碱性氧气转炉（BOF）中渣泡沫的行为直接影响炼钢过程的化学反应速率、热效率和碳排放水平。然而，过高的泡沫高度可能导致溢渣（slopping），威胁操作安全和设备寿命。因此，精确控制渣泡沫高度是优化BOF工艺的重要研究方向。
现有的声学监测系统已用于预测渣溢出事件，但其在准确性和重复性方面仍存在显著不足，尤其缺乏针对不同频率和泡沫配置下声衰减特性的系统性研究。此外，如何将工业监测频率范围与泡沫高度变化的敏感性优化结合，仍是一个未完全解决的难题。
最近，斯威本科技大学（Swinburne University of Technology）的Jason Heenatimulla博士及其团队通过冷态物理建模技术，深入研究了泡沫高度对声信号衰减的影响。这项研究使用了一个直径300 mm、高770 mm的圆柱形装置，通过生成小气泡（直径0.4–0.75 mm）和大气泡（直径3–8 mm）的泡沫样本，对声信号在频率范围201–1801 Hz的衰减行为进行了分析。
研究发现，小气泡泡沫比大气泡泡沫具有更高的衰减系数，且频率高于1000 Hz的声信号对泡沫高度变化更为敏感。基于这些结果，团队建议采用窄频带高频信号（例如1009 Hz及以上），以提高工业BOF声学监测系统对渣泡沫高度的测量精度。这一研究为优化钢铁冶炼工艺提供了理论支持。
相关研究成果以“Attenuation of sound signals in foams for the basic oxygen furnace using physical modelling techniques”为题目发表于Ironmaking & Steelmaking期刊2024年第51卷第10期。论文作者为：Jason Heenatimulla*, Geoffrey Brooks, Michelle Dunn, David Sly, Rod Snashall, Wang Leung。
研究结果与结论：
声信号的衰减与泡沫高度呈线性关系，小气泡泡沫的衰减系数显著高于大气泡泡沫；
高频信号（>1000 Hz）的衰减对泡沫高度变化更为敏感，其中1801 Hz的信号在250 mm泡沫高度内的衰减幅度达61 dB SPL；
高频信号能够更好地预测泡沫高度，但需要优化工业系统的频率范围以避免衰减系数波动；
提出未来需要研究在BOF冷态模型中引入顶吹氧枪的影响，并结合动态渣化学特性以进一步优化声学监测技术。
该论文中共有图片12张、表格1个，部分图片和表格如下：
图1. 实验装置生成泡沫的实验台
图2. 用于生成大气泡和小气泡配置的装置
图3. 放置于声校准器内的测量麦克风
图4. 在冷态模型装置中通过声源播放的声学频率响应
图5. 大气泡配置和小气泡配置的图像
图6. 声学测量（dB SPL）随泡沫高度（cm）的变化（401 Hz）
图7. 声学测量（dB SPL）随泡沫高度（cm）的变化（1009 Hz）
图8. 声学测量（dB SPL）随泡沫高度（cm）的变化（1601 Hz）
图9. 声学测量（dB SPL）随泡沫高度（cm）的变化（1801 Hz）
图10. 声信号衰减系数随频率脉冲变化的函数
图11. 大气泡泡沫的声信号幅度首次与第五次记录的百分比变化
图12. 小气泡泡沫的声信号幅度首次与第五次记录的百分比变化
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