通过对转炉内各个元素的氧化反应的动力学和热力学分析,建立了基于炉气分析的转炉冶炼过程动态控制数学模型。根据数学模型建立在线预报软件并进行离线模拟。离线模拟结果表明,该软件具有良好的终点命中率,对转炉的实际生产具有指导意义。根据炉内物理化学反应的特点,建立了基于炉气分析的炼钢预报数学模型,模型包括转炉烟气—炉气的校正模块、脱碳速率模块、元素耗氧分析模块、石灰熔化速度模块、渣成分质量模块、熔池钢液温度计算模块、成分和质量计算模块。在烟气—炉气校正模块通过烟气成分中的氮平衡对炉内和烟道中的二次燃烧进行计算,从而得出精确的初始炉气成分,为模型的精确计算提供数据。脱碳速率模块通过校正后的炉气成分计算得出,并根据冶炼不同时期采用不同的脱碳速率计算方法。元素耗氧分析模块通过对转炉内各个氧化反应的具体分析和吉布斯自由能的计算得出各个元素的氧化分配系数。石灰熔化速度模块通过熔渣物质组分计算得出。根据转炉不同时期建立了不同的温度预报模型,在冶炼前期,建立基于热平衡理论的温度预报模型;冶炼中期采用反应平衡理论建立了温度预报模型;冶炼后期重新启用热平衡的温度预报模型,并确定了各种预报模型的切换条件。利用物质平衡建立了碳含量预报模型。采用VB6.0和SQL Sever2000编译预报软件,并进行离线模。离线模拟时通过对烟气信息的分析对非正常炉况进行预报,并分析非正常炉况对模拟准确性的影响。离线模拟结果表明,终点温度预报偏差小于20℃的占84.8%,终点碳预报偏差小于0.02%的占82%;碳含量预报偏差小于0.02%且温度预报偏差小于20℃的炉次双命中率达到73.9%。