高炉用焦炭起着保证高炉良好通气性的重要的骨架作用。焦炭是具有气孔率约为50%的多孔结构,其气孔结构对焦炭的机械特性有很大影响。因此,对焦炭的各种气孔结构进行了评价,但是对焦炭的三维复杂气孔结构进行定量分析比较困难。本文对利用X射线CT三维图像进行图像处理的方法进行焦炭气孔结构分析的结果做简要介绍。
将A碳(VM:21.5%(干基)、TD:120%),以表观密度0.85t/m3、填充在试验干馏炉(W420×H400×L610)内。用干馏得到的焦炭块制作Ø20mm×20mm试样,用做X射线CT观察。X射线CT对整个试样进行摄影,摄影的分辨率是12.6μm/pixel。用Fiji和MATLAB对X射线CT摄影得到的三维图像进行二值化处理,抽取出气孔结构,利用六配位连结法对抽取出气孔结构的各气孔体素的连结性进行评价。此外,开发出采用MATLAB的、并导入基于Watershed法的缩颈量与气孔大小之比的“缩颈指数”的新型气孔分离法。缩颈指数的定义是,相邻两个气孔的界面面积与平行于各气孔界面的断面最大面积之比。
气孔连结性的评价结果表明,约97%的气孔在全试样范围内连结起来。未连结气孔多在惰性粒子内。此外,还有因分辨率不高判定为未连结的气孔。可以推断,熔融软化粒子内所有气孔都是连结状态。
然后,对连结气孔采用新开发的气孔分离法对缩颈部位进行气孔结构分离。该方法以设定大于1的“缩颈指数”为阈值,对大于阈值的缩颈部位进行气孔分离。图1是“缩颈指数”阈值为1.5的气孔分离结果。各气孔在不损失原有的三维信息的情况下被分离,因此可对连结状态下不能得到气孔孔径分布、气孔形状、气孔取向性进行评价,从而显示出分离气孔具有各向异性和一定的取向。
基于X射线CT三维图像的试验结果表明,焦炭气孔在全焦炭范围内处于连结状态。本文提出了采用新型图像解析法对缩颈部位气孔结构进行分离的方法。采用该方法成功进行了在不损失气孔原有三维信息的情况下分割气孔,并对气孔结构特征进行定量评价。