化鈦之成分比例的總和為100%。
5. 如申請專利範圍第1項所述之爐渣即時監控系統，其中該安全區域係定義為氧化鋁之一成分比例為13wt%至17wt%與一鹽基度為1.0至1.2的一交集區域， 且該鹽基度為氧化鈣之一成分比例與二氧化矽之一成分比例的一比值。
6. 如申請專利範圍第1項所述之爐渣即時監控系統，其中在每一該些等液化溫度參考三元相圖以及每一該些等黏度參考三元相圖中，該安全區域以外的範圍為該警示區域。
7. 一種爐渣即時監控方法，包含：建立一爐渣資料庫，其中該爐渣資料庫包含複數個等液化溫度參考三元相圖及複數個等黏度參考三元相圖，該些等液化溫度參考三元相圖以及該些等黏度參考三元相圖分別對應於一第一範圍值之氧化鈣、一第二範圍值之二氧化矽以及一第三範圍值之氧化鋁，每一該些等液化溫度參考三元相圖係對應一第一預設值之氧化鎂，每一該些等黏度參考三元相圖係對應一第二預設值之氧化鎂及一第三預設值之鐵水溫度，且每一該些等液化溫度參考相圖以及每一該些等黏度參考三元相圖分別定義一安全區域以及一警示區域；進行一即時分析步驟，以利用一即時分析模組分析一待測爐渣，藉此即時提供該待測爐渣之複數個參數值，其中該些參數值包含一第一測量值之該氧化鎂、一第二測量值之該氧化鈣、一第三測量值之該二氧化矽以及一第四測量值之該氧化鋁及一鐵水溫度；進行一比對步驟，以利用一比對模組比對該些參數值 與該爐渣資料庫，藉此獲得該第一測量值對應之該些等液化溫度參考三元相圖之一者，及該第一測量值與該鐵水溫度對應之該些等黏度參考三元相圖之一者，並利用該比對模組將該些參數值轉換成一相對座標值；進行一顯示步驟，將該相對座標值呈現在對應之該些等液化溫度參考三元相圖之該者及該些等黏度參考三元相圖之該者上，並以一顯示元件即時顯示；以及進行一判斷步驟，以利用一判斷模組偵測該相對座標值分別在對應之該些等液化溫度參考三元相圖之該者及該些等黏度參考三元相圖之該者的該安全區域或該警示區域。
8. 如申請專利範圍第7項所述之爐渣即時監控方法，其中該判斷步驟更包含：當該判斷模組偵測該相對座標值位於該警示區域時，該判斷模組即時令該顯示元件發出一警示信號。
9. 如申請專利範圍第7項所述之爐渣即時監控方法，其中該安全區域係定義為氧化鋁之一成分比例為13wt%至17wt%與一鹽基度為1.0至1.2的一交集區域，且該鹽基度為氧化鈣之一成分比例與二氧化矽之一成分比例的一比值。
10. 如申請專利範圍第7項所述之爐渣即時監控方法，其中該些等液化溫度參考三元相圖係以該第一 預設值、該第一範圍值、該第二範圍值、該第三範圍值及二氧化鈦之成分比例的總和為100%，且該些等黏度參考三元相圖係以該第二預設值、該第一範圍值、該第二範圍值、該第三範圍值及二氧化鈦之成分比例的總和為100%。