摘要：炉外精炼已经成为现代化炼钢的重要组成部分，是它生产纯净钢保证连铸顺利进行的重要手段。而钢包底吹氩技术是精炼的一个重要环节，能有效的均匀钢水温度和成分，去除有害气体和夹杂物，改善钢液质量而被广泛应用。ZH200系列Ar/N₂-Smart®SYS钢包底吹智能控制系统基于国外进口设备基础研发，完全替代同类进口设备，产品远销国外多个大型钢铁企业。

1. 工艺原理

在钢包底吹氩过程中，大颗粒夹杂、脱氧产物在流经顶渣下部区域时传递进入顶渣，加速钢、渣之间的物质传递，利于钢液的脱氧、脱硫反应的进行。同时溶解在钢液中的有害气体【N】、【H】不断地向氩气泡中扩散，直到最后随氩气泡上浮溢出钢液而被去除。钢包底吹氩技术从动力学来看，氩气上浮会产生“气泡泵效应"，会对钢液起到搅拌的作用，这样不仅提供了夹杂物颗粒碰撞被吸附上浮的机会，而且提高熔池成分和温度的均匀性。

但是，在钢包底吹氩过程中，由于被控对象的非线性、数学模型的不确定性及系统工作的剧烈变化等因素，采用常规的控制方法已不能适应当前精品钢生产的形势。

2. 系统功能

均匀成分钢液：钢水进入钢包以后，金属、炉渣、包衬、合金元素之间的化学反应仍继续进行。钢包中的这些反应使钢的不均匀性增大，通过吹氩搅拌，可使钢液成分趋向均匀。

均匀温度： 钢包内的钢液存在着一定的温度梯度，温度梯度随留钢时间的延长而增大(与出钢前的包衬温度有关)。钢包吹氩以后，由于氩气的搅拌作用，使温度梯度减小。吹氩前期一般会有较小的温降，主要是由于包内钢液循环，温度梯度减小，温度趋于均匀的结果，吹氩本身造成的温降是很小的。

加速传质：精炼过程中吹氩可加速传质，促进钢渣反应，有利于脱氧脱硫和熔渣吸收夹杂。

加强传热：在具有加热功能的精炼过程中，吹氩有利于加强对流传热，提高加热升温速度和热利用率，加速熔化渣料和合金料。

改善钢水浇注性：钢包吹氩可改善钢液的流动性，减轻或预防浇注中的水口结瘤，改善浇注状况。

排除夹杂：氩气气泡在上升过程中，可吸附携带夹杂物加入熔渣。由于氩气泡的气洗作用，使钢液中的【N】、【H】含量降低，进一步脱除钢中的【O】，提高脱氧剂和合金元素的收得率。

改善精炼炉内气氛：对于带有密封炉盖的LF炉精炼过程，底吹氩气泡逸出熔渣面后进入钢液面与炉盖之间的炉内密封空间，氩气属惰性气体，它和电极与熔渣反应产生的CO气体一起增强了炉内的还原气氛，还可形成炉内微正压，防止炉渣吸氧和钢液的二次氧化。

3. 工作模式

ZH200系列Ar/N₂-Smart®SYS钢包底吹智能控制系统为了保证钢包底吹氩系统效果，有效的均匀钢水温度和成分，去除有害气体和夹杂物，改善钢液质量，结合透气砖最佳流量范围和位置布置 , 优化供气模式，制定出强吹模式、精炼模式、软搅拌模式以及氮氩切换模式（根据用户钢种需要）等。

ZH200系列Ar/N₂-Smart® SYS钢包底吹智能控制系统主要由以下单元构成：

✔ 过滤减压单元    ✔ PID调节单元    

✔ 旁路强吹控制单元    ✔ 质量流量检测控制单元    

✔ 压力及负压检测单元    ✔ 数据集中采集系统    

✔ 智能控制单元     ✔ 阀柜（仪电一体式）    

✔ 人机界面单元    

4. 客户反馈

ZH200系列Ar/N₂-Smart® SYS钢包底吹智能控制系统基于国外进口设备研发，采用多模式供气系统数学模型，可结合透气砖最佳流量范围和位置布置 , 采用PID控制和模糊控制来整定吹氩流量，实时性好，反应迅速、界面友好。使用该控制系统，在生产实绩中可有效的均匀钢水温度和成分，去除有害气体和夹杂物，改善钢液质量，达到理想的搅拌效果，且不易发生卷渣现象。

张家港众恒机电有限公司在冶金自动化系统集成、机电一体化开发成套、非标设备研发制造、工程施工和技术服务外包等行业，长期与沙钢、宝钢、浦项等国内各大钢厂及上海宝信、中冶南方、金自天正等开展业务合作，实现了双方共赢。