Разработка математических моделей для динамического прогнозирования показателей процесса деванадации природнолегированных чугунов в конвертерах с воздушным и кислородным дутьем
Диссертация
Целью данной работы является создание программного комплекса динамического моделирования конверторного процесса с использованием аппарата термодинамики необратимых процессов для изучения поведения основных компонентов ванадиевого чугуна при выплавке полупродукта и получении ванадиевого шлака при различных реализациях технологии передела в конвертерах с донным воздушным и верхним кислородным… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕДЕЛА ВАНАДИЕВЫХ ЧУГУНОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 10 ИССЛЕДОВАНИЯ
- 1. 1. Роль ванадия и ванадиевая отрасль России
- 1. 2. Технология передела ванадиевых чугунов Чуковского металлургического завода
- 1. 3. Технология передела ванадиевых чугунов НТМК
- 1. 4. Постановка научной задачи исследования
- 1. 5. Постановка практической задачи исследования
- ГЛАВА 2. АНАЛИЗ КОНВЕРТЕРНОГО ПЕРЕДЕЛА ВАНАДИЕВЫХ ЧУГУНОВ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
- 2. 1. Применение термодинамики необратимых процессов для описания процессов в конвертере
- 2. 2. Основные подсистемы объекта управления
- 2. 2. 1. Подсистема «Газовая струя — шлако-металлический расплав»
- 2. 2. 1. 1. Нижняя продувка
- 2. 2. 1. 2. Верхняя продувка
- 2. 2. 2. Подсистема «Реакционная зона»
- 2. 2. 3. Подсистема «Шлаковый расплав-металлический расплав»
- 2. 2. 4. Подсистема «Футеровка конвертера-шлакометаллический расплав»
- 2. 2. 5. Подсистема «Твердые охладители — шлако-металлический расплав»
- 2. 2. 6. Подсистема «Шлако-металлический расплав -внешняя среда»
- 2. 2. 7. Подсистема «Газовая струя — атмосфера конвертера»
- 2. 2. 1. Подсистема «Газовая струя — шлако-металлический расплав»
- 2. 3. Управляющие воздействие и их влияние на ход процесса
- ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНВЕРТОРНОГО ПЕРЕДЕЛА ВАНАДИЕВЫХ ЧУГУНОВ
- 3. 1. Общая структура программного комплекса и взаимосвязи составляющих его математических моделей
- 3. 2. Алгоритмы расчета профиля конвертера
- 3. 3. Алгоритмы расчета дутьевых устройств
- 3. 4. Математическая модель взаимодействия газовых струй с конвертерной ванной при нижней продувке
- 3. 5. Математическая модель взаимодействия газовых струй с конвертерной ванной и атмосферой конвертера при верхней продувке
- 3. 6. Математическая модель процессов ассимиляции жидкой ванной твердых шихтовых материалов и добавок
- 3. 7. Расчет температуры в реакционной зоне конвертеров с нижним и верхним дутьем
- 3. 8. Математическая модель окисления примесей в реакционной зоне
- 3. 9. Математическая модель окисления примесей в зоне металл-шлак
- 3. 10. Тепловой и материальный балансы конвертерной плавки
- ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «КОНВЕРТЕР», ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ И АНАЛИЗ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
- 4. 1. Реализация программного комплекса
- 4. 2. Методы адаптации математических моделей программного комплекса
- 4. 3. Проверка адекватности программного комплекса по данным Чу сМЗ
- 4. 4. Проверка адекватности программного комплекса по данным НТМК
- 4. 5. Перспективные области применения программного комплекса
- 4. 5. 1. Управление технологическими процессами
- 4. 5. 2. Формирование стратегии и тактики развития производства
- 4. 5. 3. Научные исследования
- 4. 5. 4. Применение программного комплекса в учебном процессе
Список литературы
- С.В. Колпаков, Р. В. Старов, В. В. Смоктий и др. Технология производства стали в современных конвертерных цехах. Под общей ред. С. В. Колпакова. -М.: Машиностроение, 1991. 464с.: ил.
- A.M. Бигеев, В. А. Бигеев. Металлургия стали. Теория и технология выплавки стали. Учебник для ВУЗов, 3-е изд. перераб. и доп. Магнитогорск: МГТУ, 2000. 544 с.
- J.H. Woodhead. The physical metallurgy of vanadium steels. Published by VANITEC. http://wvyw.vanitec.org (декабрь 2003)
- Каменских A.A., Седых A.M., Козлов В. А. Концепция развития ванадиевого производства России и ОАО «Чусовской Металлургический Завод». // Металлург. 2000. -№ 8. — с.42−43.
- В.А. Бигеев, С. К. Носов Новые процессы производства и использования ванадиевых шлаков. Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2000. — 106 с.
- Ю.В. Ефимов, В. В. Барон, В. М. Савицкий Ванадий и его сплавы. М.: Наука, 1979.-255 с.
- Н.П. Лякишев, Н.П. Слотвинский-Сидак, Ю. Л. Плинер и др. Ванадий в черной металлургии. М.: Металлургия, 1983.- 192 с.
- JI.A. Смирнов, Ю. А. Дерябин, А. А. Филиппенков и др. Производство и использование ванадиевых шлаков. -М.: Металлургия, 1985.-126 с.
- Mitchell P. S. (Chairman, VANITEC) Supply and use of vanadium. 1996, 15 p. (Paper presented at 56th VDEh Raw Materials Committee.- Dusseldorf, Germany. 4th December.-1996)
- Vanadium A Review. Published by VANITEC. http://www.vanitec.org (декабрь 2003)
- JI.А. Смирнов, Ю. А. Дерябин, С. К. Носов, А. Я. Кузовков, В. И. Ильин. Конверторный передел ванадиевого чугуна. Екатеринбург: Средн.-Урал. Кн. Изд-во, 2000. 528 с.
- Бендат Д. Пирсол А. Измерения и анализ случайных процессов. Пер. с англ. М.: Мир, 1974.
- Гурова М.И., Деревянченко Л. Д., Карклит А. К. и др. Огнеупорные изделия, материалы и сырье. Справочник. Изд. 3-е. М.: Металлургия, 1977. 216 с.
- Технологическая инструкция Чусовского металлургического завода.
- А.В. Явойский. Разработка, исследование и применение пульсирующего дутья в сталеплавильном производстве. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. -М.: МИСиС. -1983. -419с.
- ТУ 14−11−178−86. http://www.ntmk.ru/production/steelmaking/products/v-slag/v-slag.html (июнь 2001).
- П.П. Арсентьев, М. П. Квитко. Конвертерный процесс с донным дутьем. М.: Металлургия, 1983. 128 с.
- В.И. Явойский, С. Л. Левин, В. И. Баптизманский и др. Металлургия стали. М.: Металлургия, 1973, с. 816.
- М.П. Квитко, С. Г. Афанасьев. Кислородно-конвертерный процесс. М., Металлургия, 1974,343 с.
- Смирнов Л.А., Винокуров В. Г. Рафинирование ванадиевого чугуна в условиях дополнительного перемешивания металлической ванны газами. Сообщение 2. //Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1981.-№ 4.-с.34−39.
- Смирнов Л.А., Винокуров В. Г. Рафинирование ванадиевого чугуна в условиях дополнительного перемешивания металлической ванны газами. Сообщение 1. //Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1981.-№ 2.-с.31−34.
- Фугман Г. И., Смирнов Л. А., Червяков Б. Д. и др. Применение продувки аргоном для улучшения показателей передела ванадиевых чугунов конвертерным дуплекс-процессом. //Известия ВУЗов. Черная металлургия. -1986.-№ 3.-с.62−65.
- Фугман Г. И., Третьяков В. А., Червяков Б. Д. Передел ванадиевого чугуна в конвертерах с применением комбинированного дутья. //Сталь. 1990. -№ 5.-с.14−18.
- Явойский А.В., Хисамутдинов Н. Е., Корогодский В. Г. и др, Переработка ванадийсодержащего чугуна в конвертере с продувкой пульсирующим потоком кислорода. //Сталь. 1979.-№ 8. с.587−588.
- Явойский В.И., Явойский А. В. Сизов A.M. Применение пульсирующего дутья при производстве стали. -М.: Металлургия, 1985. 176 с.
- Пастухов А.И. Передел ванадийсодержащих чугунов на ванадиевый шлак и полупродукт в конвертерах с кислородным и воздушным дутьем. // Проблемы ванадия в черной металлургии: Научн. Тр. УралНИИЧМ (г.Свердловск). М.: Металлургия, 1966.- с.84−104.
- Zippit D. Z. Simulation of basic oxygen furnace. // Metals Engin. Quart. -1964. -4. -№ 2.-p. 58−61.
- Перевалов H. H., Травин О. В. О возможности оптимального управления конвертерным процессом. // Сб. трудов ЦНИИ ЧМ. -М.: Металлургия. -1965. -вып. 40. -с. 5−26.
- Цимбал В. П. Математическое моделирование металлургических процессов. -М.: Металлургия. -1986. -204 с.
- Сургучев Г. Д., Ильенко А. В., Трубецков К. М. Исследование кислородно-конвертерного процесса на ЭВМ. // Применение ЭВМ в металлургии. Научные труды МИСиС. М.: Металлургия 1975.- № 82. — с.90−95.
- Сургучев Г. Д. Математическое моделирование сталеплавильных процессов. -М.: Металлургия. -1978. -224 с.
- Рожков И. М., Травин О. В., Туркенич Д. И. Математические модели конвертерного процесса. -М.: Металлургия. -1978. -184 с.
- Б.Н. Окороков. Разработка научных основ и методов управления высокотемпературными процессами газотвердожидкофазными металлургическими системами на примере конверторного процесса. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. 1997 г.
- Окороков Б.Н. Термодинамика необратимых процессов и процессы сталеплавильного производства. Международная конференция-диспут «Металлургия и металлурги XXI века». Сборник трудов. Кафедра металлургии стали МИСиС, 2001. — 518 с., с. 454−499.
- Окороков Б.Н., Ронков JI.B. Математическая модель изменения переменных состояний конверторной ванны в период наведения шлака и интенсивного окисления углерода. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. -1988. № 5. -с.44−49.
- А. Н. Полушкин. Анализ взаимодействия окислительных фаз с компонентами конвертерной ванны и совершенствование динамического управления плавкой. -М.: МИСиС. -Дисс. к. т. н. -1987−151 с.
- Гусев А.А. Разработка математических моделей и системы технологических алгоритмов управления заключительным этапом продувки в конвертерном процессе. -М.: МИСиС. -Дисс. к. т. н. 2000.
- Храпко С.А. Термодинамическая модель системы металл-шлак для АСУ и машинных экспериментов по оптимизации технологии сталеплавильного процесса. Диссертация на соискание учёной степени канд. техн. наук. — Донецк, 1990.
- Б.Я. Советов, С. А. Яковлев. Моделирование систем: Учебник для вузов. 2-е издание, М.: Высшая школа, 1998. — 319 с.
- Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.: Мир. -1973. -280 с.
- Т. Де Донде, П. Ван Риссельберг. Термодинамическая теория сродства. Книга принципов. Под редакцией профессора В. М. Глазова. Перевод с английского. Москва, Ижевск: РХД, 2002.
- Е.П. Агеев. Неравновесная термодинамика в вопросах и ответах. М.: Эдиториал УРСС, 2001. 138 с.
- Пригожин И. Кондепуди. Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. Перевод с английского Ю. А. Данилова и В. В. Белого. Под редакцией проф. Е. П. Агеева. М.: Мир, 2002.
- В. Б. Охотский, К. С. Просвирин, А. Н. Ковзик и др. Параметры зоны взаимодействия газовых струй с металлом при донной продувке. Сообщение 2. «Известия вузов. Черная металлургия», 1982, № 5, с. 21 — 24.
- В. И. Баптизманский. Механизм и кинетика процессов в конверторной ванне. М., «Металлургиздат», 1960. -283 с.
- В.И. Баптизманский, В. Б. Охотский. Физико-химические основы кислородно-конверторного процесса. Киев-Донецк. «Вища школа», 1981.
- В.Б. Охотский. Физико-химическая механика сталеплавильных процессов. М. «Металлургия», 1993.
- И.А. Талдыкин, В. В. Балакин, В. П. Цыганкова. Предотвращение пробоя конверторной ванны при донном дутье. «Известия вузов. Черная металлургия», 1989, №, с. 38 — 40.
- Казанцев И.Г. Механика газовой струи в бессемеровской ванне. // Сталь 1940. -№ 1. с. 16−18.
- Явойский В.И., Дорофеев В. А., Повх И. Л., Теория продувки сталеплавильной ванны. М., «Металлургия». -1974. -496 с.
- Голятин В.Н., Явойский В. И., Окороков Б. Н. и др. «Известия АН СССР. Металлы.», 1968, № 4, с. 16−22.
- Просвирин К.С., Баптизманский В. И., Щедрин Г. А., Охотский В. Б. и др. Строение реакционной зоны при продувке железо-углеродистого расплава кислородом снизу. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1976. -№ 2. -с. 5760.
- Ю.А. Минаев, В. В. Яковлев. Физико-химия в металлургии. Учебное пособие для вузов М.: МИСИС, 2001. — 320 с.
- В. Г. Левич. Физико-химическая гидродинамика. -М.: Физматгиз. -1959.-699 с.
- В.И. Баптизманский. Теория кислородно-конвертерного процесса. М. Ж «Металлургия», -1975. 376 с.
- В.И. Явойский Теория процессов производства стали. М.: «Металлургия», 1967. 791 с.сил.
- В.И. Бердников, Ю. А. Гудим, М. И. Картелева. Обобщенная формула для расчета скорости движения твердых частиц, пузырей и капель в жидких и газообразных средах. «Известия вузов. Черная металлургия», 1997, № 7, с. 610.
- Во-Суан-Тхуан. Исследование уровня кислородно-конвертерной ванны в процессе продувки. Дис. Канд. Техн. Наук. -М.Ж, 1971, -332 с.
- Кочо B.C. Кипение жидкого металла в ванне сталеплавильной печи. // Сталь. 1945. № 2−3. с. 55−60.
- В.И. Баптизманский, Ю. С. Паниотов, Ю. Н. Яковлев. К вопросу о взаимодействии кислородной струи с металлом. Изв. вузов. Черн. металлургия. -1968. -№ 4. -с. 42−45.
- Явойский В.И., Голятин В. Н., Окороков Б. Н., Коминов С. В. Анализ факторов, определяющих величину погружения кислородных струй в жидкую ванну. // Известия академии наук СССР. Металлы. № 4, 1971, с. 18−24.
- Ф.И. Башлий, А. В. Кекух, А. Д. Сапсай. Расчет поверхности контакта струи кислорода с уровнем спокойной ванны. М.: Сталь, № 5,2003, с. 15−17.
- В. М. Самсонов. Исследование особенностей кинетики взаимодействия компонентов ванны кислородно-конвертерного процесса. -М.: МИСиС. -Дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук. -1981−140 с.
- Рыбалкин Е.М., Шакиров К. М., Попель С. И. Кинетика взаимодействия железоуглеродистого расплава с кислородом в реакторе идеального смешения. //Изв. вузов. Черная металлургия. 1975. — № 12. — с.6−10.
- Сизов A.M. Газодинамика и теплообмен газовых струй в металлургических процессах. М.: «Металлургия», 1987.256 с.
- О. Кубашевский, С. Б. Олкокк. Металлургическая термохимия. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1982. 392 с. с илл.
- В.А. Григорян, JI.H. Белянчиков, А. Я. Стомахин. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1987.
- Эллиот Д.Ф., Глейзер М., Рамакришна В. Термохимия сталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1969. — 252 с.
- Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов. М.: Металлургия, 1988. 288 с.
- Явойский А.В., Кононов С. В., Сигачев А. А. и др. Изв. Вузов. Черная металлургия, 1975, № 9, с.179−182.
- Явойский А.В., Кононов С. В., Сигачев А. А. и др. Изв. Вузов. Черная металлургия, 1975, № 9, с.32−37.
- Попель С.И. Поверхностные явления в расплавах. М.: Металлургия, 1994. -440 с.
- Бейтельман Л. С., Окороков Б. Н., Явойский В. И., Ефимов Я. М. Температура реакционной зоны при прямом окислении стальной ванны кислородом. Изв. АН СССР. -Металлы. -1966. -№ 4. -с. 20−25.
- А.М.Бигеев, В. Н. Немцев, В. А. Бигеев. Изменение свойств ванадиевых шлаков в результате окислительной продувки с одновременной присадкой флюсов. // Комплексное использование минерального сырья. — 1991. № 3. с.38−41.
- Смирнов Л.А., Дерябин Ю. А., Довголюк Л. В. Поведение ванадия при продувке ванадиевого чугуна. Сообщение 1. // Изв. Вузов. Черная металлургия. 1979. — № 8. — С.41−44.
- Смирнов Л.А., Дерябин Ю. А., Довголюк Л. В. Поведение ванадия при продувке ванадиевого чугуна. Сообщение 2. // Изв. Вузов. Черная металлургия. 1979. — № 12. — С.30−34.
- Д. В. Кремянский, Б. Н. Окороков, С. В. Коминов и др. Тепловая работа футеровки большегрузного конвертера. // Сталь. -1978. -№ 1. -с. 21−25.
- М.Я. Меджибожский. Основы термодинамики и кинетики сталеплавильных процессов. Киев-Донецк: Вища школа. 1979.- 280 с.
- Б. Н. Окороков, Ронков Л. В., Коминов С. В. и др. К вопросу о плавлении лома в диффузионном решении. Изв. вузов. Черная металлургия. -1988. -№ 1. -с. 34−35.
- Вегман Е.Ф. Краткий справочник доменщика. М.: Металлургия, 1981. 50 с.
- Смирнов Л.А., Глазов А. Н., Фугман Г. И. и др. Передел ванадиевых чугунов в конвертерах с донным кислородным дутьем. //Сталь. 1980. № 11. с.91−95.
- В.П. Григорьев, Ю. М. Нечкин, А. В. Егоров и др. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. Учебник для вузов.—М.: МИСИС, 1995.—512 с.
- Коминов С.В. Технологические процессы и оборудование отрасли. Учебное пособие № 17.—М.: МИСИС, 1995. 80 с.
- Оборудование сталеплавильных цехов. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. Под ред. О. В. Рублева, Б. Н. Окороков, Г. Г. Трушина, С. В. Коминов, А. А. Фирсанов. М.: МИСиС, 1990, с. 78.
- Кутатиладзе С. С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение. -1970. -659 с.
- С.И. Аверин, А. Н. Минаев, B.C. Швыдкий, Ю. Г. Ярошенко. Механика жидкости и газа. М.: Металлургия, 1987, 304 с.
- Арутюнов В. А., Миткалинный В. И., Старк С. Б. Металлургическая теплотехника, т. I. -М.: Металлургия. -1974. -672 с.
- Чернятевич А.Г., Наливайко А. П., Определение скорости перемещения поверхностных слоев металла в реакционной зоне. Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1980, № 2, с.30−34.
- Бейтельман Л.С., Беленький Ю. Я., Третьяков М. А. Температурный режим реакционной зоны при продувке ванадийсодержащего чугуна и углеродистого полупродукта в 100-т кислородном конвертере. //Сталь.-1969.-ЖЗ. -с. 215−218.
- Попель С.И., Павлов В. В. Влияние поверхностной активности компонентов, растворенных в железе, на последовательность их окисления. //Изв. АН СССР. Металлургия и горное дело. 1965. — № 5. — с.42−49.
- Коминов С.В. Исследование технологических характеристик кислородно-конверторного процесса и разработка системы расчета шихты на плавку. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 1977.