本發(fā)明涉及玻璃制品加工，特別涉及基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、耐熱玻璃種類目前主要有硼硅玻璃、微晶玻璃和石英玻璃，目前，硼硅玻璃仍是應(yīng)用最廣泛的耐熱玻璃，尤其是在餐具、炊具等日用品的生產(chǎn)中。耐熱玻璃作為特種玻璃，比一般普通玻璃具備諸多優(yōu)良的性能特點，比如耐高溫、抗熱沖擊、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗機械性能好等。

2、硼硅酸鹽玻璃的化學(xué)組成是：s?io2含量70％～80％，b2o3含量8％～13％，al2o3含量2％～4％，r2o含量4％～10％，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，采用馬蹄焰窯熔制硅酸鹽玻璃，隨著耐火材料及玻璃電熔技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)普遍采用電助熔、全電熔法生產(chǎn)硼硅玻璃，其熔煉溫度可達到1600℃以上，影響硼硅玻璃性能的主要因素包括其組成成分及加工工藝參數(shù)，成分間的差異及加工工藝參數(shù)，如熔煉溫度、熔煉時間的差異對其成品的性能影響較大，目前，對于硼硅玻璃組分的比例及加工工藝參數(shù)，多是在加工過程中通過采用經(jīng)驗法進行確定，對于具有不同使用場景的硼硅玻璃制品，由于其性能要求存在差異，傳統(tǒng)的經(jīng)驗法無法針對不同產(chǎn)品及時且準(zhǔn)確的對相關(guān)的工藝參數(shù)進行調(diào)節(jié)。為此，我們提出基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為，

3、基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法，包括：

4、獲取玻璃成品樣本加工過程中各化學(xué)組分含量、加工工藝參數(shù)及樣本的性能指標(biāo)的量化評價值，所述加工工藝參數(shù)包括熔煉溫度值和熔煉時間；

5、計算玻璃成品樣本中第i項化學(xué)組分與第j項性能指標(biāo)的量化評價值的相關(guān)系數(shù)，計算公式為：

6、

7、式中，rij表示為玻璃成品樣本中第i項化學(xué)組分與第j項性能指標(biāo)的量化評價值的相關(guān)系數(shù)；cif表示為玻璃成品樣本中第i項化學(xué)組分含量的第f個數(shù)據(jù)值；表示為玻璃成品樣本中第i項化學(xué)組分含量的均值；pejf表示為玻璃成品樣本中第j項性能指標(biāo)的量化評價值的第f個數(shù)據(jù)值；表示為玻璃成品樣本中第j項性能指標(biāo)的量化評價值的均值；f為數(shù)據(jù)總量，篩選化學(xué)組分含量與性能指標(biāo)的量化評價值的相關(guān)系數(shù)的絕對值的取值范圍在[0.6,1)之間的化學(xué)組分作為性能影響組分，i＝1,2，...，n；j＝1,2，...，m；其中，所述性能指標(biāo)為耐高溫性、抗熱沖擊性、熱膨脹系數(shù)、機械性能中的至少一種，性能指標(biāo)的量化評價值的獲取方法如下：

8、s01：設(shè)定第j項性能指標(biāo)在最佳狀態(tài)及最差狀態(tài)時對應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)值分別為pjmax和pjmin；

9、s02：計算第j項性能指標(biāo)在最佳狀態(tài)及最差狀態(tài)時對應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)值的距離dj，計算公式為：

10、

11、s03：獲取第j項性能指標(biāo)的實時狀態(tài)參數(shù)值pj，分別計算實時狀態(tài)參數(shù)值pj與最佳狀態(tài)及最差狀態(tài)時的狀態(tài)參數(shù)值間的距離pj1和pj2，計算公式為：

12、

13、s04：根據(jù)性能指標(biāo)類型和獲取的距離值計算對應(yīng)性能指標(biāo)的量化評價值，具體為：

14、當(dāng)性能指標(biāo)類型為熱膨脹系數(shù)時，計算公式為：pej＝pj2/dj；

15、當(dāng)性能指標(biāo)類型為耐高溫性、抗熱沖擊性、機械性能中任一項時，計算公式為：pej＝pj1/dj；

16、確定目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)，以獲取的性能影響組分和加工工藝參數(shù)作為所述目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)的優(yōu)化變量：uk＝(ck1，ck2，...，ckh，tk，tk)t，其中，uk表示為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的優(yōu)化變量類型集合，k∈m；ckh表示為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的第h項性能影響組分含量,h∈n；tk表示為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的熔煉溫度值；tk表示為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的熔煉時間；

17、構(gòu)建所述目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化模型，通過模型獲取對應(yīng)優(yōu)化變量的最佳值，其中，所述多目標(biāo)優(yōu)化模型的表達式為：

18、

19、

20、式中，為多目標(biāo)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)；s.t.{為多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束條件；ckhmin、ckhmax分別為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的第h項性能影響組分含量的最小值和最大值；tkmin、tkmax分別為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的熔煉溫度的最小值和最大值；tkmin、tkmax分別為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的熔煉時間的最小值和最大值；maxpek表示為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)量化評價值的最大值；per表示為除目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)外的第r項性能指標(biāo)的量化評價值；ωr表示為除目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)外的第r項性能指標(biāo)的權(quán)重；ωk11表示為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的熔煉溫度的權(quán)重；ωk12表示為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的熔煉時間的權(quán)重；ωkh表示為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)對應(yīng)的第h項性能影響組分的權(quán)重；ak為第k項目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)的修正系數(shù)。

21、本發(fā)明具有如下有益效果，

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案通過獲取玻璃成品樣本加工過程中各化學(xué)組分含量、加工工藝參數(shù)及樣本的性能指標(biāo)的量化評價值，計算玻璃成品樣本中化學(xué)組分與性能指標(biāo)的量化評價值的相關(guān)系數(shù)，篩選化學(xué)組分含量與性能指標(biāo)的量化評價值的相關(guān)系數(shù)的絕對值的取值范圍在[0.6,1)之間的化學(xué)組分作為性能影響組分，確定目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)，以獲取的性能影響組分和加工工藝參數(shù)作為所述目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)的優(yōu)化變量，構(gòu)建所述目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化模型，通過模型計算獲取各優(yōu)化變量的最佳值，能夠根據(jù)不同使用場景和性能要求，針對性對相關(guān)工藝參數(shù)和化學(xué)組分進行調(diào)節(jié)，以制備出滿足要求的硼硅玻璃制品。

技術(shù)特征：

1.基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法，其特征在于，所述性能指標(biāo)為耐高溫性、抗熱沖擊性、熱膨脹系數(shù)、機械性能中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法，其特征在于，性能指標(biāo)的量化評價值的獲取方法如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法，其特征在于，玻璃成品樣本中第i項化學(xué)組分與第j項性能指標(biāo)的量化評價值的相關(guān)系數(shù)的計算公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法，其特征在于，具有強相關(guān)性的判斷依據(jù)為：化學(xué)組分含量與性能指標(biāo)的量化評價值的相關(guān)系數(shù)的絕對值的取值范圍在[0.6,1)之間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的玻璃制品加工工藝優(yōu)化方法，涉及玻璃制品加工技術(shù)領(lǐng)域。通過獲取玻璃成品樣本加工過程中各化學(xué)組分含量、加工工藝參數(shù)及性能指標(biāo)的量化評價值，計算玻璃成品樣本中化學(xué)組分與性能指標(biāo)的量化評價值的相關(guān)系數(shù)，篩選化學(xué)組分含量與性能指標(biāo)的量化評價值的相關(guān)系數(shù)的絕對值的取值范圍在[0.6,1)之間的化學(xué)組分作為性能影響組分，以獲取的性能影響組分和加工工藝參數(shù)作為所述目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)的優(yōu)化變量，構(gòu)建所述目標(biāo)優(yōu)化性能指標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化模型，通過模型計算獲取各優(yōu)化變量的最佳值，能夠根據(jù)不同使用場景和性能要求，針對性對相關(guān)工藝參數(shù)和化學(xué)組分進行調(diào)節(jié)，以制備出滿足要求的硼硅玻璃制品。

技術(shù)研發(fā)人員：吳棟宇,陳海龍,孫波
受保護的技術(shù)使用者：泗洪金輝玻璃制品有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6