[发明专利]一种基于图像识别的球团固结程度评价方法

说明书

本发明公开了一种基于图像识别的球团固结程度评价方法，包括：制备球团；采用扫描电子显微镜或者矿相显微镜获取球团图像；对获取的图像进行图像识别，得到图像中颗粒的数量、周长和面积；基于图像识别结果提出球团固结评价体系，计算出球团内部颗粒生长指数、颗粒均匀性指数、颗粒固结指数及焙烧熟化度。本发明基于球团矿矿相结构图像，采用分水岭分割、卷积神经网络等智能算法来实现球团内部颗粒的分割和识别，并自动量化获取球团内部颗粒的数量、颗粒边界周长、颗粒面积等参数，得到球团矿内部颗粒生长指数、颗粒均匀性指数、颗粒固结指数及颗粒熟化度，对评价铁矿粉的连晶性能以及优化球团矿的焙烧工艺参数具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及铁矿氧化球团技术领域，特别涉及一种基于图像识别的球团固结程度评价方法。

背景技术

球团矿作为高炉炼铁的重要含铁原料，其多为直径8～16mm的球体。球团矿制备包含了造球、预热焙烧过程，涵盖细粒级矿石、白云石及膨润土等原料的混合，然后在高温条件下进行氧化和焙烧以达到适宜冶炼所需要的化学成分、机械性能及冶金性能。其中，焙烧温度、焙烧时间等技术参数均对球团矿的矿物组成、机械强度及冶金性能有很大的影响。众所周知，球团矿的固结机制主要依赖于固相反应，包含，单组分颗粒之间的扩散形成连接桥(烧结颈)，以及多组分系统之间的扩散形成化合物及固溶体。固结温度主要发生在氧化物的熔点温度以下，焙烧过程有少量的液相产生。球团矿生产过程中，由于铁矿石的多样性，为了尽可能优化球团矿的性能，有必要调整焙烧过程技术参数优化球团矿内部晶粒特征，包含晶界形状、晶粒大小尺度及孔隙形态等从而实现球团矿冶金性能及机械性能的整体优化。因此，将球团矿的微观特性与宏观性能统一起来对于改善球团矿的冶金性能及评估磁铁矿粉的焙烧性能具有重要意义。

根据文献调研，少有文献提及了球团矿烧结度的定量化表征，文献( H O,Bailon A M G,de Alves F J,et al.Methodology development for determining thesintering degree in iron ore pellet grains through automatic image analysis[C]//Proceedings of the 6th International Congress on the Science andTechnology ofIronmaking–ICSTI,.2012,14.)基于光学显微镜提出一种测量球团烧结度的方法，他们认为这种处理方法能够定量化确定晶体颗粒及颗粒间烧结颈的尺寸。文献(Nellros F,Thurley M J,Jonsson H,et al.Automated measurement of sinteringdegree in optical microscopy through image analysis of particle joins[J].Pattern Recognition,Elsevier,2015,48(11):3451–3465.)基于颗粒的连接结构及结合特性，提出基于图像识别的烧结度定量化处理方法，计算了四种不同焙烧温度条件的球团内部颗粒的半径、曲率及密度。文献(KumarT K S,Simonsson M,Viswanathan N N,etal.Establishing a novel methodology to correlate the macroscopic andmicroscopic degree of sintering in magnetite pellets during induration[J].steel research international,2018,89(3):1700366.)基于图像处理方法，采用距离转换定量化确定了球团矿的焙烧程度。

所有这些研究为球团矿焙烧程度的定量化分析提供了良好的研究思路。但是在先前的研究中，学者主要通过晶粒的直径及尺寸来表征烧结颈的尺寸。然而，由于球团内部颗粒的小尺寸、形状的不规则性，以及图片分辨率的局限性，这种统计方法往往会对烧结颈及颗粒尺寸的表征造成比较大的误差。更重要的，颗粒的生长行为，例如，焙烧过程中矿粉的长大指数、晶粒的均匀性指数及连晶过程的温度敏感性等性能，尚未形成统一的高温评价指标。