唐鋼*鋼軋廠轉爐車間現(xiàn)有3座150t轉爐，3座轉爐均采用了奧鋼聯(lián)煙氣分析（LOMAS）動態(tài)控制煉鋼技術，在轉爐煙道上安裝在線氣體分析儀，實時分析轉爐煙氣成分，用于探測轉爐爐內(nèi)動態(tài)變化情況。煙氣分析動態(tài)控制的系統(tǒng)由兩部分組成：①負責轉爐煙氣采集、處理和分析的低維護量的LOMSA系統(tǒng)和快速氣體分析質譜儀；②轉爐二級動態(tài)控制模型-DYNACON（圖一）。其工作原理：首先通過靜態(tài)模型計算出供氧量、造渣料用量，根據(jù)設定的供氧制度和加料制度吹煉，吹煉末期通過LOMAS系統(tǒng)連續(xù)檢測（1.5s周期）爐口逸出的CO、CO2、N2、O2等含量，并通過回歸計算熔池的脫碳速率，預測接近吹煉終點時鋼液的碳含量、熔池溫度，操作人員可以結合預測值自行確定吹煉終點。
　　1、 煙氣分析模型
　　煙氣分析動態(tài)控制模型是轉爐動態(tài)控制煉鋼技術的核心，動態(tài)控制模型主要包括以下7個子模型：1）一次加料計算；2）二次加料計算；3）轉爐液面計算；4）過程動態(tài)控制計算（核心部分）；5）補吹校正計算；6）合金加料計算；7）反饋計算，如圖2所示。
　　主要分為兩種計算方式：預計算和在線計算，根據(jù)在冶煉過程不同階段進行觸發(fā)，采用的冶金原理為：物料平衡和熱平衡。轉爐整個冶煉過程實施計算機動態(tài)控制，包括：主吹前的預計算；主吹階段的在線計算，預測轉爐冶煉過程的適時溫度、成份、重量等信息，并通過轉爐基礎自動化系統(tǒng)對轉爐冶煉實施控制；主吹結束后，模型進行校正計算、合金化計算和反饋計算，完成冶煉合金化和模型自學習優(yōu)化的功能。通過L2級模型計算、L1級自動化程序執(zhí)行散料、氧槍、底吹設定數(shù)據(jù)，完成轉爐自動冶煉控制。
　　2、 煙氣分析在冶煉過程中的應用
　　從質譜儀測得的轉爐煙氣成分可以看出，在轉爐吹煉的不同時期，各種氣體均具有不同的特點，識別和分析這些特點對判斷轉爐爐況、冶煉終點命中、了解爐內(nèi)冶金物理反應過程和掌握渣鋼反應規(guī)律有重要的指導意義。
　　2.1 反應冶煉過程爐渣狀況
　　在整個吹煉過程中，CO和CO2都有先升后降的趨勢，在鄰近終點時，CO大幅度下降，而CO2卻略有上揚，而在整個冶煉期間，CO和CO2的變化情況基本是互補的。CO的變化與熔池脫碳反應和爐渣泡沫化的程度有關，煙氣曲線有以下幾種常見的曲線。
　　圖三（a）為正常吹煉爐次煙氣曲線變化圖，由圖可以看出冶煉過程CO曲線變化沒有大的波動，所以吹煉過程平穩(wěn)，爐渣流動性良好，石灰熔化快，成渣快。圖三（b）為冶煉中后期爐渣出現(xiàn)返干現(xiàn)象時的CO曲線變化圖，圖中8分鐘左右CO出現(xiàn)峰值，同時CO2、N2出現(xiàn)低谷，并且曲線傾角大于30°以上（即CO呈現(xiàn)出“∧” ，同時CO2、N2呈現(xiàn)出“∨”），這是因為返干期的爐渣變稠，生成的CO上升阻力減小，CO沖到爐口進入煙罩，從爐口吸入的空氣量則減少，所以N2減少。CO的過量導致二次燃燒率降低，因此CO呈上升趨勢，而CO2呈下降趨勢。圖（c）為冶煉中發(fā)生噴濺時煙氣含量變化曲線，噴濺發(fā)生在吹煉11分鐘時，CO含量急劇下降，同時CO2與N2急劇上升，此時爐渣中CO聚集導致其含量降低，當渣中CO聚集到一定程度而開始劇烈反應發(fā)生噴濺。
　　從轉爐煙氣含量可以看到，在吹煉的不同時期，各種氣體均具有不同的特點，因此識別和分析這些特點，對判斷爐渣狀況、冶煉終點命中、了解轉爐爐內(nèi)冶金物理化學反應過程和鋼渣反應規(guī)律有重要指導意義。
　　2.2終點溫度預測
　　鋼水終點溫度預測的計算方法：基于物質分析模型，對鋼水、熔渣、煙氣成份及重量進行分析，采用周期計算的方法計算熔池的熱平衡，進而計算熔池的溫度。由于溫度預測時基于模型的靜態(tài)計算，因此轉爐冶煉中任何因素都影響著溫度預測，具體因素有①鐵水成份的性；②鐵水和廢鋼重量的性；③鐵水溫度測量的性；④冷料和輔料的原料成份的性；⑤冷料和輔料的計量性；⑥氧氣流量的計量性；⑦溫度預測模型參數(shù)周期性優(yōu)化，適應不斷變化的爐役。圍繞以上主要因素，建立了相應的性校驗、周期更新以及周期檢查的制度。溫度預測精度逐步上升，命中率達到85%。
　　2.3 終點碳預測
　　終點鋼水C預測的原理為：當熔池中C含量低于0.3%以后，煙氣曲線發(fā)生明顯變化，并與熔池C含量存在很強的相關性。通過計算煙氣流量、煙氣成分、二次燃燒率和脫碳速率計算熔池C含量。吹煉終點前煙氣曲線的穩(wěn)定對碳預測的度有很大影響，因此操作上規(guī)定吹煉結束前2分鐘不動槍、不變氧流量和不加含鐵冷料。通過這些措施了吹煉終點前煙氣曲線的穩(wěn)定，終點C預測達到90%以上。
　　3、 結論
　　1.煙氣分析系統(tǒng)碳溫預測的運用，提高了轉爐煉鋼終點碳溫命中率，從而提高了一次拉碳率，縮短了冶煉周期，減少后吹，提高金屬收得率，終有效的降低了冶煉成本，提高了冶煉效率。
　　2.唐鋼引進煙氣分析動態(tài)煉鋼技術后，根據(jù)實際條件對模型進行優(yōu)化改進，結合模型制定多種冶煉模式，在生產(chǎn)中獲得明顯的冶金效果。