Анализ и оптимизация технологии выплавки и внепечного рафинирования стали с использованием обобщенной термодинамической модели сталеплавильных процессов

• Автор: Толстолуцкий, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 с.

1; АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЛАВКИ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.1 Роль МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ТЕХНИКЕ

1.2 Классификация математических моделей

1.3 Некоторые математические модели в металлургии

1.3.1 Использование статистических моделей в металлургии

Т.3.2 Кинетические модели в металлургии

1.3.3 Математические модели с использованием принципов

термодинамики необратимых процессов

1.3.4 Равновесная термодинамика и ее применение при моделировании

реальных металлургических процессов (обезуглероживание, десульфурация, дефосфорация и др.)

1А Описание моделей расчета состояний в фазах

1:4.1 Активность компонентов в металлической фазе
1.4.2 Активность компонентов шлаковой фазы
1.4.3 Расчет характеристик компонентов газовой фазы
1.5 Адаптация моделей к реальным сталеплавильным процессам
2 РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
2.1 Формирование системы уравнений
2.1.1 Описание уравнений системы «металл - шлак - газ»
2.1.2 Приведение системы к общему виду
2.2 Метод решения системы уравнений
2.2.1 Расчет равновесия с использованием метода дихотомии
2.2.2 Расчет равновесия методом пошагового приближения
2.2.3 Расчет равновесия методом экспоненциального приближения
2.2.4 Сравнение алгоритмов расчета равновесия в системе «металл
шлак - газовая фаза»
2.3 Разработка метода стабилизации решений
2.4 Создание системы ГИББС для технологических расчетов в металлургии :
2.4:1 Расчет температуры металла и шлака в ходе плавки

2.4.2 Разработка метода адаптации программы ГИББС к реальным условиям плавки;
2.4.3 Общая структура модели ГИББС
3? ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ ПРОГРАММЫ ГИББС
3.1 Расчет кривых раскисления стали
3.2 Примеры моделирования процесса десульфурации стали в различных
УСЛОВИЯХ
3.3 Моделирование процессов обезуглероживания металла
3.3.1 Лабораторные эксперименты
3.3.2 Обезуглероживание в промышленных условиях
3.3.3 Моделирование процесса вакуумно-кислородного рафинирования высоколегированного расплава
3.3.4 Моделирование процесса аргонокислородного рафинирования: высоколегированного расплава
4 АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ НЕКОТОРЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ ГИББС
4.1 Оптимизация технологии обезуглероживания высоколегированного
полупродукта в ДСП
4.2 Аудит технологии рафинирования стали в печи-ковше в условиях ОАО
«НОСТА»
4.2.1' Адаптация системы ГИББС к условиям работы агрегата печь-ковш
на ОАО «НОСТА»
4;2.2 Исследование глубокого рафинирования металла от кислорода и серы с использованием программы ГИББС
4.2.3 Пример использования программы ГИББС для выбора рациональных шлакообразующих материалов при обработке стали в ковше
4.2.4 Рекомендации по оптимизации технологии внепечной обработки стали на ОАО «НОСТА»
4.3 Моделирование процесса окислительной дефосфорации
4.4 Анализ процессов вторичного окисления в ходе непрерывной разливки
4.5 Выбор оптимальной доли природно-легированного хромоникелевого чугуна
в шихте ДСП в зависимости от цен на никель
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК СОБСТВЕННЫХ ПУБЛИКАЦИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ
БЛАГОДАРНОСТИ
шлаке при различных значениях интенсивности перемешивания, полученные путем компьютерного моделирования с использованием приведенного алгоритма.
Рисунок 6 - Влияние интенсивности перемешивания ванны на текущее содержание Ре0бщ
в шлаке.
Таким образом, обсуждая вопрос о способах обеспечения адекватности математических моделей, можно сказать, что «привязка» к реальному агрегату является очень важной стадией при прогнозировании технологического процесса. Доля «привязки» в правильном расчете может доходить до 50% и более. Однако, в литературе очень мало обсуждаются вопросы методики адаптации моделей. По существу, метод (способ) «привязки» - это «ноу-хау» авторов и его мало кто обсуждает.
Отметим, что рассмотренные способы адаптации, на наш взгляд, не являются универсальными и в ряде случаев трудноинтерпретируемыми. Поэтому, актуальной является задача разработки простого способа адаптации обеспечивающего возможность применять одну и ту же модель для прогнозирования хода плавки в различных сталеплавильных агрегатах. При этом желательно, чтобы коэффициенты адаптации могли нести в себе хотя бы какой-нибудь физико-химический смысл.
В связи с выше изложенным, возникает необходимость создания специальной программы, которая позволяла бы технологу на предприятии решать текущие технологические задачи. Такая программа должна содержать всю необходимую термодинамическую информацию, относящуюся к поведению элементов в системе «металл - шлак - газовая фаза». При этом у нее должен быть удобный интерфейс. Программа должна иметь простой и понятный алгоритм привязки к реальному агрегату. Применение этой программы позволит исследователю проводить комплексный анализ выплавки стали, определять верные технологические решения, отсеивать ошибочные, а также давать хотя бы простые экономические оценки принимаемых решений.