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转炉烟气分析与副枪动态控制炼钢技术 1 转炉动态控制技术的发展 　伴随现代转炉炼钢技术的发展，转炉冶炼过程及终点控制技术大致经历了人工经验、静态模型、动态控制三个发展阶段，动态控制技术是实现全自动化炼钢的基础和前提，目前国内外转炉采用炼钢动态控制技术主要有烟气分析和副枪二种控制方式(或同时采用) ,均在生产实践中得到有效应用。 20世纪60年代，法国钢铁研究院最早从事以碳平衡为主的炉气定碳法，随后世界各公司开始了气分析动态控制的实验，并于70年代前投入了使用。然而受检测设备水平的限制，转炉控制效果较差。到70～80年代，副枪法得到了长足的研究和发展，并逐渐发展成熟。与此同时，气分析法由于当时使用的气分析设备(红外分析仪) 延时时间太长，而且当时的称量系统和测压系统的误差较大，加上当时的冶炼水平有限，计算机控制基础比较薄弱，终点控制精度难以提高；而副枪技术的发展和获得的成功，使气分析动态控制在随后一段时间里发展放慢，许多厂家在进行了一系列的试验后，在未能取得满意结果的情况下纷纷放弃气分析法而转攻副枪法。80年代末90年代初国外的副枪技术已基本发展成熟。90年代由于气体快速与高精度分析技术的突破，基于气分析的转炉动态控制再次引起了人们的关注。目前美国、欧洲、韩国、日本等国的转炉钢厂正逐步采用气分析技术代替副枪控制转炉终点碳。 座t转炉引进澳钢联烟气分析(LOMAS)进行全程动态控制炼钢技术，根据炉气变化情况动态计算脱碳速率和钢水含量，特别在吹炼末期炉内[][O]反应趋于平衡后，动态计算、校正熔池温度，准确预报吹炼末期熔池的，根据动态计算、预报的终点并结合转炉烟气变化曲线确定吹炼终点并自动提枪结束吹炼，实现转炉直接出钢自动化炼钢。 2 烟气分析和副枪控制原理 2.1 烟气分析原理 整个系统由三部分组成：① 负责转炉烟气采集、处理的低维护量的LOMAS系统；② 在线分析质谱仪；③ 转炉烟气分析动态控制系统。 LOMAS烟气采集和处理系统可以采集温度高达1800℃烟尘含量高达100mgm3的气体。LOMAS系统由两个气体采集探头、现场处理柜、气体处理柜、控制柜、分析柜组成。分析系统借助每一转炉上的2个探头来保证无连续性测量的进行，其中一个探头用于烟气周期性取样，另一个进行清洗备用，将多余的测量烟气反吹到烟气冷却段。 在线分析质谱仪对LOMAS系统采集处理后的转炉烟气进行成分分析，其主要特点是分析速度快、精度高，分析转炉烟气中的六种主要气体成分的周期小于15秒，可根据转炉烟气中CO、CO和O含量的变化进行及时准确的测定，以便动态模型对吹炼后期脱碳速率变化进行计算，为终点预报提供准确的计算依据。 转炉烟气分析动态控制系统主要由静态模型和动态模型两部分组成。静态控制模型的主要任务是依据原料条件寻找最佳原料配比，并根据实际配料确定冶炼方案进行吹炼，在吹炼过程中一级系统根据静态模型的设定值自动进行加料、吹氧等操作，并根据铁水、废钢以及造渣料的信息计算终点钢水温度。动态控制模型是整个系统的核心部分，同时是对静态模型精度的补偿。动态模型主要由炉气定碳模块、温度预报模块、喷溅预报模块、冷却剂控制模块构成。模型的自学习、自适应功能的实现是提高模型精度和实用性的关键。动态控制模型主要在吹炼末期2分钟炉内反应趋于平衡后，通过取样系统和质谱仪连续采集、分析转炉炉口逸出的炉气成分，根据炉气成分的变化计算脱碳速率，为操作人员提供吹炼结束前2分钟钢中碳含量的变化情况，根据动态模型计算的终点并结合转炉烟气变化曲线由模型自行确定吹炼终点。2 副枪控制原理 副枪动态控制功能是根据静态模型计算当转炉吹氧量达到80%左右即吹炼接近终点前2～3 min，指令副枪第一次向熔池内插入测温取样定碳探头( TSC) 进行检测依据检测结果修正静态模型的计算结果重新计算命中终点所需的供氧量或供氧时间和造渣剂加入量以实现终点碳温双命中。第二次副枪检测安排在吹炼终点采用TSO测温取样定氧探头检测熔池温度和钢水氧活度测氧在几秒内完成根据碳氧活度关系计算出钢水的实际碳含量并取出金属样化验分析成分若终点命中则决定该炉直接出钢若检测结果与目标值不符再通过模型计算或人工干预进行补吹以达到目标值。 3 3.1 对终点碳、温度的控制 从低碳到中高碳终点命中率来看烟气分析动态控制高于副枪原因在于采用烟气分析可根据烟气曲线变化判断炉内冶炼状况实现过程的连续控制从吹氧开始随时预报吹炼过程中碳温变化计算机根据从质谱仪得到的分析值信号、供氧速度、和造渣原料的投入速度等实际吹炼数据每隔2s对相关项目进行一次计算得到瞬时炉气流量、温度及脱碳速率连续预测钢水碳含量为动态模型进行终点预报提供依据逐步朝终点命中。副枪控制在转炉吹炼绝大多数时间是靠人工经验控制终点前2～3min向熔池内插入副枪进行检测检测结果命中率较低测温定碳