Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте
Разработана имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте, которая может быть использована студентами высших учебных заведений для изучения данного процесса. Кроме визуального моделирования, имитационная модель содержит модули проверки знаний студентов, а также позволяет авто...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2016
|
| Назва видання: | Металл и литье Украины |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162915 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте / О.С. Иванова, В.Н. Рыбак, Р.О. Лысюк // Металл и литье Украины. — 2016. — № 1 (272). — С. 9-13. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-162915 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1629152020-01-19T09:30:18Z Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте Иванова, О.С. Рыбак, В.Н. Лысюк, Р.О. Разработана имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте, которая может быть использована студентами высших учебных заведений для изучения данного процесса. Кроме визуального моделирования, имитационная модель содержит модули проверки знаний студентов, а также позволяет автоматически рассчитать конечную оценку студента. Розроблено імітаційну модель електрошлакової тигельної плавки на рідкому старті, яка може використовуватись студентами вищих навчальних закладів для вивчення даного процесу. Окрім візуального моделювання, імітаційна модель містить модулі перевірки знань студентів, а також дозволяє автоматично розрахувати остаточну оцінку студента. A simulation model of electroslag crucible melting on a liquid start is developed. The developed model can be used by university students to study this process. In addition to visual simulation, a simulation model contains modules test students’ knowledge and automatic calculation of a student’s score. 2016 Article Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте / О.С. Иванова, В.Н. Рыбак, Р.О. Лысюк // Металл и литье Украины. — 2016. — № 1 (272). — С. 9-13. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162915 669.187.56 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Разработана имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте, которая может быть использована студентами высших учебных заведений для изучения данного процесса. Кроме визуального моделирования, имитационная модель содержит модули проверки знаний студентов, а также позволяет автоматически рассчитать конечную оценку студента. |
| format |
Article |
| author |
Иванова, О.С. Рыбак, В.Н. Лысюк, Р.О. |
| spellingShingle |
Иванова, О.С. Рыбак, В.Н. Лысюк, Р.О. Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте Металл и литье Украины |
| author_facet |
Иванова, О.С. Рыбак, В.Н. Лысюк, Р.О. |
| author_sort |
Иванова, О.С. |
| title |
Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте |
| title_short |
Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте |
| title_full |
Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте |
| title_fullStr |
Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте |
| title_full_unstemmed |
Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте |
| title_sort |
имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162915 |
| citation_txt |
Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте / О.С. Иванова, В.Н. Рыбак, Р.О. Лысюк // Металл и литье Украины. — 2016. — № 1 (272). — С. 9-13. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT ivanovaos imitacionnaâmodelʹélektrošlakovojtigelʹnojplavkinažidkomstarte AT rybakvn imitacionnaâmodelʹélektrošlakovojtigelʹnojplavkinažidkomstarte AT lysûkro imitacionnaâmodelʹélektrošlakovojtigelʹnojplavkinažidkomstarte |
| first_indexed |
2025-07-14T15:23:28Z |
| last_indexed |
2025-07-14T15:23:28Z |
| _version_ |
1837636370430951424 |
| fulltext |
9МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 1 (272) ’2016
Заставка компьютерной моделиРис. 1.
получать необходимые практические навыки управ-
ления соответствующим оборудованием.
Описание модели. В связи с острой необходимо-
стью повышения уровня знаний и навыков работы с
оборудованием ЭШП выпускников вузов Украины ме-
таллургического профиля авторами была разработа-
на имитационная модель электрошлаковой тигельной
плавки (ЭШТП) на жидком старте в виде лаборатор-
ной работы на ПЭВМ. В основу модели положены
формулы и соотношения, приведённые в [4], а также
математические модели, созданные авторами на базе
общеизвестных данных и собственных исследований.
Разработанная имитационная модель скомпи-
лирована в один бинарный exe-файл и может быть
запущена на любом персональном компьютере, ра-
ботающем под управлением одной из операцион-
ных систем семейства Windows, начиная с версии
Windows-98.
Имитационная модель состоит из нескольких мо-
дулей, которые запускаются последовательно при
нажатии соответствующих кнопок. Ниже перечисле-
ны все модули имитационной модели, а также дано
их краткое описание.
Заставка программы, которая содержит инфор-
мацию о названии модели, а также информацию об
организации-разработчике (рис. 1).
В
ведение. Одним из эффективных способов полу-
чения металлов с высокими физико-механически-
ми свойствами является электрошлаковый пере-
плав. В результате электрошлакового перепла-
ва (ЭШП) металл очищается от вредных примесей,
неметаллических включений и газов, а за счёт направ-
ленной кристаллизации слитка обеспечивается полу-
чение плотной структуры металла. Высокая техноло-
гическая гибкость процесса ЭШП и хорошее качество
переплавляемого металла способствовали быстрому
внедрению процесса не только для переплава заго-
товок, но и производства литья. Например, методы
электрошлакового кокильного и центробежного литья
основаны на накоплении жидкого металла в тигле с
последующим сливом его в форму [1].
Постановка задачи. В данный момент в некото-
рых зарубежных странах идёт активная работа по
повышению эффективности процессов ЭШП с по-
мощью имитационного моделирования [2]. Особенно
прогрессивными в данном вопросе являются такие
страны как Австрия, Китай и Франция. Например, в
Австрии существует университет Leoben University
Modelling and Simulation of Metallurgical Processes [3],
в котором занимаются созданием имитационных
моделей различных металлургических процессов, в
том числе и процессов ЭШП. Во Франции студенты-
металлурги изучают процессы ЭШП на специальных
компьютерных моделях, в которых можно наглядно
увидеть протекающие во время переплава процессы,
а также управлять ими. В Китае также внедряются в
процессы обучения и производства разнообразные
имитационные модели металлургических процессов.
В современных условиях нашей страны одним
из основных факторов, влияющих на использование
электрошлакового переплава в металлургии и маши-
ностроении, является подготовка соответствующих
специалистов. Изучение электрошлакового процесса
студентами вузов связано с трудностями проведе-
ния реальных плавок из-за сложного экономического
положения в стране. Выходом из данной ситуации
могла бы стать компьютерная модель электрошлако-
вой тигельной плавки, с помощью которой студенты
имели бы возможность исследовать процессы, про-
текающие при электрошлаковом переплаве, а также
УДК 669.187.56
О. С. Иванова, В. Н. Рыбак, Р. О. Лысюк
Национальный технический университет Украины «КПИ», Киев
Имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки
на жидком старте
Разработана имитационная модель электрошлаковой тигельной плавки на жидком старте, которая может быть
использована студентами высших учебных заведений для изучения данного процесса. Кроме визуального
моделирования, имитационная модель содержит модули проверки знаний студентов, а также позволяет
автоматически рассчитать конечную оценку студента.
Ключевые слова: электрошлаковая тигельная плавка, имитационная модель, компьютерная модель, жидкий
старт
10 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 1 (272) ’2016
ответов учитываются при определении итоговой
оценки за лабораторную работу.
Модуль моделирования (рис. 4). В данном моду-
ле осуществляется процесс управления процессом
ЭШТП в зависимости от заданных параметров модели-
рования. Основная задача студента состоит в обеспе-
чении оптимального режима переплава, накоплении
необходимого количества жидкого металла в тигле и
его сливе в заданное время с заданной температурой.
Управление процессом переплава осуществля-
ется при помощи пульта управления, в котором реа-
лизованы функции перемещения электрода вверх и
вниз с двумя скоростями, а также функция управле-
ния напряжением трансформатора в диапазоне от
40 до 60 В.
Модуль исходных данных моделирования (рис. 2).
В данном модуле организована возможность
ввода студентом личных данных: фамилии, имени,
отчества, учебной группы, а также возможность вы-
бора одного из двух уровней сложности – «студент»
или «плавильщик». В режиме «студент» программа
позволяет следить за ходом протекания процесса
«в разрезе тигля», температурой жидкого шлака и
массой сплавленного металла. В режиме «плавиль-
щик» эти возможности отключены.
Также в компьютерной модели предусмотрена
возможность автоматической передачи результатов
моделирования на электронную почту преподавате-
ля. Для использования этой возможности необхо-
димо включить данную опцию, ввести пин-код сту-
дента, электронные адреса препо-
давателя и студента, на которые
будут отправлены результаты мо-
делирования. Таким образом, раз-
работанная модель может быть
использована не только на стаци-
онарной форме обучения, но и при
дистанционном обучении. Для ор-
ганизации дистанционного обуче-
ния достаточно, чтобы компьютер,
на котором была запущена имита-
ционная модель, был подключен к
сети интернет.
В нижней части модуля ото-
бражаются исходные параметры
моделирования. Исходные пара-
метры моделирования (марка ста-
ли, марка флюса, масса жидкого
металла, необходимая темпера-
тура металла, время плавки, диа-
метр электрода, начальная масса
флюса и начальная температура
флюса) генерируются автоматиче-
ски случайным образом и не могут
быть изменены студентом. Это по-
зволяет получить более 1 000 000
различных вариантов заданий, что
снижает до нуля вероятность по-
лучения несколькими студентами
одинакового задания.
Модуль допуска к моделирова-
нию (рис. 3). Данный модуль пред-
назначен для проверки базовых
знаний студента по электрошла-
ковым технологиям. Для допуска к
моделированию необходимо пра-
вильно ответить на 5 вопросов.
Каждый вопрос имеет 4 варианта
ответа. Если хоть на один вопрос
будет дан неверный ответ, про-
грамма сгенерирует новые 5 во-
просов и предложит ответить на
них ещё раз. Только правильный
ответ на все 5 вопросов позволит
студенту перейти непосредствен-
но к моделированию. Количество
заданных вопросов и правильных
Модуль исходных данных моделированияРис. 2.
Модуль допуска к моделированиюРис. 3.
11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 1 (272) ’2016
В режиме «студент» имеется возможность в реаль-
ном времени наблюдать за ходом протекания процес-
са «в разрезе тигля», напряжением на трансформато-
ре, силой электрического тока, временем плавки, тем-
пературой шлака и массой наплавленного металла.
В режиме «плавильщик» в реальном времени ото-
бражаются только напряжение на трансформаторе,
сила электрического тока и время.
В модели имеется возможность изменять ско-
рость моделирования в диапазоне от одной (реаль-
ное время) до 16 секунд. Это позволяет ускорять
время моделирования для того, чтобы уложиться в
отведённое для проведения лабораторной работы
время, а также замедлять его в
случае необходимости проведения
необходимых расчётов или в особо
ответственные моменты плавки.
Все допущенные в процессе мо-
делирования ошибки фиксируются
и учитываются при расчёте итого-
вой оценки.
Модуль защиты (рис. 5). После
разливки жидкого металла запу-
скается модуль защиты лабора-
торной работы.
В данном модуле на экран вы-
водится 5 вопросов повышенной
сложности из области технологий
ЭШП с четырьмя вариантами отве-
тов на каждый из вопросов.
Как и в модуле допуска, только
правильные ответы на все 5 вопро-
сов позволят студенту перейти на
следующий этап и запустить мо-
дуль результатов моделирования.
Правильные и неправильные отве-
ты на вопросы также учитываются
при определении итоговой оценки.
Модуль результатов модели-
рования (рис. 6). В данном модуле
на экран выводится итоговая та-
блица с результатами моделиро-
вания и окончательная оценка, ко-
торая рассчитывается на основе
данных о количестве правильных
ответов на поставленные вопро-
сы, а также данных, свидетель-
ствующих о качестве моделирова-
ния процесса ЭШТП. Окончатель-
ная оценка выводится в четырёх-,
двенадцати- и стобальной (ECTS)
системах оценивания. При выбо-
ре опции пересылки результатов
моделирования по электронной
почте, данные итоговой таблицы
автоматически пересылаются на
указанные в модуле № 2 почтовые
адреса.
Выводы
Разработанная имитационная
компьютерная модель электрошлаковой тигельной
плавки на жидком старте может быть использована
студентами высших учебных заведений металлурги-
ческого профиля для изучения процессов ЭШТП, а
также специалистами металлургических и литейных
цехов для совершенствования навыков управления
оборудованием ЭШТП.
Кроме визуального моделирования, компьютер-
ная модель позволяет осуществлять проверку знаний
студентов по данной теме, автоматически рассчиты-
вает оценку студента и в случае необходимости ав-
томатически пересылает результаты моделирования
на электронную почту преподавателя.
Модуль моделирования
Модуль защиты
Рис. 4.
Рис. 5.
12 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 1 (272) ’2016
1. Казачков Е. А. Электрошлаковый переплав / Е. А. Казачков, А. Д. Чепурной. – Мариуполь: ПГТУ, 1995. – Ч. 1. – 83 с.
2. Имитационное моделирование [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://steeluniversity.org/
3. Leoben University Modelling and Simulation of Metallurgical Processes [Электрон. ресурс]. – Режим доступа: http://smmp.
unileoben.ac.at/
4. Егоров А. В. Расчёт мощности и параметров электропечей чёрной металлургии: Учебное пособие для вузов / А. В. Его-
ров. – М.: Металлургия, 1990. – 280 с.
1. Kazachcov E. A. Electroshlag remelting. Part 1. / E. A. Kazachcov, A. D. Chepurnoy. – Mariupol: PRTU, 1995. – P. 83.
2. Imitation model [Electronic. resource]. – Access mode: http://steeluniversity.org/
3. Leoben University Modelling and Simulation of Metallurgical Processes [Electronic. resource]. – Access mode: http://smmp.
unileoben.ac.at/
4. Egorov A. V. Calculation of parameters of electric power and steel industry: Textbook for Universities / A. V. Egorov. – M.:
Metallurgy, 1990. – 280 s.
ЛИТЕРАТУРА
REFERENCES
Розроблено імітаційну модель електрошлакової тигельної плавки на рідкому старті, яка може використовуватись
студентами вищих навчальних закладів для вивчення даного процесу. Окрім візуального моделювання, імітаційна
модель містить модулі перевірки знань студентів, а також дозволяє автоматично розрахувати остаточну оцінку
студента.
Іванова О. С., Рибак В. Н., Лисюк Р. О.
Імітаційна модель електрошлакової тигельної плавки на рідкому стартіАнотація
Ключові слова
електрошлакова тигельна плавка, імітаційна модель, комп’ютерна модель, рідкий старт
Дальнейшее усовершенствование имитационной
модели может быть связано с реализацией в ней
твёрдого старта, расширением ассортимента ста-
лей и флюсов, используемых при моделировании,
Модуль результатов моделированияРис. 6.
а также в уточнении математических моделей, по-
ложенных в основу работы имитационной компью-
терной модели.
13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 1 (272) ’2016
Ivanova O., Ryibak V., Liysuyk P.
Simulation model of electroslag crucible melting on liquid startSummary
A simulation model of electroslag crucible melting on a liquid start is developed. The developed model can be used by
university students to study this process. In addition to visual simulation, a simulation model contains modules test students’
knowledge and automatic calculation of a student’s score.
electroslag crucible remelting, simulation model, сomputer model, liquid startKeywords
Поступила 29.10.2015
Продолжается подписка на журналы
«Металл и литьё Украины»
и «Процессы литья»
на 2016 год.
Для подписки на журналы необходимо
направить письмо-заказ по адресу:
03680, Украина, г. Киев-142, ГСП,
бул. Вернадського, 34/1,
Физико-технологический институт металов и сплавов НАН Украины
или факсом (044) 424-35-15.
Счёт-фактура согласно заказу высылается письмом, по факсу или E-mail.
Редакция готова предоставить электронную версию журналов .
Стоимость одного журнала – 65 грн.
Годовая подписка (для Украины):
«Металл и литьё Украины» – 780 грн,
«Процессы литья» – 390 грн.
Годовая подписка для зарубежных стран – 100 $.
|