在轉爐冶煉過程中,熔池內的化學反應在1300～1600℃高溫下激烈進行,爐內煙塵量很大,直接觀察或測量爐內的信息均較困難。但因爐氣成分的變化遵守一定的規律.能間接地反應出熔池冶煉的狀況,故可根據其初步定性判斷諸如返乾、噴濺、漏水等異常現象。若將其再結合強有力的數學模型,不但可對冶煉終點定量預報,而且在積累經驗和找出合理工藝參數後,還可對冶煉過程進行線上監控。因此,研究爐氣成分在冶煉過程中的變化規律,是把爐氣分析技術套用到轉爐冶煉過程的理論基礎。掌握這些規律對於實現轉爐全程動態控制,無論是理論計算還是現場操作,都具有重要的指導意義。
形成過程
在轉爐冶煉過程中，從爐氣管道排出的氣相產物主要為脫碳反應產生的CO和CO2氣體。脫碳反應生成的CO在爐內二次燃燒，部分氧化生成CO2，形成主要由N2, CO, CO2, Ar( N2, Ar主要來源於底吹氣體)組成的轉爐一次爐氣。當其上升至爐口與煙罩銜接處時.其中未燃燒的CO與從煙罩口吸入部分空氣中的O2進行爐外二次燃燒.再有部分CO氧化生成CO2，加上底吹氣體.形成含有CO，CO2，N2，Ar，O2，H2等混合氣體的轉爐最終爐氣，最後進入轉爐煤氣回收淨化系統，交給後續工序處理。
變化規律
在轉爐冶煉過程中，由於物理化學反應不會自發地生成N2和Ar，所以爐氣中的N2和Ar在沒有底吹N2和Ar的情況下，全部來源於從爐口吸入的空氣和氧槍插入口及加料口處的氮封。這樣，在吹煉的零時刻，熔池中尚未發生化學反應時，爐氣中的N2即為空氣中N2;隨著反應的進行，生成的CO和CO2對N2有“稀釋”作用.爐氣中N2下降。在整個吹煉過程中，排氣系統的抽氣量基本為一常數(抽風機轉速基本不變)。所以，當生成的煙氣量少時，從爐口吸入的空氣量就增大，N2和Ar值增高。在冶煉中期.生成的煙氣量最大時，N2和Ar值最低;在冶煉末期，生成的煙氣量減少，N2和Ar值再次升高。當有底吹N2和氮封時，爐氣中N2， Ar值的變化見圖2(由於質譜儀處理每組檢測數據的時間間隔為3s，故圖中橫坐標單位刻度代表3s)。在本鋼2號轉爐上成功取得300爐次完整的爐氣數據，為說明在冶煉過程中每一爐氣成分變化的一般性規律及其特徵，圖中均對其選取最具代表性的爐次數據。 3.2 CO和CO2的變化規律 在冶煉初期，由於受冶煉條件的限制，碳未被大量的氧化，所以爐氣中CO和CO2就物質量而言並不多，但增長很快。2～ 3 min後脫碳條件趨於成熟，碳便開始大量氧化，爐氣中CO和CO2值隨即迅速升高。在冶煉中期脫碳速度相對穩定情況下，CO和CO2變化較為平緩。在冶煉末期，由於熔池中碳值急劇下降，且從爐口吸入的空氣量增加，二次燃燒充分，CO值大幅度下降，CO2比CO的物質量要多，但由於吸入空氣而"稀釋”的緣故，其摩爾百分比仍呈下降趨勢。
