紀郁琪 李俊皓

（招遠市招金金合科技有限公司，山東 招遠 265400）

前言

冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，為持續(xù)提升產(chǎn)業(yè)質(zhì)效，強化生產(chǎn)效率，實現(xiàn)產(chǎn)能的再擴大、生產(chǎn)流程的再優(yōu)化[1]。生產(chǎn)企業(yè)有必要從實踐角度出發(fā)，采取更為系統(tǒng)高效的工作舉措，利用正交設計試驗等多種方式，持續(xù)完成對冶金工程參數(shù)的調(diào)整，以更好地滿足冶金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求，構建完備、高效的生產(chǎn)模式。

一、正交設計試驗概述

對正交設計試驗原理以及特定的分析，有助于技術人員在思維層面形成精準的認知，持續(xù)提升正交設計試驗在實踐環(huán)節(jié)的可操作性，避免試驗漏洞的出現(xiàn)，打造完備的正交設計試驗模式。

（一）正交設計試驗原理

正交設計試驗其目的在于通過對多因素多水平的有效研究，在完成對各類因素影響方面、影響程度梳理的前提下，縮短工作流程，提升試驗效率，以更好地解決過往分析試驗中暴露出的分析速度慢、分析成本高等系列問題[2]。在整個正交設計試驗過程中，其主要通過正交表來完成相應的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、離散分析等相關工作，將因素表、因素水平數(shù)進行交互分析，在此基礎上，獲得具有代表性的點開展后續(xù)的深度試驗，從而達到以最少的試驗測試達到最佳試驗效果的目標，在較短的時間內(nèi)周期，快速完成多因素的試驗以及分析任務。

（二）正交設計試驗特點

正交設計試驗在實際應用環(huán)節(jié)，表現(xiàn)出科學性、針對性以及高效性等特點。具體來看，正交設計以正交表作為基礎。正交表含有整套規(guī)則，利用數(shù)學公式，形成了相對完備的模型L 表示正交表的代號、n 表示試驗的次數(shù)、t 表示平均數(shù)、c 表示列數(shù)，通過對上述幾項指標的計算，可以直觀地判定因素間的關聯(lián)性。例如L10(4^5)，表示需要進行10 次試驗，試驗過程中最多可以觀察5 個影響因素，每個影響因素均為4 水平。隨著正交表應用頻率的不斷增加，其計算模型趨于完善，在很大程度上，滿足了不同場景下的使用需求[3]。同時開展多組試驗，既保證了試驗的目的性，還縮短了試驗周期，實現(xiàn)了各個因素之間的有效比較以及因素之間影響程度地分析評估。在整個過程中，正交設計試驗采取正交分解、綜合可比、均衡搭配的方式，形成對多影響因素的綜合性考察，掌握各影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系。與傳統(tǒng)的試驗方式相比，表現(xiàn)出極強的可操作性、可推廣性。

二、正交設計試驗在冶金工程中應有的必要性

為持續(xù)提升冶金工程的可操作性，扭轉過往冶金設計方案試驗環(huán)節(jié)存在的各類問題，打造系統(tǒng)化、完備化的冶金工程機制，技術人員可以做出必要的調(diào)整，將正交設計試驗作為框架，對冶金工程做出必要的優(yōu)化設置，以持續(xù)提升冶金工程的技術水平。

從冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度來看，冶金產(chǎn)品的質(zhì)量水平在很大程度上，取決于設計水平，工藝設計的科學性，影響了后續(xù)冶金工藝的基本流程以及工藝參數(shù)的選擇，因此相關企業(yè)以及技術人員對于冶金工程的設計方案高度重視，期望掌握各類影響因素，將設計參數(shù)與質(zhì)量水平之間建立起穩(wěn)定的聯(lián)系，從源頭上防范冶金質(zhì)量問題的出現(xiàn)?；谶@種產(chǎn)業(yè)特性，冶金企業(yè)往往組織技術人員開展系統(tǒng)性的冶金試驗，通過試驗結果不斷修正冶金設計方案，推動冶金技術體系的形成。但是從掌握的情況來看，冶金試驗的周期較長，通過不間斷的試驗，論證不同影響因素之間的關系，這種情況的出現(xiàn)，使得冶金試驗的成本過高，增加了冶金企業(yè)的經(jīng)濟負擔[4]。為提升試驗的針對性，管控費用支出，拉低冶金試驗成本，在較短的時間內(nèi)，快速完成試驗任務，從而選擇最佳因素，實現(xiàn)對冶金工程技術參數(shù)的調(diào)整?；谶@種目標定位，冶金企業(yè)有意識地將正交設計試驗與冶金工程結合起來，旨在通過正交設計試驗的科學性、實用性，有針對性地選擇試驗條件，借助正交表完成數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)試驗針對性與有效性的兼顧。

三、正交設計試驗在冶金工程中的應用策略

正交設計試驗在冶金工程中的應用，要求技術人員在科學性原則、實用性原則的框架下，綜合考量各類因素，有針對性地調(diào)整冶金工程的技術參數(shù)，持續(xù)強化冶金工程技術優(yōu)勢，促進產(chǎn)業(yè)形態(tài)的有效調(diào)整，更好地解決過往冶金工程技術問題。

（一）明確冶金工程正交設計試驗指標

冶金工程正交設計試驗在工作開展之初，需要確立試驗指標，以試驗指標的確立作為基礎，為后續(xù)試驗因素的梳理、正交表的制定以及試驗方案的執(zhí)行奠定了堅實基礎。在試驗指標的篩選過程中，需要綜合考量各類影響因素，以確保冶金工程設計方案制定過程中，技術人員可以整合優(yōu)勢資源，實現(xiàn)技術參數(shù)的科學調(diào)整。以冶金工程還原焙燒為例，該實驗的主要目的在于，將礦石中的錳元素從硫酸中分離出來，實現(xiàn)二氧化錳到氧化錳的快速轉換，在這一過程中，需要對轉換的速率做好調(diào)控，避免轉換速度過慢、轉換周期過長的情況發(fā)生，達到升級產(chǎn)業(yè)模式的目的。在進行錳元素還原過程中，考慮到涉及到不同的要素，傳統(tǒng)的試驗方式較為繁瑣，工作效率較低，在這種情況下，采取正交設計試驗的方式，對錳元素的還原進行評估分析[5]。這一環(huán)節(jié)，以錳元素的浸出率以及還原效果作為試驗指標，圍繞著錳元素開展系列研究，探究提升錳元素浸出條件，以更加明確正交設計試驗的目標定位。

（二）界定冶金工程正交設計試驗因素

在明確試驗指標的前提下，技術人員圍繞著指標，逐步分析影響試驗指標的相關因素，為后續(xù)正交設計試驗的開展提供方向性引導。以錳元素還原試驗為例，圍繞著錳元素的浸出率指標，以焙燒溫度、焙燒實踐、煤礦比作為試驗因素，在此基礎上，設立空白影響因素的選項，逐步梳理冶金工程正交設計試驗試驗體系，為后續(xù)各類計算分析工作的開展提供方向性引導，以錳元素的還原試驗為例，技術人員可以設立正交設計試驗因素水平表，構建正交設計試驗的基本框架，具體情況如表1 所示：

表1 錳元素還原焙燒正交設計試驗因素統(tǒng)計表

通過對上述因素的分析，逐步形成錳元素還原試驗的基本框架，提升了正交表選擇的有效性與科學性，切實滿足正交表的使用需求。

（三）選擇冶金工程正交設計試驗表格

正交表作為專業(yè)的工具，其具體內(nèi)容可以參考相關文件，采取因素+交互作用+空白列數(shù)的方式，來完成正交表的設置，以確保正交表可以更好地滿足實際試驗環(huán)節(jié)的相關要求，實現(xiàn)不同影響因素之間相互關系的客觀、完整分析。在完成正交表的設立后，技術人員還應當在科學性原則、實用性原則的框架下，確立冶金工程正交設計試驗方案。試驗方案應當包括特定的試驗條件、因素轉換等，同時設置多組試驗，同時開展不同類別的試驗，將實驗結果填寫到正交表之中，開展詳細的數(shù)據(jù)分析。

四、正交設計試驗在冶金工程中應有的注意事項

對冶金工程中正交設計試驗應用環(huán)節(jié)相關注意事項的明確，有助于技術人員全面把握工作重點，有效防范冶金工程應用環(huán)節(jié)出現(xiàn)各種漏洞，強化正交設計試驗應用的針對性與高效性。

冶金工程正交設計試驗在開展過程中，需要認真做好極差分析、遺傳算法聯(lián)系等相關工作，通過對上述應用要點的把握，強化正交設計試驗的應用水平，確保冶金工程相關設計工作的有序開展。具體來看，技術人員在完成冶金工程正交設計試驗后，需要對獲取到的相關數(shù)據(jù)開展極差分析，旨在通過極差分析，將試驗范圍內(nèi)，正交表中各列數(shù)據(jù)對于試驗因素的影響程度進行排序，在排序過程中，黨正交表中某列的極差最大時，表明該列數(shù)據(jù)的數(shù)值在試驗范圍內(nèi)發(fā)生了變化，導致試驗指數(shù)發(fā)生了變化，并且兩種數(shù)據(jù)之間呈現(xiàn)出正相關關系。在極差分析中，技術人員可以掌握相關試驗指標最佳的操作條件或者最適宜的條件，對于后續(xù)試驗方案的完備、健全提供了方向性引導。為確保極差分析工作的順利開展，技術人員在明確極差計算重要性的基礎上，還應當嚴格按照極差計算的標準規(guī)范開展新相應的評估分析，以確保技術人員可以準確把握冶金工程設計方案中各類因素之間的相互關系，為后續(xù)冶金工程的完善提供了方向性引導。冶金工程正交設計試驗在開展的過程中，還需要著重做好遺傳算法的關聯(lián)性操作，正交設計試驗本質(zhì)上屬于遺傳算法的分支，主要對初始種群開展定向的、進化的分析，但是與常規(guī)性的遺傳算法有著一定的區(qū)別，正交設計試驗在操作難度、試驗次數(shù)方面有著明顯差異，其操作難度較低、試驗次數(shù)較少。針對于這種情況下，技術人員在利用正交設計試驗對冶金工程開展分析工作時，應當充分認識這種內(nèi)在的關聯(lián)性，借鑒遺傳算法的相關操作經(jīng)驗，對冶金工程正交設計試驗的思路、方法等做出相應的調(diào)整，以此為契機，持續(xù)強化正交設計實驗的實踐屬性，確保冶金工程中各類因素歸類的合理性與有效性，消除干擾因素對于整個試驗分析活動的影響，發(fā)揮出正交設計試驗的技術優(yōu)勢，加速冶金工程體系的形成。

五、結語

對正交設計試驗在冶金工程中應用策略的探討，對于現(xiàn)行技術模式的優(yōu)化升級有著極大的裨益，為更好地發(fā)揮正交設計試驗優(yōu)勢，加速冶金工程的完善進程，文章在全面掌握正交設計試驗原理、特點的前提下，結合冶金工程的實際，有目的、有方向地完善設計思路，優(yōu)化技術方法，以持續(xù)提升冶金工程的實踐屬性，推動正交設計試驗優(yōu)勢的充分發(fā)揮。