在转炉冶炼过程中,熔池内的化学反应在1300～1600℃高温下激烈进行,炉内烟尘量很大,直接观察或测量炉内的信息均较困难。但因炉气成分的变化遵守一定的规律.能间接地反应出熔池冶炼的状况,故可根据其初步定性判断诸如返干、喷溅、漏水等异常现象。若将其再结合强有力的数学模型,不但可对冶炼终点定量预报,而且在积累经验和找出合理工艺参数后,还可对冶炼过程进行在线监控。因此,研究炉气成分在冶炼过程中的变化规律,是把炉气分析技术应用到转炉冶炼过程的理论基础。掌握这些规律对于实现转炉全程动态控制,无论是理论计算还是现场操作,都具有重要的指导意义。
形成过程
在转炉冶炼过程中，从炉气管道排出的气相产物主要为脱碳反应产生的CO和CO2气体。脱碳反应生成的CO在炉内二次燃烧，部分氧化生成CO2，形成主要由N2,CO,CO2,Ar(N2,Ar主要来源于底吹气体)组成的转炉一次炉气。当其上升至炉口与烟罩衔接处时.其中未燃烧的CO与从烟罩口吸入部分空气中的O2进行炉外二次燃烧.再有部分CO氧化生成CO2，加上底吹气体.形成含有CO，CO2，N2，Ar，O2，H2等混合气体的转炉最终炉气，最后进入转炉煤气回收净化系统，交给后续工序处理。
变化规律
在转炉冶炼过程中，由于物理化学反应不会自发地生成N2和Ar，所以炉气中的N2和Ar在没有底吹N2和Ar的情况下，全部来源于从炉口吸入的空气和氧枪插入口及加料口处的氮封。这样，在吹炼的零时刻，熔池中尚未发生化学反应时，炉气中的N2即为空气中N2;随着反应的进行，生成的CO和CO2对N2有“稀释”作用.炉气中N2下降。在整个吹炼过程中，排气系统的抽气量基本为一常数(抽风机转速基本不变)。所以，当生成的烟气量少时，从炉口吸入的空气量就增大，N2和Ar值增高。在冶炼中期.生成的烟气量最大时，N2和Ar值最低;在冶炼末期，生成的烟气量减少，N2和Ar值再次升高。当有底吹N2和氮封时，炉气中N2，Ar值的变化见图2(由于质谱仪处理每组检测数据的时间间隔为3s，故图中横坐标单位刻度代表3s)。在本钢2号转炉上成功取得300炉次完整的炉气数据，为说明在冶炼过程中每一炉气成分变化的一般性规律及其特征。
CO和CO2的变化规律
在冶炼初期，由于受冶炼条件的限制，碳未被大量的氧化，所以炉气中CO和CO2就物质量而言并不多，但增长很快。2～3min后脱碳条件趋于成熟，碳便开始大量氧化，炉气中CO和CO2值随即迅速升高。在冶炼中期脱碳速度相对稳定情况下，CO和CO2变化较为平缓。在冶炼末期，由于熔池中碳值急剧下降，且从炉口吸入的空气量增加，二次燃烧充分，CO值大幅度下降，CO2比CO的物质量要多，但由于吸入空气而"稀释”的缘故，其摩尔百分比仍呈下降趋势。