·312· 北京科技大学学报 1996年No.4 2气相定碳的数学模型 气相定碳的方法是基于物料平衡原理.人炉料中含碳量是已知的，主要由炉气带走排 除.如果可以快速准确地计量入炉料及气体等排除物，便可由物料平衡获得炉内剩余碳量. 2.1炉气量计算 炉气流量是以吹人的氩气流量及质谱仪分析提供的氩气含量为基础计算得到的.因为 是常压下吹炼，还需考虑带人的空气所施加的影响， 根据氩气和氮气的物料平衡原理，可以推导出计算炉气流量的公式： 卫，=（但，×中A1+24×中A4)/A-k×中A2) (1) 式中k为与环境有关的常数；Q1为吹炼产生的炉气流量，m/mim；Q,为示踪气体的氩气流 量，m3/min;Q,为氧气流量，m3/min;中为质谱仪分析炉气的氩气含量，%：中为空 气中的氩气含量，%；中A为瓶装氩气中氩气含量，%；中A4为瓶装氧气中氩气含量，%. 2.2脱碳量的计算 脱碳量是由炉气流量和炉气中的C0和CO,含量而确定的. C0流量：9co01×9oC0流量：9o2Q,×9c0, 平均1min脱掉的碳量：W。-(qcot9co)×12/22.4,kg/min 吹炼1min后的脱碳量：We(9co+9co2）×(1222.4)d,Wc2,(coco)×(12/22.4)d 则吹炼到t时刻熔池中的含碳量：Wc(W,×Wco-W。)[W,1-r刃 式中：中co为炉气中C0含量，%；co2为炉气中C0,含量，%；r为钢水在吹炼tmin后的损失 率，%；W为开吹时钢水质量，kg;w©0为开吹时钢水中含碳量，%. 质谱仪可连续分析炉气中的各种成分并传送给计算机，其他有关的参数也易于被计算 机获得，因此可以利用计算机在线检测钢水中含碳量的变化并预测终点的到达. 3结果与讨论 3.1滞后时间(c)的获得 试验的滞后时间是指炉气从炉口到达质谱仪被分析并由计算机显示出数据的时间间隔. 确定滞后时间是采用向抽气管道吹入示踪气体氩气观察分析值突变的方法， 滞后时间由3部分组成：由炉内到取气点的时间，从取气点到质谱仪的时间和质谱仪响 应时间.一般说来，质谱仪的响应时间是一定的.所以尽管影响滞后时间的因素很多，但分 析认为，抽气和取气泵能力及取气管径是最重要的影响因素.利用正交设计，别除一些方案， 对余下的10种进行实验，确定具有最小x值的方案. 由实验结果得知，抽气管径对τ的影响较大.管道细，样气到达质谱仪分析室的时间就 短，因而τ值也就小.就取气泵和抽气风机来讲，二者应匹配.由于t的影响，质谱仪起初分 析出的氩气值不变或变化很小，当到达π值后，其值陡增（图1）.北 京 科 技 大 学 学 报 年 气相 定碳的数学模型 气 相 定 碳 的方 法 是 基 于 物 料 平 衡 原 理 人 炉 料 中含 碳 量 是 已 知 的 ， 主要 由炉 气 带 走 排 除 如 果 可 以 快 速 准确 地计量 人 炉料 及 气体等排 除物 ， 便 可 由物料 平 衡获得 炉 内剩 余碳 量 炉气量计 算 炉 气 流 量 是 以 吹人 的 氢 气 流量 及 质 谱 仪 分 析 提 供 的氢 气 含 量 为基 础 计算 得 到 的 因为 是 常压 下 吹炼 ， 还 需 考 虑 带人 的空 气 所 施 加 的影 响 根 据氢气和 氮 气 的物 料 平衡 原理 ， 可 以 推 导 出计算 炉 气流 量 的公 式 ，一 砂 势’ 势、 一 劝 式 中 为 与环 境 有 关 的 常 数 为 吹炼 产 生 的 炉 气流 量 ， 为示 踪 气体的氢气流 量 ， ， 为 氧 气 流 量 ， ， 劝 为质谱 仪分 析炉 气 的氢气含 量 ， 势 为空 气 中的氢 气含量 ， 劝 、 为瓶 装 氢气 中氮气含 量 ， 势 为瓶 装 氧气 中氢气含量 ， 脱碳量 的计 算 脱碳 量 是 由炉气 流量 和 炉 气 中的 和 含量 而 确 定 的 · 流 量 。 犷。 势 。 ， 流量 。 一 势 平 均 脱 掉 的碳量 巩 一 。 。 ， 吹炼 后 的脱碳 量 吸 一 。 。 。 ‘ · ， 毗 一 ， 劝 。 坤 。 ‘ · 则 吹炼 到 时刻熔 池 中的含碳量 厂 巩 ‘ 。 一 毗 〔巩 一 式 中之 势 为炉 气 中 含 量 ， 劝 为炉气 中 含量 ， 为钢 水在 吹炼 后 的损失 率 ， 叽为开 吹 时钢 水质 量 ， 。 为开 吹 时钢水 中含碳量 ， 质 谱 仪 可 连 续分 析 炉 气 中 的各 种 成 分 并 传 送 给计算 机 ， 其 他 有 关 的参数 也 易 于 被 计算 机 获得 因此 可 以利 用 计算 机 在线检 测 钢 水 中含碳 量 的变 化并 预测 终 点 的到 达 结果 与讨论 滞后 时 间 的获得 试 验 的滞 后 时 间是 指 炉 气从 炉 口 到 达 质 谱仪被 分 析并 由计算 机 显示 出数据 的 时 间间隔 确 定 滞 后 时 间是 采 用 向抽气管道 吹人 示 踪 气体氖气观 察分析值 突变 的方 法 滞后 时 间 由 部 分 组 成 由炉 内到 取气 点 的时 间 ， 从取气 点到 质谱仪 的 时 间和 质谱仪响 应 时 间 一 般 说来 ， 质 谱 仪 的 响应 时 间是 一 定 的 所 以尽 管 影 响滞 后 时 间 的 因 素很 多 ， 但分 析 认 为 ， 抽 气和 取 气泵 能力 及 取 气管径是 最 重要 的影 响 因素 利 用 正 交设计 ， 剔 除一 些方 案 ， 对余下 的 种 进行 实 验 ， 确 定具 有 最 小 值 的方 案 由实验 结果 得 知 ， 抽 气 管径 对 的影 响较大 管道 细 ， 样 气到 达 质谱仪分 析室 的时间就 短 ， 因而 值 也 就 小 就 取气 泵 和抽 气风机来讲 ， 二 者 应 匹 配 由于 的影 响 ， 质谱仪起初分 析 出的氢 气值 不变 或变 化 很 小 当到 达 值后 ， 其值 陡增 图