Комолова, Ольга Александровна. Моделирование взаимодействия компонентов шлаковой и металлической фаз при производстве стали, разработка алгоритмов и программного обеспечения для описания технологических процессов

brief description

Комолова, Ольга Александровна. Моделирование взаимодействия компонентов шлаковой и металлической фаз при производстве стали, разработка алгоритмов и программного обеспечения для описания технологических процессов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.02 / Комолова Ольга Александровна; [Место защиты: Нац. исслед. технол. ун-т].- Москва, 2014.- 124 с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/2014

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕСИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
“МИСиС”
На правах рукописи
04201457088
Комолова Ольга Александровна
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ
ШЛАКОВОЙ И МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФАЗ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
СТАЛИ, РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
Специальность 05 Л 6.02 - «Металлургия черных, цветных и редких металлов»
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Окороков Б.Н.
Москва 
Введение 3
1 Обзор литературы 8
1.1 Типы математических моделей 8
1.2 Кислородный конвертер, как объект математического моделирования.... 13
1.3 Агрегат ковш-печь, как объект математического моделирования 16
2 Физико-химическое описание процесса взаимодействия между
компонентами шлаковой и металлической фаз 21
3 Применение разработанного физико-химического описания взаимодействия
между компонентами системы шлак-металл для создания динамических моделей процесса выплавки полупродукта в кислородном конвертере и внепечной обработки стали 29
3.1 Создание математического описания кислородного факела 32
3.1.1 Расчет присоединенной массы факела 36
3.1.2 Материальный баланс кислородного факела 43
3.1.3 Тепловой баланс кислородного факела 45
3.1.4 Проверка математической модели кислородного факела 52
3.2 Описание математической модели реакционной зоны 60
3.3 Проверка адекватности работы системы шлак-металл для условий ККП 75
3.4 Разработка динамической модели процесса обработки металла на агрегате
ковш-печь (АКП) 79
3.5 Проверка адекватности работы разработанного программного
обеспечения “АКП” 102
Выводы 106
Библиографический список 109
Приложение 118

bibliography

Выводы
1. На основе применения положений термодинамики необратимых процессов разработано физико-химическое описание и математическая модель взаимодействия между компонентами шлаковой и металлической фаз, происходящих в кислородном конвертере и агрегате ковш-печь.
2. Создано физико-химическое описание и математическая модель образования кислородного факела при взаимодействии кислородной струй с атмосферой конвертера. Разработано программное обеспечение “Кислородный факел”, позволяющее прогнозировать химический состав, температуру, скорость, диаметр кислородного факела при встрече с ванной в реальном конвертерном процессе.
3. Проведена проверка работы программного обеспечения “Кислородный факел” по экспериментальным данным. Полученное среднеквадратическое отклонение расчетных значений концентрации кислорода в факеле от экспериментальных составляет 0,02 (объемная доля).
4. Создано программное обеспечение для динамического моделирования процесса обработки металла в агрегате ковш-печь -“АКП”, состоящее из разработанных математических моделей: - взаимодействия между компонентами шлаковой и металлической фазы; - усвоения присадок; - нагрева металла; - перемешивания металла.
5. Проведена проверка работы программного обеспечения “АКП” по результатам химического анализа проб и замеров температуры металла на агрегате ковш-печь ОАО “ОМК-Сталь”. Экспериментально доказано, что программное обеспечение “АКП” позволяет адекватно описывать динамические изменения основных характеристик металла, шлака и реакции процесса на управляющие воздействия. Полученные среднеквадратические отклонения расчетных и экспериментальных значений составляют:
[Mn] - 0.11%; [С] - 0.015%; [Si]-0.02%; [P] - 0.0005%; [S] - 0.0026%;
температура - 17°C.
6. Программное обеспечение было использовано для коррекции технологии внепечной обработки трубных марок стали для условий ОАО “ОМК-Сталь”, так же программное обеспечение "АКП" использовано в качестве учебного тренажера для обучения студентов и персонала предприятия, что подтверждено “Справкой”.
Разработанные математические модели были интегрированы в тренажер “Кислородно-конвертерный процесс”. Тренажер “Кислородно¬конвертерный процесс” разработан в рамках программы развития НИТУ “МИСиС” и используется для обучения студентов (интернет ресурс http://www.misis.ru/tabid/1225/Default.aspx')