鋼鐵冶金過程氣體監(jiān)測方案（二）—煉鋼篇

一、背景概述

鋼鐵生產(chǎn)涵蓋從煉鐵到鋼材成品出廠的全過程，主要包括煉鐵、煉鋼、鑄造和軋鋼四個核心環(huán)節(jié)。其中，煉鋼作為關(guān)鍵流程，尤其以轉(zhuǎn)爐煉鋼為代表，涉及復(fù)雜的熱平衡與化學(xué)反應(yīng)體系。該過程會產(chǎn)生包括CO、CO2、O2和H2等在內(nèi)的多種氣體，成分復(fù)雜。通過對這些氣體組分進(jìn)行在線監(jiān)測，可以實(shí)時(shí)反映爐內(nèi)反應(yīng)狀態(tài)，提升轉(zhuǎn)爐煤氣回收效率，有效預(yù)防噴濺、返干等生產(chǎn)問題，減少不必要的補(bǔ)吹操作，從而保障煉鋼過程的穩(wěn)定與高效。

二、工藝簡介

轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中加入的原材料主要包括鐵水、廢鋼、造渣材料、熔劑、氧氣、脫氧劑等。其中，鐵水約占金屬原料總量的80%，廢鋼約占20%。操作時(shí)，氧氣通過氧槍以高壓從鐵水上方垂直向下吹入，同時(shí)造渣材料覆蓋在鐵水表面，與鐵水和氧氣發(fā)生接觸。在氧氣和造渣材料的共同作用下，鐵水中的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素被氧化去除，從而完成脫碳、脫磷和脫硫等精煉反應(yīng)。這一氧化過程釋放大量熱量，促使鐵水溫度上升，最終使鐵水中的各元素含量及溫度均達(dá)到出鋼要求。

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼示意圖

三、監(jiān)測需求

（1）工藝檢測

通過對爐內(nèi)氣體成分變化趨勢的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以快速且準(zhǔn)確反映轉(zhuǎn)爐內(nèi)的反應(yīng)狀態(tài)，有效預(yù)防噴濺和返干等生產(chǎn)問題，從而顯著節(jié)約氧氣及能量消耗，實(shí)現(xiàn)整個煉鋼流程的優(yōu)化。

（2）煤氣回收

轉(zhuǎn)爐煤氣是煉鋼過程中產(chǎn)生的一種二次能源，其主要可燃成分為CO，需通過在風(fēng)機(jī)與鐘形閥之間實(shí)時(shí)監(jiān)測CO與O2的濃度，來實(shí)現(xiàn)其有效回收或安全放散。

（3）安全監(jiān)測

由于轉(zhuǎn)爐煤氣中CO含量高達(dá)45%~60%，為確保回收安全，其氧氣含量需要嚴(yán)格控制在2%以內(nèi)，因此O?監(jiān)測點(diǎn)通常設(shè)置在煤氣柜入口處。

四、 解決方案

四方儀器依托先進(jìn)的氣體傳感器技術(shù)與深厚的工業(yè)監(jiān)測設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，專為轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝設(shè)計(jì)出一套集成多類氣體傳感技術(shù)的氣體監(jiān)測解決方案。該方案能夠?qū)崟r(shí)分析冶煉過程中的氣體組分及熱值變化，從而迅速判斷工藝狀態(tài)，不僅有助于降低生產(chǎn)成本、提升鋼材質(zhì)量，也為安全生產(chǎn)提供了可靠保障。

五、應(yīng)用案例