Математическое моделирование процессов неизотермического восстановления в жидких металлических системах

• Автор: Горохов, Антон Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 88 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Фракционный газовый анализ

1.1 Постановка задачи.

1.2 Восстановление полезного сигнала

1.3 Температурная калибровка

1.4 Модели выделения СО

1.5 Аппроксимация экспериментальных данных

1.6 Пакет программ для обработки результатов ФГА .

2 Термодинамический анализ систем и процесса ФГА

2.1 Модель квазиидеальных ассоциированных растворов .

2.2 Анализ модели и численный метод ее реализации.
2.3 Расчет свойств металлических систем Ге С и Л1 1 .
2.4 Пакет программ для расчета термодинамики бинарных
расплавов
2.5 Идентификация оксидных включений
2.6 Программный модуль для расчета
2.7 Внутренняя структура программного модуля
3 Вычислительная диагностика температурных зависимостей структуры жидких металлов
3.1 Проекционный метод анализа температурных зависимостей структуры некристаллических систем.
3.2 Анализ температурных зависимостей структуры жидких металлов.
3.3 Реализация проекционного метода.
Список иллюстраций
Литература


Современное представление о чистоте стали связывается с вероятностью возникновения дефектов вследствие вредного специфического влияния оксидов. Ввиду того, что в твердом металле атомы кислорода присутствуют в основном в составе оксидов, особый интерес представляют методы для определения содержания кислорода. В главе 1 изложены необходимые математические модели и алгоритмы, описана их реализация в виде программного комплекса, обеспечивающего определение наличия оксидных включений в образце. Для определения содержания кислорода в металлах в настоящее время разработаны методы восстановительного плавления в токе инертного газа [1, 2], восстановительного плавления в высоком вакууме [4], нейтронно-активационный анализ [3], причем при активационном анализе возможно разделение объемного и поверхностного кислорода. Кваитимет", анализаторах изображений (Image Analyser LECO ); методы локального рентгеноспектрального анализа, способы электролитического выделения осадков с последующим анализом методами петрографии и рентгоновской дифракции. Однако все перечисленные методы анализа неметаллических включений обладают весьма сущесхвсн-ным недостатком - трудоемкостью и длительностью проведения исследования, что не позволяет использовать их для контроля операций раскислении в процессе выплавки и разливки металла. Преимущества современных методов газового анализа - высокая точность (0,), простота выполнения и малые зат|>аты времени на один анализ дали толчок к развитию метода фракционного газового анализа (ФГА). Публикации, относящиеся к фракционному разложению включений, как правило связаны с разложением карбидных, нитридных, сульфидных включений при нагреве до С в токе водорода с последующим масс-спектрометрическим окончанием |5,6|. Однако только создание современных газоанализатора с инфракрасными ячейками» и оснащение установок средствами вычислительной техники создало пред-посылки для дальнейшего развития метода. Одной из первых работ посвященных применению метода фракционного газового анализа для установления форм присутствия газов -водорода: кислорода и азота в сплавах была работа Шмелева Б. А. [? На оригинальной установке, сконструированной в ЦНИИТМАШ, методом горячей экстракции в вакууме автором были определены температуры начала и конца реакции восстановления ряда оксидов углеродом в специально изготовленных образцах синтетических чугунов. Был сделан вывод о применимости метода только для анализа оксидов в простых углеродистых сталях. В них предложены физико- химические принципы восстановления оксидных включений при фракционном анализе, подход к расшифровке эвалограмм. В работе было показано, что последовательность восстановления различных оксидов углеродом определяется величиной свободной энергии образования оксида ДСУд^ДТ). На примере анализа образцов сплава железа с содержанием 3,4% углерода и 2,% кремния в вакууме и атмосфере несущего газа было установлено влияние общего давления в камере анализатора на температуры начала восстановления оксидов кремния и скорость реакции. Процесс восстановления включений углеродом описан авторами уравнением первого порядка и сделано предположение о диффузионном контроле реакции. В работах показана возможность применения метода к исследованию процессов внепечной обработки стали. В работе [] выполнено исследование сталей, раскисленных алюминием, методом фракционного анализа на установке Ьесо 0-6, проведено сравнение с результатами, полученными другими методиками. В работах {-] показана возможность применения анализаторов Ьесо ГЮ-6 при фракционном анализе чистых оксидов, образцов сталей и шлаков. В Институте металлургии РАН на основе модернизации анализатора "Ди1юметрпфирмы гоЫет было проведено исследование методики фракционного анализа и разработке принципов расчетов эвалограмм {,). Получены значения характеристических температур начала восстановления для синтетических оксидов помещенных в капсулы и для основных оксидов в сплавах на основе железа. В работе |) описаны методические исследования процесса фракционного анализа, выполненные на установке фирмы мгоЫетм.