Введение
1. Анализ существующих методов исследования металлургической плавки с помощью математического моделирования 8
1.1 Роль математического моделирования в технике. 9
1.2 Классификация математических моделей . 15
1.3 Некоторые математические модели в металлургии. 19,
1.3.1 Использование статистических моделей в металлургии. 20
1.3.2 Кинетические модели в металлургии 22
1.3.3 Математические модели с использованием принципов термодинамики необратимых процессов . 26
1.3.4 Равновесная термодинамика и ее применение при моделировании: реальных металлургических процессов (обезуглероживание, десульфурация, дефосфорация и др.) 28
1.4. Описание моделей расчета состояний в фазах 38
1.4.1. Активность компонентов в металлической фазе: 39
1.4.2 Активность компонентов шлаковой фазы 43
1:4.3 Расчет характеристик компонентов газовой фазы 46
1:5 Адаптация моделей к реальным сталеплавильным процессам. 46:
2 Разработка обобщенной термодинамической модели сталеплавильных процессов 51
2.1 Формирование системы уравнений : 52
2.1.1 Описание уравнений системы «металл - шлак- газ» 52
2.1.2 Приведение системы к общему виду. 58;
2.2:. Метод решения системы уравнений 62
2.2.1 Расчет равновесия с использованием метода дихотомии. 66
2.2.2 Расчет равновесия методом пошагового приближения. 70
2.2.3 Расчет равновесия методом экспоненциального приближения; 73
2.2.4 Сравнение алгоритмов расчета равновесия в системе «металл -шлак-газовая фаза» 76
2.3 Разработка метода стабилизации решений. 79
2.4 Создание системы гиббс для технологических расчетов в металлургии : 85
2.4.1 Расчет температуры металла и шлака в ходе плавки 85
2.4.2 Разработка метода адаптации программы ГИББС к реальным условиям плавки: 88
2.4.3. Общая структура модели ГИББС 91
3. Проверка адекватности программы ГИББС . 92
3.1 Расчет кривых раскисления стали: 92
3.2: Примеры моделирования процесса десульфурации стали в различных условиях. ...96
3.3 Моделирование процессов обезуглероживания металла. 101
3.3.1 Лабораторные эксперименты. 103
3.3.2 Обезуглероживание в промышленных условиях. 110"
3.3.3 Моделирование процесса вакуумно-кислородного рафинирования высоколегированного расплава 112
3.3.4 Моделирование процесса аргонокислородного рафинирования: высоколегированного расплава 116
4 Анализ и оптимизация некоторых технологических процессов с использованием программы ГИББС 118
4.1 Оптимизация технологии обезуглероживания высоколегированного полупродукта в ДСП. 118
4.2 Аудит технологии рафинирования стали в печи-ковше в условиях ОАО «НОСТА» 122
4.2.1 Адаптация системы ГИББС к условиям работы агрегата печь-ковш на ОАО «НОСТА» 124
4:2.2 Исследование глубокого рафинирования металла от кислорода и серы с использованием программы ГИББС . 127
4.2.3 Пример использования программы ГИББС для выбора рациональных шлакообразующих материалов при обработке стали в ковше. 132
4.2.4. Рекомендации по оптимизации технологии внепечной обработки стали на ОАО «НОСТА» 134-
4.3 Моделирование процесса окислительной дефосфорации; 135
4.4 Анализ процессов вторичного окисления в ходе непрерывной разливки : 159
4.5 Выбор оптимальной доли природно-легированного хромоникелевого чугуна в шихте дсп в зависимости от цен на никел 163
Заключение. 171?
Список использованных источников. 173
Список собственных публикаций 186
Приложение. акты внедрения 187
Благодарности 191
