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- 本文应用冶金热力学、动力学及传输原理等相关知识，对熔池中各种杂质元素
的氧化机理及其限制环节分别进行了讨论，同时结合质谱仪测得的炉气成分数据，
建立了描述转炉冶炼过程的动态数学模型。找出了碳含量与炉气量及其成分的函数
关系；温度与碳含量及脱碳速率的关系；氧含量与温度和脱碳速率的关系；锰、磷
等元素的变化趋势；炉气成分的变化规律与炉况的关系等。
通过数学模型计算出在冶炼过程中，熔池中各组元的成分变化及熔池温度变
化，并对其计算结果与现场数据进行比较，得到较好的吻合。通过调整相关模型参
数来模拟供氧强度与成分变化的关系、并根据炉气成分的变化趋势及特点得出如下
结论。
（1）根据质谱仪对炉气成分的在线检测，应用物料平衡可准确并实时计算熔池
中碳含量。本模型通过对相关参数的修正，碳含量的预测值与实际值之差在±0.03%
范围可达90%。
（2）温度是熔池中碳含量 w[C]和脱碳率的函数，利用该模型可根据炉气成分和
脱碳率的异常表现，实时监控炉内的温度变化；由模型计算结果与实际炉内温度变
化基本一致，预测值与实际值之差在±10℃为60%，误差±20℃为90%。
（3）由模型仿真知：碳氧积m是温度T和CO分压的函数，其值在炼钢的大部
分时间内处于 0.001-0.006 之间，受温度变化的影响不明显，主要随着 CO 分压的降
低而减小，在靠近吹炼始末两端表现尤为突出，符合转炉冶炼实际情况。
（4）模型中的氧含量 w[O]是脱碳率与温度的函数。在顶底复吹的情况下，采用
该模型控制钢水终点氧值与实际吹炼的终点氧值相吻合。
（5）本模型预测熔池钢水中锰、磷元素随温度的变化趋势与实际转炉冶炼相
似。 关键词：复吹转炉炼钢, 炉气分析,非平衡热力学, 动态数学模型
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