CN103160640B - 一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，属于炼钢技术领域。技术方案是：利用激光气体分析仪检测转炉烟气成分，并结合吹氧以及加入辅料数据，将其传输入炉渣成分检测计算机系统当中，通过动态计算，得出当前时刻炉渣中的锰、磷、硫含量，并利用投弹式副枪设备对结果进行修正，最终精确得到炉渣中的锰、磷、硫含量。本发明优点和效果：将计算结果在用户界面连续显示，指导转炉炼钢操作工炼钢生产，提高钢水质量。

Description

一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法

技术领域

本发明涉及一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，属于炼钢技术领域。

背景技术

转炉炼钢是对兑入转炉的铁水和废钢等原料，采用通过氧枪连续吹氧和加入散装料的方式，降低原料中的碳含量、提升原料温度、去除原料中的磷、硫有害元素，调节原料中的锰等有益元素的过程。在现代化转炉冶炼过程中，炼钢的关键是炼渣，在炼钢过程中调配出锰、磷、硫等元素成分合格的炉渣，是能否最大限度的满足钢、渣成份分配热力学条件，并最终能否冶炼出合格钢水的关键。背景技术检测炉渣中锰、磷、硫成分，主要是通过人工在倒炉期间取渣样，并借助化学仪器检测来完成。背景技术的缺点是：(1)检测周期比较长，得出的结果比较滞后；(2)由于该过程必须要在转炉停吹后进行，因此无法进行生产过程中检测；因此现场操作人员无法根据检测结果在生产过程中及时调整炉渣成分。

发明内容

本发明目的是提供一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，实时利用激光气体分析仪检测转炉烟气成分和监控加料、吹氧情况，动态判断出炉渣中锰、磷、硫含量，并利用投弹式副枪设备进行结果修正，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，利用激光气体分析仪检测转炉烟气成分，并结合吹氧以及加入辅料数据，将其传输入炉渣成分检测计算机系统当中，通过动态计算，得出当前时刻炉渣中的锰、磷、硫含量，并利用投弹式副枪设备对结果进行修正，最终精确得到炉渣中的锰、磷、硫含量。

具体步骤如下：

(1)安装激光气体分析仪，进行炉气成分分析，激光气体分析仪直接插入转炉烟道内：

(2)在转炉合金料仓平台上，靠近转炉炉口位置的下料口管道附近，安装投弹式副枪设备；

(3)开始模型计算

1)首先将模型计算所需的初始条件数据输入计算机系统，以供模型计算；输入的初始数据有：炉龄t_Bof、铁水装入量W_iron、废钢装入量W_S、铁水温度T_iron、铁水中的碳含量C_iron、铁水中的锰含量Mn_iron、铁水中的磷含量P_iron、铁水中的硫含量S_iron；

2)实时将激光气体分析仪检测到的CO、CO₂含量和现场流量计检测到的炉气流量数据传输入炉渣成分检测计算机系统中的钢水碳含量计算模型，计算出当前时刻的钢水中的碳含量，钢水碳含量计算模型如下：

(1)脱碳速度计算模型：

V_C＝12/22.4×Q_gas×(CO+CO₂)

式中，V_C为当前时刻的脱碳速度，kg/s；Q_gas为当前时刻烟气流量，m³/s；CO和CO₂为当前时刻烟气中的CO和CO₂体积百分含量，％；

(2)冶炼过程中钢水碳含量连续计算模型：

$C\left(t\right)=(C_{\mathrm{ini}}-{\∫}_0^t{V}_C\mathrm{dt})/W_{\mathrm{steel}}$

式中，C(t)为t时刻转炉钢水中的碳含量，％；为从0到t时刻对脱碳速度的积分，kg；C_ini＝(W_iron-slag_HM)×C_iron+W_S×C_S+W_PI×C_PI；W_steel＝a₀×(W_iron+W_S+W_PI)；C_ini为熔池初始条件下的总碳量，kg；W_iron为加入铁水重量，kg；slag_HM为铁水含渣量，kg；C_iron为铁水碳含量，％；W_S为加入废钢重量，kg；C_S为废钢的碳含量，％；W_PI为加入生铁块重量，kg；C_PI为生铁的含碳量，％；W_steel为熔池内钢水重量，kg；a₀为原料烧损系数，依据经验取值范围在0.90～0.96之间；上述钢水碳含量连续计算公式使用条件为：从冶炼开始至冶炼到第800秒无条件使用，或从冶炼开始超过800秒且脱碳速度V_C大于或等于碳氧平衡点V_CO时使用；

(3)冶炼终点钢水碳含量矫正模型：

①C＝0.063591-0.069852×V_C+0.037987×V_C ²+0.002055×V_C ³

式中，C为矫正后的碳含量，％。该式使用条件：当冶炼时间超过800秒且脱碳速度V_C小于碳氧平衡点V_CO并且大于铁氧平衡点V_FeO；

② $C=0.022114\×e^{(0.619520\×V_C)}$

式中，C为矫正后的碳含量，％；e为自然指数函数。该式使用条件：当冶炼时间超过800秒且脱碳速度V_C小于或等于铁氧平衡点V_FeO；

碳氧平衡点V_CO取值范围3.8～4.5，铁氧平衡点V_FeO取值范围1.5～2.2。

上述数学模型计算由计算机完成，炉渣成分检测计算机系统自动采集炉气分析数据，综合其它工艺参数，首先计算脱碳速度和判断当前的冶炼时间，然后依据该条件，选择使用满足条件的钢水碳含量公式，得出钢水中的碳含量；

3)根据当前时刻钢水碳含量计算结果以及检测到的现场生产参数，分析出钢水温度；当前时刻钢水温度计算模型如下：

T_steel＝1638.758-0.002×t_Bof-0.064×W_iron+0.049×t_O2+0.003×Q_O2+0.004×W_lime+3.69E-4×W_qinDolo-0.004×W_ore-0.003×W_FeoBall-0.003×W_sinore-1.87E-4×W_slag-0.833×_Csteel

式中：t_Bof为本次生产的炉龄；W_iron为装入铁水重量，t；t_O2为当前时刻的供氧时间，s；Q_O2为当前时刻的供氧总量，m³；W_lime为当前时刻石灰的总加入量，kg；W_qinDolo为当前时刻轻烧的总加入量，kg；W_ore为当前时刻矿石的总加入量，kg；W_FeoBall为当前时刻铁皮球的总加入量，kg；W_sinore为当前时刻烧结矿的总加入量，kg；W_slag为当前时刻总渣量，kg；C_steel为当前时刻钢水中的碳含量，％×100：

4)实时将计算好的当前时刻钢水碳含量、钢水温度以及现场监控得到的工艺数据输入计算机系统中，计算出钢水中的锰、磷、硫含量；计算模型如下：

(1)当前时刻钢水中锰含量计算模型

Mn_steel＝-31.018-0.0057×W_iron+0.011×T_iron-0.011×t_O2+0.026×T_steel-0.000158×W_qinDolo-0.001×W_sinore-0.00005872×W_slag+0.212×C_steel

式中：Mn_steel为当前时刻钢水中的锰含量，％×100；W_iron为装入铁水重量，t；T_iron为铁水温度，℃；t_O2为当前时刻的供氧时间，s；T_steel为当前时刻钢水温度，℃；W_qinDolo为当前时刻轻烧的总加入量，kg；W_sinore为当前时刻烧结矿总加入量，kg；W_slag为当前时刻总渣量，kg；C_steel为当前时刻钢水中的碳含量，％×100；

(2)当前时刻钢水中磷含量计算模型

P_steel＝-143.766+0.017×T_iron-0.01×t_O2+0.087×T_steel-0.001×W_qinDolo-0.001×W_sinore-0.0001176×W_slag+0.356×C_steel

式中：P_steel为当前时刻钢水中的磷含量，％×1000；T_iron为铁水温度，℃；t_O2为供氧时间，s；T_steel为当前时刻钢水温度，℃；W_qinDolo为当前时刻轻烧的总加入量，kg；W_sinore为当前时刻烧结矿总加入量，kg；W_slag为当前时刻总渣量，kg；C_steel为当前时刻钢水中的碳含量，％×100；

(3)当前时刻钢水中硫含量计算模型

S_steel＝94.597+0.212×W_iron-0.027×T_iron-0.032×T_steel-0.002×W_lime-0.003×W_dolo+0.001×W_ore+0.001×W_FeOBall-2.23E-5×W_slag-0.232×C_steel

式中：S_steel为当前时刻钢水中的硫含量，％×1000；W_iron为装入铁水重量，t；T_iron为铁水温度，℃；T_steel为当前时刻钢水温度，℃；W_lime为当前时刻石灰的总加入量，kg；W_dolo为当前时刻白云石的总加入量，kg；W_ore为当前时刻矿石的总加入量，kg；W_FeOBall为当前时刻铁皮球的总加入量，kg；W_slag为当前时刻总渣量，kg；C_steel为当前时刻钢水中的碳含量，％×100；

(4)利用投弹式副枪设备，校准钢水中的锰、磷、硫含量；

投弹式副枪设备在线测量出当前时刻钢水中的碳含量和钢水温度，通过在冶炼过程中使用投弹式副枪设备，并将该设备的检测数据传输入炉渣成分检测计算机系统中，修正以上锰、磷、硫计算模型中T_steel和C_steel数据，得到更加准确的计算结果；

1)实时将Mn_steel、P_steel、S_steel结果传输入计算机系统中，计算出当前时刻炉渣中锰、磷、硫的含量；

(1)炉渣中锰含量计算模型

Mn_slag＝[Mn_iron×W_iron×1000-Mn_steel×(W_iron+W_S)×10]/W_slag

式中：Mn_slag为当前时刻炉渣中的锰含量，％；Mn_iron为铁水中的锰含量，％；W_iron为铁水重量，t；W_S为废钢重量，t；Mn_steel为当前时刻钢水中的锰含量，％×100；W_slag为炉渣重量，kg；

(2)炉渣中磷含量计算模型

P_slag＝[P_iron×W_iron×1000-P_steel×(W_iron+W_S)]/W_slag

式中：P_slag为当前时刻炉渣中的磷含量，％；P_iron为铁水中的磷含量，％；W_iron为铁水重量，t；W_S为废钢重量，t；P_steel为当前时刻钢水中的磷含量，％×1000；W_slag为炉渣重量，kg；

(3)炉渣中硫含量计算模型

S_slag＝[S_iron×W_iron×1000-S_steel×(W_iron+W_S)]/W_slag

式中：S_slag为当前时刻炉渣中的硫含量，％；S_iron为铁水中的硫含量，％；W_iron为铁水重量，t；W_S为废钢重量，t；S_steel为当前时刻钢水中的硫含量，％×1000；W_slag为炉渣重量，kg；

上述数学模型计算均由计算机完成，炉渣成分检测计算机系统自动采集炉气分析数据以及投弹副枪设备数据，最终得出炉渣中锰、磷、硫数据，并将计算结果在用户界面连续显示，指导转炉炼钢操作工炼钢生产，提高钢水质量。

所述的激光气体分析仪为直插式激光气体分析仪，采用RS485\Bluetooth\RS232\GPRS方式与炉渣成分检测计算机系统通讯，数据采集周期可设定为1秒。

所述的直插式激光气体分析仪，包括激光信号发射器和激光信号接受器两部分，直接安装在转炉的烟气系统的烟道上，激光信号发射器发射激光信号穿过转炉烟道后被激光信号接受器接受，对转炉烟气成分进行分析，并通过数据接口输出烟气成分CO和CO2。

所述的投弹式副枪设备包括检测仪表、弹箱、机械投弹拉杆和数据线路，在转炉合金料仓平台上，选择靠近转炉炉口位置的下料口管道附近安装弹箱、机械投弹拉杆；检测仪表安装在转炉平台上，通过数据线远程连接。

弹头结构为100mm×80mm圆柱体上加40mm高圆锥体，金属结构，头部安装检测元件，尾部带连接数据线路，弹头安装在长500mm，直径104mm的圆型弹桶内；弹箱与投弹拉杆连接，装满可放24颗检测弹桶；在下料口管道对应投弹拉杆的位置进行“打孔”，并安装氮封装置，孔直径200mm。投弹时，启动机械投弹拉杆自动上弹，弹头从弹桶内弹出从下料管道的开孔处进入下料管道内，随后坠入转炉炉内，约7秒后，检测的数据通过尾部的数据线路传送到检测仪表，并通过网络传输到炉渣成分检测计算机系统，弹头尾部数据线约10米，为一次性使用，使用寿命约15秒，15秒后自动烧毁。一次投弹完成后，投弹拉杆自动复位。

本发明优点和效果：实时利用激光气体分析仪检测转炉烟气成分和监控加料、吹氧情况，炉渣成分检测计算机系统动态判断出炉渣中锰、磷、硫含量，并利用投弹式副枪设备进行结果修正，最终得出炉渣中锰、磷、硫数据，并将计算结果在用户界面连续显示，指导转炉炼钢操作工炼钢生产，提高钢水质量。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

实例一：

120吨转炉炼钢生产，当前炉龄9320炉，铁水W_iron加入117t，废钢W_s加入4t，铁水温度T_iorn1282℃，铁水碳含量C_iron4.1541％，铁水锰含量Mn_iron0.213％，铁水磷含量P_iron0.1136％，铁水硫含量S_iron0.0298％。生产过程如下：当前已吹氧976s，供氧量6422m³，已加入石灰W_lime2724kg，轻烧W_qinDolo2030kg，白云石W_dolo0kg，矿石W_ore0kg，铁皮球W_FeOBall0kg，烧结矿W_sinore4480kg，总渣量W_slag9234kg。吹炼过程中利用直插式激光气体分析仪对炉气中的CO、CO2成分进行连续检测，并利用投弹式副枪设备进行校准检测得到当前时刻钢水碳含量C_steel为0.08％，钢水温度为1659℃。利用以上数据通过炉渣成分检测计算机系统分析，得出当前时刻钢水中的锰含量为5.166(％×100)，磷含量为7.8531(％×1000)，硫含量为24.189(％×1000)。最终得出当前时刻炉渣中的锰、磷、硫含量分别为Mn_slag2.022％、P_slag1.336％、S_slag0.061％。

实例二：

120吨转炉炼钢生产，当前炉龄9378炉，铁水W_iron加入113t，废钢W_s加入5.2t，铁水温度T_iorn1350℃，铁水碳含量C_iron4.0712％，铁水锰含量Mn_iron0.253％，铁水磷含量P_iron0.1054％，铁水硫含量S_iron0.0309％。生产过程如下：当前已吹氧997s，供氧量5456m³，已加入石灰W_lime3481kg，轻烧W_qinDolo2021kg，白云石W_dolo286kg，矿石W_ore0kg，铁皮球W_FeOBall510kg，烧结矿W_sinore3691kg，总渣量W_slag9989kg。吹炼过程中利用直插式激光气体分析仪对炉气中的CO、CO2成分进行连续检测，并利用投弹式副枪设备进行校准检测得到当前时刻钢水碳含量C_steel为0.057％，钢水温度为1660℃。利用以上数据通过炉渣成分检测计算机系统分析，得出当前时刻钢水中的锰含量为6.1955(％×100)，磷含量为8.7765(％×1000)，硫含量为20.128(％×1000)。最终得出当前时刻炉渣中的锰、磷、硫含量分别为Mn_slag2.129％、P_slag1.088％、S_slag0.111％。

实例三：

120吨转炉炼钢生产，当前炉龄9459炉，铁水W_iron加入114t，废钢W_s加入6.9t，铁水温度T_iorn1326℃，铁水碳含量C_iron4.7783％，铁水锰含量Mn_iron0.258％，铁水磷含量P_iron0.0917％，铁水硫含量S_iron0.0236％。生产过程如下：当前已吹氧842s，供氧量5201m³，已加入石灰W_lime3637kg，轻烧W_qinDolo2410kg，白云石W_dolo284kg，矿石W_ore0kg，铁皮球W_FeOBall510kg，烧结矿W_sinore2217kg，总渣量W_slag8548kg。吹炼过程中利用直插式激光气体分析仪对炉气中的CO、CO2成分进行连续检测，并利用投弹式副枪设备进行校准检测得到当前时刻钢水碳含量C_steel为0.117％，钢水温度为1674℃。利用以上数据通过炉渣成分检测计算机系统分析，得出当前时刻钢水中的锰含量为10.713(％×100)，磷含量为14.527(％×1000)，硫含量为18.364(％×1000)。最终得出当前时刻炉渣中的锰、磷、硫含量分别为Mn_slag1.926％、P_slag1.017％、S_slag0.055％。

Claims (5)

1.一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，其特征在于：利用激光气体分析仪检测转炉烟气成分，并结合吹氧以及加入辅料数据，将其传输入炉渣成分检测计算机系统当中，通过动态计算，得出当前时刻炉渣中的锰、磷、硫含量，并利用投弹式副枪设备对结果进行修正，最终精确得到炉渣中的锰、磷、硫含量；具体步骤如下：

(1)安装激光气体分析仪，进行炉气成分分析，激光气体分析仪直接插入转炉烟道内；

(2)在转炉合金料仓平台上，靠近转炉炉口位置的下料口管道附近，安装投弹式副枪设备；

(3)开始模型计算：

1)首先将模型计算所需的初始条件数据输入计算机系统，以供模型计算；输入的初始数据有：炉龄t_Bof、铁水装入量W_iron、废钢装入量W_S、铁水温度T_iron、铁水中的碳含量C_iron、铁水中的锰含量Mn_iron、铁水中的磷含量P_iron、铁水中的硫含量S_iron；

2)实时将激光气体分析仪检测到的CO、CO₂含量和现场流量计检测到的炉气流量数据传输入炉渣成分检测计算机系统中的钢水碳含量计算模型，计算出当前时刻的钢水中的碳含量，钢水碳含量计算模型如下：

(1)脱碳速度计算模型：

V_C＝12/22.4×Q_gas×(CO+CO₂)

式中，V_C为当前时刻的脱碳速度，kg/s；Q_gas为当前时刻烟气流量，m³/s；CO和CO₂为当前时刻烟气中的CO和CO₂体积百分含量，％；

(2)冶炼过程中钢水碳含量连续计算模型：

$C\left(t\right)=(C_{\mathrm{ini}}-{\∫}_0^t{V}_C\mathrm{dt})/W_{\mathrm{steel}}$

式中，C(t)为t时刻转炉钢水中的碳含量，％；为从0到t时刻对脱碳速度的积分，kg；C_ini＝(W_iron-slag_HM)×C_iron+W_S×C_S+W_PI×C_PI；W_steel＝a₀×(W_iron+W_S+W_PI)；C_ini为熔池初始条件下的总碳量，kg；W_iron为加入铁水重量，kg；slag_HM为铁水含渣量，kg；C_iron为铁水碳含量，％；W_S为加入废钢重量，kg；C_S为废钢的碳含量，％；W_PI为加入生铁块重量，kg；C_PI为生铁的含碳量，％；W_steel为熔池内钢水重量，kg；α₀为原料烧损系数，依据经验取值范围在0.90～0.96之间；上述钢水碳含量连续计算公式使用条件为：从冶炼开始至冶炼到第800秒无条件使用，或从冶炼开始超过800秒且脱碳速度V_C大于或等于碳氧平衡点V_CO时使用；

(3)冶炼终点钢水碳含量矫正模型：

①C＝0.063591-0.069852×V_C+0.037987×V_C ²+0.002055×V_C ³

式中，C为矫正后的碳含量，％；

该式使用条件：当冶炼时间超过800秒且脱碳速度V_C小于碳氧平衡点V_CO并且大于铁氧平衡点V_FeO；

② $C=0.022114\×e^{(0.619520\×V_C)}$

式中，C为矫正后的碳含量，％；e为自然指数函数；

该式使用条件：当冶炼时间超过800秒且脱碳速度V_C小于或等于铁氧平衡点V_FeO；

碳氧平衡点V_CO取值范围3.8～4.5，铁氧平衡点V_FeO取值范围1.5～2.2；

上述数学模型计算由计算机完成，炉渣成分检测计算机系统自动采集炉气分析数据，综合其它工艺参数，首先计算脱碳速度和判断当前的冶炼时间，然后依据该条件，选择使用满足条件的钢水碳含量公式，得出钢水中的碳含量；

3)根据当前时刻钢水碳含量计算结果以及检测到的现场生产参数，分析出钢水温度；当前时刻钢水温度计算模型如下：

T_steel＝1638.758-0.002×t_Bof-0.064×W_iron+0.049×t_O2+0.003×Q_O2+0.004×W_lime+3.69E-4×W_qinDolo-0.004×W_ore-0.003×W_FeoBall-0.003×W_sinore-1.87E-4×W_slag-0833×C_steel

式中：t_Bof为本次生产的炉龄；W_iron为装入铁水重量，t；t_O2为当前时刻的供氧时间，s；Q_O2为当前时刻的供氧总量，m³；W_lime为当前时刻石灰的总加入量，kg；W_qinDolo为当前时刻轻烧的总加入量，kg；W_ore为当前时刻矿石的总加入量，kg；W_FeoBall为当前时刻铁皮球的总加入量，kg；W_sinore为当前时刻烧结矿的总加入量，kg；W_slag为当前时刻总渣量，kg；C_steel为当前时刻钢水中的碳含量，％×100：

4)实时将计算好的当前时刻钢水碳含量、钢水温度以及现场监控得到的工艺数据输入计算机系统中，计算出钢水中的锰、磷、硫含量；计算模型如下：

(1)当前时刻钢水中锰含量计算模型

Mn_steel＝-31.018-0.057×W_iron+0.011×T_iron-0.011×t_O2+0.026×T_steel-0.000158×W_qinDolo-0.001×W_sinore-0.00005872×W_slag+0.212×C_steel

式中：Mn_steel为当前时刻钢水中的锰含量，％×100；W_iron为装入铁水重量，t；T_iron为铁水温度，℃；t_O2为当前时刻的供氧时间，s；T_steel为当前时刻钢水温度，℃；W_qinDolo为当前时刻轻烧的总加入量，kg；W_sinore为当前时刻烧结矿总加入量，kg；W_slag为当前时刻总渣量，kg；C_steel为当前时刻钢水中的碳含量，％×100；

(2)当前时刻钢水中磷含量计算模型

P_steel＝-143.766+0.017×T_iron-0.01×t_O2+0.087×T_steel-0.001×W_qinDolo-0.001×W_sinore-0.0001176×W_slag+0.356×C_steel

式中：P_steel为当前时刻钢水中的磷含量，％×1000；T_iron为铁水温度，℃；t_O2为供氧时间，s；T_steel为当前时刻钢水温度，℃；W_qinDolo为当前时刻轻烧的总加入量，kg；W_sinore为当前时刻烧结矿总加入量，kg；W_slag为当前时刻总渣量，kg；C_steel为当前时刻钢水中的碳含量，％×100；

(3)当前时刻钢水中硫含量计算模型

S_steel＝94.597+0.212×W_iron-0.027×T_iron-0.032×T_steel-0.002×W_lime-0.003×W_dolo+0.001×W_ore+0.001×W_FeOBall-2.23E-5×W_slag-0.232×C_steel

式中：S_steel为当前时刻钢水中的硫含量，％×1000；W_iron为装入铁水重量，t；T_iron为铁水温度，℃；T_steel为当前时刻钢水温度，℃；W_lime为当前时刻石灰的总加入量，kg；W_dolo为当前时刻白云石的总加入量，kg；W_ore为当前时刻矿石的总加入量，kg；W_FeOBall为当前时刻铁皮球的总加入量，kg；W_slag为当前时刻总渣量，kg；C_steel为当前时刻钢水中的碳含量，％×100；

(4)利用投弹式副枪设备，校准钢水中的锰、磷、硫含量；

投弹式副枪设备在线测量出当前时刻钢水中的碳含量和钢水温度，通过在冶炼过程中使用投弹式副枪设备，并将该设备的检测数据传输入炉渣成分检测计算机系统中，修正以上锰、磷、硫计算模型中T_steel和C_steel数据，得到更加准确的计算结果；

1)实时将Mn_steel、P_steel、S_steel结果传输入计算机系统中，计算出当前时刻炉渣中锰、磷、硫的含量；

(1)炉渣中锰含量计算模型

Mn_slag＝[Mn_iron×W_iron×1000-Mn_steel×(W_iron+W_S)×10]/W_slag

式中：Mn_slag为当前时刻炉渣中的锰含量，％；Mn_iron为铁水中的锰含量，％；W_iron为铁水重量，t；W_S为废钢重量，t；Mn_steel为当前时刻钢水中的锰含量，％×100；W_slag为炉渣重量，kg；

(2)炉渣中磷含量计算模型

P_slag＝[P_iron×W_iron×1000-P_steel×(W_iron+W_S)]/W_slag

式中：P_slag为当前时刻炉渣中的磷含量，％；P_iron为铁水中的磷含量，％；W_iron为铁水重量，t；W_S为废钢重量，t；P_steel为当前时刻钢水中的磷含量，％×1000；W_slag为炉渣重量，kg；

(3)炉渣中硫含量计算模型

S_slag＝[S_iron×W_iron×1000-S_steel×(W_iron+W_S)]/W_slag

式中：S_slag为当前时刻炉渣中的硫含量，％；S_iron为铁水中的硫含量，％；W_iron为铁水重量，t；W_S为废钢重量，t；S_steel为当前时刻钢水中的硫含量，％×1000；W_slag为炉渣重量，kg；

上述数学模型计算均由计算机完成，炉渣成分检测计算机系统自动采集炉气分析数据以及投弹副枪设备数据，最终得出炉渣中锰、磷、硫数据。

2.根据权利要求1所述的一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，其特征在于：所述的激光气体分析仪为直插式激光气体分析仪，采用RS485\Bluetooth\RS232\GPRS方式与炉渣成分检测计算机系统通讯，数据采集周期可设定为1秒。

3.根据权利要求1或2所述的一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，其特征在于：所述的直插式激光气体分析仪，包括激光信号发射器和激光信号接受器两部分，直接安装在转炉的烟气系统的烟道上，激光信号发射器发射激光信号穿过转炉烟道后被激光信号接受器接受，对转炉烟气成分进行分析，并通过数据接口输出烟气成分CO和CO2。

4.根据权利要求1或2所述的一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，其特征在于：所述的投弹式副枪设备包括检测仪表、弹箱、机械投弹拉杆和数据线路，在转炉合金料仓平台上，靠近转炉炉口位置附近安装弹箱、机械投弹拉杆；检测仪表安装在转炉平台上，通过数据线远程连接。

5.根据权利要求4所述的一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，其特征在于：弹头结构为100mm×80mm圆柱体上加40mm高圆锥体，金属结构，头部安装检测元件，尾部带连接数据线路，检测的数据通过尾部的数据线路传送到检测仪表，并通过网络传输到炉渣成分检测计算机系统。