N пробы: 1 - расплавление, 2 - продувка кислородом, 3 - легирование, 4 - корректировка, 5 - ковшевая проба, н.д. - нет данных. Числитель - расчетные данные, знаменатель - фактические.
Наибольшая ошибка при расчете состава наблюдается в периоде расплавления и окисления, что связано с неизвестным составом завалки, отсутствием расходомеров кислорода при продувке, а также хозяйственной деятельностью предприятия. По остальным пробам согласие хорошее. Максимальная погрешность предсказания состава готового металла по результатам расчетов 30 плавок стали ШХ15 составила по элементам (в процентах): [O] - 0.0005, [Si] - 0.05, [Mn] - 0.06, [P] - 0.005, [S] - 0.005, [Cr] - 0.05. Адаптация проводилась по восьми плавкам, взятым из заводского отчета.
На рис.1 приведена иллюстрация прогнозных возможностей модели по описанию конвертерных процессов. Здесь сравниваются расчетные и фактические составы металла в кислородном конвертере при верхней и нижней продувке. Модель достаточно адекватно описывает донную продувку, которая ближе к равновесию и лучше усреднена по химическому составу, при верхней продувке явно просматривается аккумуляция ванной кислорода и запаздывание окисления примесей. Расчеты проводились без использования каких-либо данных, относящихся к конкретному агрегату.
Рис. 1. Моделирование кислородно-конвертерного процесса.
Основные результаты работы
1. Разработана и опробована термодинамическая модель распределения элементов в системе металл-шлак-газ для машинного моделирования процессов и оптимизации технологии.
Термодинамический расчет системы металл-шлак-газ, опирающийся на фундаментальные константы и зависимости позволяет, по крайней мере, в принципе, получить априорные количественные оценки равновесного состава фаз.
Поэтому термодинамический расчет равновесия принят в качестве основы модели, а кинетические и другие факторы учитываются дополнительно как необходимые поправки.
В модели предусмотрена система адаптации, позволяющая в случае необходимости уточнять расчет, при этом коэффициенты, не определяемые через фундаментальные константы находятся статистически.
Разработан метод определения взаимно согласованных констант распределения элементов между металлом и шлаком по неполным массивам опытных данных с целью повышения точности расчетов по указанной модели.
2. Уточнены значения констант распределения наиболее важных примесей в стали.
3. Сформулированы и обоснованы требования и критерии выбора выражений для расчета термодинамических функций высокотемпературных металлургических фаз (уравнений состояния).
4. Установлено, что метод параметров взаимодействия Вагнера не может служить основой для построения общей модели фазы, поскольку приводит к нарушению основных требований к уравнению состояния, в частности, уравнения Гиббса-Дюгема.
5. Предложен метод "утилизации" имеющейся экспериментальной информации в виде параметров Вагнера в рамках модели суб- и квазирегулярных растворов.
Содержание диссертации опубликовано в следующих работах
1. Совпель С.В., Храпко С.А., Пономаренко А.Г., Зац Е.Л. Расчет состава оксидных включений в стали/ Донецк. политехн. ин-т.- Донецк,1986.- 7с.- Деп. в Черметинформации 20.08.86, N 3547.
2. Рудненко Т.Б., Пономаренко А.Г., Зац Е.Л., Гулевская Л.И., Храпко С.А., Боровко А.И., Свиридов О.В., Волков А.С. О влиянии состава флюса на качество промышленных слитков стали 9Х2МФ электрошлакового переплава/ Донецк. политехн. ин-т.- Донецк,1986.- 25с.-Деп. в Черметинформации 26.09.86, N 3644.
3. Храпко С.А., Иноземцева Е.Н. Термодинамическое моделирование на ЭВМ системы металл-шлак-газ// Научно-технич. прогресс в производстве стали и ферросплавов: Тез. докл. отраслевой научно-технич. конференции.- Челябинск: НИИМ, 1988. - С. 22.
4. Пономаренко А.Г., Иноземцева Е.Н., Храпко С.А. Термодинамическая модель для машинных экспериментов при оптимизации сталеплавильных и ферросплавных процессов//Базы физ.-хим. и технолог.данных для оптимизации металлург. технологий: Сб. тез. Всесоюзн. межотрасл. сов.-Днепропетровск: ИЧМ, 1988.- С.147-153.
5. Храпко С.А., Пономаренко А.Г. Описание термодинамических свойств металлических расплавов//Тез.докл.научно-технич.конф. Создание и совершенств. энергосбер. технологий в пирометаллургии.- Караганда:ХМИ АН Каз.ССР, 1988.- Часть II.- С. 81-82.
6. Храпко С.А., Пономаренко А.Г. Описание термодинамических свойств металлических растворов// Применение математ. методов для описания и изуч. физ.-хим.равновесий. Тез. докл. VI Всесоюзн. школы-семинара.- Новосибирск, 1989.- Часть I.- С.73-74.
7. Пономаренко А.Г., Иноземцева Е.Н., Храпко С.А. Расчет равновесного состава конденсированных фаз металлургических систем // Применение математических методов для описания и изучения физико-химических равновесий. Тезисы докладов VI Всесоюзной школы-семинара.- Новосибирск, 1989.- Часть I.- С.91-92.
8. Храпко С.А., Пономаренко А.Г. Выбор уравнений для построения термодинамических моделей металлических растворов//Тез.докл. I советско - чехословацкого симпозиума по теории металлургических процессов. Ч.I. Структура и физико-химические свойства металлических и шлаковых расплавов.-Москва,1989.-С.118-122.
9. Храпко С.А., Иноземцева Е.Н. Развитие термодинамической модели системы металл-шлак-газ// Тезисы докладов II Всесоюзного совещания. Применение ЭВМ в научных исследованиях и разработках.- Москва, 1989.- С.22-23.
10. Храпко С.А., Иноземцева Е.Н., Пономаренко А.Г. Машинное моделирование для отработки технологии выплавки стали/ Повышение качества и эффективности производства электростали. Тематич.сб.науч.тр.-Челябинск: Металлургия, 1989.-С.71-74.