钢铁冶金过程气体监测方案（二）—炼钢篇

一、背景概述

钢铁生产涵盖从炼铁到钢材成品出厂的全过程，主要包括炼铁、炼钢、铸造和轧钢四个核心环节。其中，炼钢作为关键流程，尤其以转炉炼钢为代表，涉及复杂的热平衡与化学反应体系。该过程会产生包括CO、CO2、O2和H2等在内的多种气体，成分复杂。通过对这些气体组分进行在线监测，可以实时反映炉内反应状态，提升转炉煤气回收效率，有效预防喷溅、返干等生产问题，减少不必要的补吹操作，从而保障炼钢过程的稳定与高效。

二、工艺简介

转炉炼钢过程中加入的原材料主要包括铁水、废钢、造渣材料、熔剂、氧气、脱氧剂等。其中，铁水约占金属原料总量的80%，废钢约占20%。操作时，氧气通过氧枪以高压从铁水上方垂直向下吹入，同时造渣材料覆盖在铁水表面，与铁水和氧气发生接触。在氧气和造渣材料的共同作用下，铁水中的硅、锰、硫、磷等杂质元素被氧化去除，从而完成脱碳、脱磷和脱硫等精炼反应。这一氧化过程释放大量热量，促使铁水温度上升，最终使铁水中的各元素含量及温度均达到出钢要求。

氧气顶吹转炉炼钢示意图

三、监测需求

（1）工艺检测

通过对炉内气体成分变化趋势的实时监测，可以快速且准确反映转炉内的反应状态，有效预防喷溅和返干等生产问题，从而显著节约氧气及能量消耗，实现整个炼钢流程的优化。

（2）煤气回收

转炉煤气是炼钢过程中产生的一种二次能源，其主要可燃成分为CO，需通过在风机与钟形阀之间实时监测CO与O2的浓度，来实现其有效回收或安全放散。

（3）安全监测

由于转炉煤气中CO含量高达45%~60%，为确保回收安全，其氧气含量需要严格控制在2%以内，因此O₂监测点通常设置在煤气柜入口处。

四、 解决方案

四方仪器依托先进的气体传感器技术与深厚的工业监测设备开发经验，专为转炉炼钢工艺设计出一套集成多类气体传感技术的气体监测解决方案。该方案能够实时分析冶炼过程中的气体组分及热值变化，从而迅速判断工艺状态，不仅有助于降低生产成本、提升钢材质量，也为安全生产提供了可靠保障。

五、应用案例