Matlab转炉末段光谱与碳含量模型研究(2)
1.2 转炉炼钢的工艺流程及要求
瑞典人罗伯特•杜勒首先进行了氧气顶吹转炉炼钢的试验，并获得了成功。1952年奥地利的林茨城(Linz)和多纳文兹城(Donawitz)先后建成了30吨的氧气顶吹转炉车间并投入生产，所以此法也称为LD法。美国称为BOF法 【5】（Basic Oxygen Furnace）或BOP法，如1.1所示。 BOF法
氧气是BOF法的氧化剂。
把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。转炉是转炉炼钢炼钢主要场所。
转炉炼钢的主原料——铁水中含有4%左右的碳，远高于钢种的要求，因此脱碳是转炉炼钢的主要任务之一，也是目前困扰炼钢行业效益的根源。
转炉中的脱碳反应主要是间接氧化：(FeO)+[C]={CO}+Fe。这是一个吸热反应，因此，熔池温度升高至1500℃左右后脱碳反应方能激烈进行。在氧气射流的作用区，还会发生碳的直接氧化：1/2{O2}+[C]={CO}，它是强放热反应，故而，碳是转炉炼钢的主要热源之一。 复吹转炉底吹CO2气体时，CO2也会参与碳的氧化：{CO2}+[C]=2{CO}，因此会强化炉内的脱碳反应。
炼钢上面对于C含量的传统调节方法大致有两种，第一是拉碳法。终点碳：钢种规格-合金增碳量。冶炼中高碳钢时，将钢液的含碳量脱至高于出钢要求0.2%～0.4%时停吹，取样、测温后，再按分析结果进行适当补吹的控制方式称为高拉补吹法。
其次是增碳法，它的定义是：吹炼平均含碳量大于0.08%的钢种时，一律将钢液的碳脱至0.05%～0.06%时停吹,出钢时包内增碳至钢种规格要求的操作方法叫做增碳法[6]。 终点碳：0.05%～0.06%。
采用拉碳法的关键在于，吹炼过程中及时、准确地判断或测定熔池的温度和含碳量努力提高一次命中率。而采用增碳法时，则应寻求含硫低、灰分少和干燥的增碳剂[6]。
转炉炼钢的终点是转炉炼钢末期的一个最重要的环节，转炉终点的精确性直接影响到钢铁的质量，它的基本要求是吹炼结束时碳含量和温度要达到一定的要求。目前，副枪和炉气分析仪的使用能大大提高转炉终点的命中率，副枪必须使用在大型转炉上，而高昂的炉气分析仪价格和文护费用使得这种方法只使用在大型的转炉上。上述的传统方法大多是收效甚微的方法，因为这些方法对于能源的利用率、生产成本等方面的要求都非常大，而且不能够较好地达到预期的碳含量，因此我们寻求更为先进更为准确的预测方法。
1.3转炉炼钢终点预测的光学图像法
这是一种新型的非接触测量方法，它通过对炉口的光谱和图像进行分析来预测终点[7]，数据拟合在实验数据处理、经验公式的求算、数学模型的建立等各个领域有广泛的应用，因此利用转炉炼钢过程中的光谱信息和温度信息[7]，使用拟合分析的方法建立终点时利用对炉末温度以及火焰的测控来实现对终点的监测，其中通过光学仪器对末端光的采集、光谱分析、对数据的线性拟合等方法来找到适合的数据规律，以此实现对终点比较精确的预测。其中涉及的软件系统计算机系统、电子称量系统、检测调节系统、逻辑控制系统、显示装置及副枪等功能[8]：
①通过自动化的实行采集、处理、记录工作过程中的各项参数；
②根据模型计算各种生产原料和氧气的量；
③吹炼过程的自动控制，包括静态、动态控制盒全自动控制；
④通过人工控制以及电脑的的帮助得到炼钢过程的基本控制信息，处理过程中的故障；