一种焦炭质量评价方法

摘要

本发明公开一种焦炭质量评价方法，包括如下步骤：建立焦炭质量的评价指标体系；将周期内各焦炭试样的评价指标组成原始数据矩阵X，对原始数据矩阵X进行标准化无量纲处理，得到标准化矩阵Z；计算标准化矩阵Z中各评价指标的相关系数，构建相关系数矩阵R；计算相关系数矩阵R的特征值及其特征向量，基于一个特征向量构建一个综合特性指标；确定方差贡献率大的前p个综合特性指标，并计算该前p个综合特性指标的权重，得到焦炭质量的综合评价指标。克服了人为主观影响因素大、指标数量多且各指标间存在重叠等不足，利用降维思想，在损失很少信息的前提下把多个焦炭质量指标转化为几个综合特性指标，建立一种综合反映焦炭质量优劣的评价方法。

说明书

技术领域

本发明属于高炉炼铁用焦炭技术领域，更具体地，本发明涉及一种焦炭质量评价方法。

背景技术

焦炭是高炉炼铁至关重要的燃料，其质量直接影响高炉的各项技术经济指标。焦炭在高炉内主要起发热剂、还原剂、渗碳剂和料柱骨架作用。随着炼铁技术的不断进步，高炉喷煤量不断提高，焦炭的发热剂、还原剂作用被喷吹煤粉部分代替，同时由于焦比的下降，焦炭在高炉内的负荷加重，其料柱骨架作用在冶炼过程中更加重要。焦炭在高炉内经受碰撞、挤压、磨损等机械力学作用的影响，同时经受溶损反应、碱金属侵蚀、渣铁溶蚀等化学作用的影响，自上而下不断劣化。在强化冶炼的情况下，焦炭只有具备足够好的质量，才能在逐渐劣化的过程中充分发挥其在高炉炼铁中的作用，保持高炉稳定顺行。

目前，炼铁行业尚无统一认可的评价焦炭质量的方法。《承钢高炉入炉焦炭质量评价体系技术研究》等研究通过对焦炭各指标赋予不同权重进行打分评价，人为主观影响因素大，指标数量多且各指标之间存在重叠，不能客观全面反映焦炭真实质量。

发明内容

本发明提供一种焦炭质量评价方法，旨在改善上述问题。

本发明是这样实现的，一种焦炭质量评价方法，所述方法具体包括如下步骤：

S1、建立焦炭质量的评价指标体系；

S2、将周期内各焦炭试样的评价指标组成原始数据矩阵X，对原始数据矩阵X进行标准化无量纲处理，得到标准化矩阵Z；

S3、计算标准化矩阵Z中各评价指标的相关系数，构建相关系数矩阵R；

S4、计算相关系数矩阵R的特征值及其特征向量，基于一个特征向量构建一个综合特性指标；

S5、确定方差贡献率大的前p个综合特性指标，并计算该前p个综合特性指标的权重，得到焦炭质量的综合评价指标。

进一步的，所述焦炭质量的评价指标体系包括：冷态强度指标、热态性能指标、物理化学指标，其中，

冷态强度指标包括：抗碎强度M

热态性能指标包括：反应性CRI和反应后强度CSR；

物理化学指标包括：灰分A

进一步的，相关系数矩阵R的特征值由大到小排序为：λ

F

F

…

F

…

F

其中，z

进一步的，综合特性指标系数u

K

进一步的，焦炭质量综合评价指标的表达式具体如下：

F＝ω

ω

λ

本发明克服了人为主观影响因素大、指标数量多且各指标间存在重叠等不足，利用降维思想，在损失很少信息的前提下把多个焦炭质量指标转化为几个综合特性指标，建立一种综合反映焦炭质量优劣的评价方法，为采购焦炭提供技术参考依据，并且通过动态跟踪高炉用焦炭的质量波动情况，高炉操作者可提早预判焦炭对炉况的影响，作出操作应对措施，降低高炉炼铁成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的焦炭指令评价参数的碎石图；

图2为本发明实施例提供的焦炭质量评价方法流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

图2为本发明实施例提供的焦炭质量评价方法流程图，该方法包括如下步骤：

S1、建立焦炭质量的评价指标体系。

在一个统计周期内，从生产检测系统中选取能够反映焦炭质量的评价指标。焦炭评价指标分为冷态强度指标、热态性能指标、物理化学指标3类，其中，冷态强度指标包括：抗碎强度M

S2、对一个统计周期内，n个焦炭试样的m个评价指标组成的原始数据矩阵X进行标准化无量纲处理，得到标准化矩阵Z。原始数据矩阵X的表达式为X＝(x

x

S3、计算标准化矩阵Z中各评价指标间的相关系数，构建相关系数矩阵R，R＝(r

S4、计算相关系数矩阵R的特征值和特征向量，基于一个特征向量构建一个综合特性指标；

解特征方程|R-λI|＝0，得到由大到小排序的特征值λ

z

S5、确定综合特性指标个数。对综合特性指标的方差贡献率进行降序排列，计算各综合特性指标的方差贡献率和累积方差贡献率，根据累计方差贡献率达到特定值(如75％、80％、85％)或特征值大于1的原则，同时结合碎石图(如图1所示)综合确定前p个综合特性指标，用F

α

在实际计算中，可通过SPSS软件得到综合特性指标的特征值、总方差解释表和综合特性指标载荷矩阵，确定各原始评价指标在不同综合特性指标线性组合中的系数，即综合特性指标系数u

K

(6)计算前p个综合特性指标的权重，得到焦炭质量综合评价指标。

F＝ω

F为焦炭质量的综合评价指标，F

注：需根据各综合特性指标代表的物理意义和焦炭对各综合特性指标的要求，确定F

通过计算焦炭每日综合评价指标的具体数值，跟踪变化趋势，高炉操作者可以提前预判焦炭质量波动对炉况的影响，并作出积极应对措施。

与现有焦炭质量评价方法相比，本发明克服了人为主观影响因素大、指标数量多且各指标间存在重叠等不足，利用降维思想，在损失很少信息的前提下把多个焦炭质量指标转化为几个综合特性指标，建立一种综合反映焦炭质量优劣的评价方法，为采购焦炭提供技术参考依据，并且通过动态跟踪高炉用焦炭的质量波动情况，高炉操作者可提早预判焦炭对炉况的影响，作出操作应对措施，降低高炉炼铁成本。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，一种焦炭质量的评价方法包括以下步骤：

(1)建立焦炭质量评价指标体系。在一个统计周期内，从生产检测系统中选取能够反映焦炭质量的评价指标及数值。焦炭评价指标分为冷态强度指标、热态性能指标、物理化学指标，其中，冷态强度指标包括抗碎强度M

(2)对收集整理的3个月焦炭质量指标值进行标准化无量纲处理。

(3)依据标准化后的指标值计算各指标间的相关系数，构建相关系数矩阵R，R＝(r

表1焦炭指标的相关系数

(4)计算相关系数矩阵R的特征值和特征向量。如果直接用焦炭这14个原始指标进行综合评价，必然会造成信息的重叠，影响评价结果的客观性。利用SPSS软件对14个指标进行综合特性指标分析，相关系数矩阵R的特征值及其方差贡献率见表2。

表2焦炭性能指标主成分的提取

(5)确定综合特性指标个数。根据累计方差贡献率达到75％以上或特征值大于1的原则，同时结合碎石图1综合确定前5个综合特性指标，用F

可通过SPSS软件得到综合特性指标的特征值、总方差解释表和综合特性指标载荷矩阵(表3)，确定各评价指标在不同综合特性指标线性组合中的系数，即求出前5个综合特性指标的表达式。

表3焦炭性能评价提取的综合特性指标载荷矩阵K

综合特性指标初始载荷矩阵结合特征值即可求解得到综合特性指标的征向量，与标准化后的焦炭质量指标数据相乘，可得出综合特性指标表达式：

F

F

F

F

F

注：各自变量为原始变量标准化处理后的数据。

L

第2综合特性指标基本反映了CRI，CSR指标的信息，将F

第3综合特性指标基本反映了A

第4综合特性指标基本反映了M

第5综合特性指标基本反映了C

(6)计算这5个综合特性指标的权重，得到焦炭质量综合评价指标表达式。以每个综合特性指标所对应的特征值占所提取综合特性指标总的特征值之和的比例作为权重建立焦炭质量评价方法，根据焦炭对各综合特性指标的要求，F

F＝0.454F

根据焦炭分析的综合评价指标表达式，可计算焦炭质量每日综合评价值F，对焦炭的质量波动进行客观评价分析，杜绝了人为影响因素。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。