Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП
Разработана автоматизированная система расчета параметров шлаков электрошлакового переплава, позволяющая рассчитывать плотность, удельную теплоемкость, теплопроводность, удельное электрическое сопротивление, температуру плавления, вязкость и поверхностное натяжение жидкого шлака в зависимости от его...
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/123456789/163103 |
| 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: | Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП / О.С. Иванова, В.Н. Рыбак // Металл и литье Украины. — 2016. — № 11-12 (282-283). — С. 44-46. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-163103 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1631032020-01-24T01:26:19Z Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП Иванова, О.С. Рыбак, В.Н. Разработана автоматизированная система расчета параметров шлаков электрошлакового переплава, позволяющая рассчитывать плотность, удельную теплоемкость, теплопроводность, удельное электрическое сопротивление, температуру плавления, вязкость и поверхностное натяжение жидкого шлака в зависимости от его состава и температуры, а также подобрать состав и температуру шлака для обеспечения заданных параметров. Розроблено автоматизовану систему розрахунку параметрів шлаків електрошлакового переплаву, яка дозволяє розраховувати густину, питому теплоємність, теплопровідність, питомий електричний опір, температуру плавлення, в’язкість та поверхневий натяг рідкого шлаку в залежності від його складу і температури, а також підібрати склад і температуру шлаку для забезпечення необхідних параметрів. An automated system for calculating the parameters of the ESR slags was developed. It allows you to calculate the density, specific heat, thermal conductivity, electrical resistance, melting point, viscosity and surface tension of the liquid slag, depending on its composition and temperature, as well as to determine the composition and the slag temperature for the specified parameters. 2016 Article Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП / О.С. Иванова, В.Н. Рыбак // Металл и литье Украины. — 2016. — № 11-12 (282-283). — С. 44-46. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/163103 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 автоматизированная система расчета параметров шлаков электрошлакового переплава, позволяющая рассчитывать плотность, удельную теплоемкость, теплопроводность, удельное электрическое сопротивление, температуру плавления, вязкость и поверхностное натяжение жидкого шлака в зависимости от его состава и температуры, а также подобрать состав и температуру шлака для обеспечения заданных параметров. |
| format |
Article |
| author |
Иванова, О.С. Рыбак, В.Н. |
| spellingShingle |
Иванова, О.С. Рыбак, В.Н. Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП Металл и литье Украины |
| author_facet |
Иванова, О.С. Рыбак, В.Н. |
| author_sort |
Иванова, О.С. |
| title |
Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП |
| title_short |
Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП |
| title_full |
Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП |
| title_fullStr |
Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП |
| title_full_unstemmed |
Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП |
| title_sort |
автоматизированная система расчета параметров шлаков эшп |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/163103 |
| citation_txt |
Автоматизированная система расчета параметров шлаков ЭШП / О.С. Иванова, В.Н. Рыбак // Металл и литье Украины. — 2016. — № 11-12 (282-283). — С. 44-46. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT ivanovaos avtomatizirovannaâsistemarasčetaparametrovšlakovéšp AT rybakvn avtomatizirovannaâsistemarasčetaparametrovšlakovéšp |
| first_indexed |
2025-07-14T15:40:21Z |
| last_indexed |
2025-07-14T15:40:21Z |
| _version_ |
1837637432518901760 |
| fulltext |
44 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 11-12 (282-283) ’2016
Заставка компьютерной программыРис. 1.
Поэтому, авторами была поставлена задача созда-
ния компьютерной программы «Автоматизированная
система расчета параметров шлаков ЭШП», основ-
ные задачи которой заключались бы в быстром и точ-
ном расчете параметров шлака ЭШП по содержанию
в нем компонентов, а также в подборе состава шлака
для обеспечения заданных параметров плавки.
Описание программы. В основу разработанной
компьютерной программы положены формулы и со-
отношения, приведенные в [2, 3], а также математи-
ческие модели [4], созданные авторами на основе
данных [5, 6].
Программа скомпилирована в один бинарный
exe-файл и может быть запущена на любом персо-
нальном компьютере, работающим под управлением
одной из операционных систем семейства Windows.
Программа состоит из трех модулей, которые за-
пускаются последовательно при нажатии соответ-
ствующих кнопок. Ниже перечислены все модули
программы, а также дано их краткое описание.
1) Заставка программы, которая содержит инфор-
мацию о названии программы, а также информацию
об организации-разработчике (рис. 1).
В
ведение. Электрошлаковый переплав использу-
ется для очистки металлов и сплавов от вредных
примесей и является одним из основных способов
получения металлов и сплавов высокого качества.
Наиболее значимым элементом всех электрошла-
ковых процессов является шлаковая ванна. Именно
в ней происходят процессы выделения тепла, кото-
рое идет на нагрев и плавление металла, а также
процессы рафинирования. Поэтому, от параметров
шлаковой ванны зависит и прохождение самого элек-
трошлакового процесса в целом, и качество получа-
емого металла.
К наиболее важным параметрам шлаков ЭШП
относятся теплопроводность, электропроводность,
теплоемкость, плотность, температура плавления,
вязкость и поверхностное натяжение. Химическая
активность шлака должна обеспечивать необходи-
мую степень очистки металла.
Вопрос быстрого и адекватного расчета пара-
метров шлаковой ванны в любой момент времени
приобретает все большую значимость, поскольку
именно параметры шлаковой ванны, особенно ее
электрическое сопротивление, влияют на все другие
параметры процесса. Поэтому, задача создания со-
ответствующей программы расчета параметров шла-
ков ЭШП является актуальной.
Постановка задачи. Для удовлетворения потреб-
ностей современного рынка с каждым днем повыша-
ются требования к материалам, в том числе к составу
и характеристикам стали. На фоне этого разрабаты-
ваются новые составы шлаков ЭШП для получения
заданных параметров металлов. Но, чтобы внедрить
новый состав, нужно провести соответствующие
плавки и оценить полученные результаты, а это ве-
дет к дополнительным затратам.
Активная работа по повышению эффективности
процессов ЭШП путем автоматизации расчета пара-
метров шлаков проводится за рубежом [1], но разра-
ботанные системы расчета громоздки и неудобны и
поэтому требуют доработок. Кроме этого, отечествен-
ные составы шлаков отличаются от зарубежных, что
также приводит к увеличению ошибок расчета.
УДК 669.187.56
О. С. Иванова, В. Н. Рыбак
Национальный технический университет Украины «КПИ им. Игоря Сикорского», Киев
Автоматизированная система расчета параметров шлаков
ЭШП
Разработана автоматизированная система расчета параметров шлаков электрошлакового переплава,
позволяющая рассчитывать плотность, удельную теплоемкость, теплопроводность, удельное электрическое
сопротивление, температуру плавления, вязкость и поверхностное натяжение жидкого шлака в зависимости
от его состава и температуры, а также подобрать состав и температуру шлака для обеспечения заданных
параметров.
Ключевые слова: электрошлаковая плавка, параметры шлаков, математическое моделирование,
автоматизированная система.
45МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 11-12 (282-283) ’2016
на составлять 1300 °С. При этом содержание фтори-
да кальция должно лежать в диапазоне от 50 до 80%,
содержание оксида кальция должно быть не менее
5%, содержание оксида кремния не должно превы-
шать 5%, содержание оксида алюминия должно ле-
жать в диапазоне от 20 до 30%, а содержание окси-
да магния должно равняться 0%. Температура, при
которой должны обеспечиваться заданные значения
параметров, должна лежать в пределах от 1600 до
1700 °С.
По результатам расчетов, удовлетворять задан-
ным значениям параметров при температуре 1641 °С
будет смесь, которая состоит из, %: 60 – CaF2, 12 –
CaO, 4 – SiO2, 24 – Al2O3 и 0 – MgO.
Данная форма, как и предыдущая, имеет 4 кнопки
управления: «Назад» – возвращение к главной фор-
ме-заставке, «Рассчитать» – запустить процедуру
расчета, «Очистить» – очистить поля формы от пре-
дыдущих расчетов, «Выйти» – закрыть программу.
Выводы
Разработанная компьютерная программа показа-
ла свою высокую эффективность и может быть ис-
пользована как в учебном процессе, при подготовке
2) Форма расчета параметров шлака (рис. 2).
Данная форма используется для определения ос-
новных параметров шлака ЭШП – плотности, удель-
ной теплоемкости, теплопроводности, удельного
электрического сопротивления, температуры плав-
ления, вязкости и поверхностного натяжения в за-
висимости от количества в шлаке фторида кальция,
оксида кальция, оксида кремния, оксида алюминия,
оксида магния и температуры.
В качестве примера, на рисунке приведен расчет
параметров шлаковой смеси, содержащей, %: 45 –
CaF2, 20 – CaO, 10 – SiO2, 20 – Al2O3 и 5 – MgO при
температуре 1560 °C. При этом содержание фторида
кальция рассчитывается автоматически в зависимо-
сти от содержания в шлаке других компонентов.
Форма имеет 4 кнопки управления: «Назад» – вер-
нуться к главной форме-заставке, «Рассчитать» – за-
пустить процедуру расчета, «Очистить» – очистить
поля формы от предыдущих расчетов, «Выйти» – за-
крыть программу.
3) Форма расчета состава шлака (рис. 3).
Данная форма используется для подбора состава
шлаковой смеси в зависимости от требуемых пара-
метров жидкого шлака – плотности, удельной тепло-
емкости, теплопроводности, удельного электрическо-
го сопротивления, температуры плавления, вязкости,
поверхностного натяжения и рабочей температуры.
Программа позволяет осуществлять подбор со-
става шлаковой смеси как по всем заданным пара-
метрам, так и в любой их комбинации. Для выбора
параметров, по которым будет проводиться подбор,
используются квадратные кнопки, которые при пере-
ключении могут окрашиваться в один из двух цветов:
зеленый – параметр учитывается, красный – пара-
метр не учитывается.
После запуска программы, по умолчанию, все
кнопки будут иметь зеленый цвет. Пользователь име-
ет возможность самостоятельно отмечать параметры
подбора и вводить требуемые значения, но минимум
один параметр должен быть отмечен зеленым цветом.
Параметр «Допуск отклонений» устанавливает
пределы отклонений каждого из исходных параме-
тров в процентах и влияет на точность расчетов.
Пользователь имеет возможность установить дан-
ный параметр в диапазоне от 1 до 50%. По умолча-
нию, этот параметр равен 10%.
В программе также имеется возможность задать
границы поиска содержания каждого из компонен-
тов шлака – CaF2, CaO, SiO2, Al2O3 и MgO в диапа-
зоне от 0 до 100%, а также рабочий температурный
интервал, в котором шлаковая смесь должна иметь
указанные параметры. По умолчанию, диапазон по-
иска составляющих шлаков не ограничен, а рабочая
температура лежит в диапазоне от 1200 до 2500 °С.
В случае невозможности подбора содержания со-
ставляющих шлаковой смеси, необходимо увеличить
пределы допуска или расширить границы поиска со-
держания компонентов шлака.
В качестве примера, на рисунке приведена про-
цедура подбора компонентов шлака по двум пара-
метрам – плотности, которая должна составлять
2500 кг/м3, и температуре плавления, которая долж-
Форма расчета параметров шлака
Форма расчета состава шлака
Рис. 2.
Рис. 3.
46 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 11-12 (282-283) ’2016
студентов и специалистов металлургического про-
филя, так и в самой металлургической отрасли для
проведения быстрых и точных расчетов параметров
шлаковых ванн в процессах электрошлакового пере-
плава, что является необходимым условием для эф-
фективного управления процессами ЭШП с целью
получения качественной продукции при минималь-
ных затратах сырья и электроэнергии.
1. Mills K. C., Yuan L., Jones R. T. Estimating the physical properties of slags. – The Journal of The Southern African Institute of
Mining and Metallurgy. – October, 2011. – Volume 111. – P. 649-658.
2. Егоров А. В. Расчет мощности и параметров электропечей черной металлургии: Учебное пособие для вузов. – М.:
Металлургия, 1990. – 280 с.
3. Казачков Е. А. Чепурной А. Д. Электрошлаковый переплав. Часть 1. – Мариуполь: ПГТУ, 1995. – 83 с.
4. Иванова О. С., Рыбак В. Н., Куцык И. Г. Математическое моделирование поверхносного натяжения шлаков ЭШП. –
«Металл и литье Украины». – 2015. – № 12. – С. 33-35.
5. Атлас шлаков: справ. изд.; пер. с нем. – М.: Металлургия, 1985. – 208 с.
6. Подгаецкий В. В., Кузьменко В. Г. Сварочные шлаки: Справочное пособие. – К.: Наукова думка, 1987. – 252 с.
1. Mills K. C., Yuan L., Jones R. T. (2011). [Estimating the physical properties of slags]. The Journal of The Southern African
Institute of Mining and Metallurgy, vol. 111, pp. 649-658. [in English].
2. Egorov A. V. (1990). Raschet moshchnosti i parametrov elektropechei chernoi metallurgii: Uchebnoe posobie dlia vuzov.
[Calculation of parameters of electric power and steel industry: Textbook for Universities]. Moscow: Metallurgiia, 280 p.
[in Russian].
3. Kazachkov E. A., Chepurnoi A. D. (1995). Elektroshlakovyi pereplav. Chast’ 1. [Electroslag remelting. Part 1.]. Mariupol:
PGTU, 83 p. [in Russian].
4. Ivanova O. S., Rubak V. N., Kutsyk I. G. (2015). Matematicheskoe modelirovanie poverkhnosnogo natiazheniia shlakov ESHP.
[Mathematical modeling of surface tension of the slag ESR]. Metall i lit’e Ukrainy, no. 12, pp. 33-35. [in Russian].
5. Atlas shlakov: sprav. izd. (1985). [Atlas of slag. Reference book]. Moscow: Metallurgiia, 208 p. [in Russian].
6. Podgaetskii V. V., Kuz’menko V. G. (1987). Svarochnye shlaki: Spravochnoe posobie. [Welding slags. Resource Manual].
Kyiv: Naukova dumka, 252 p. [in Russian].
ЛИТЕРАТУРА
REFERENCES
Розроблено автоматизовану систему розрахунку параметрів шлаків електрошлакового переплаву, яка дозволяє
розраховувати густину, питому теплоємність, теплопровідність, питомий електричний опір, температуру плавлення,
в’язкість та поверхневий натяг рідкого шлаку в залежності від його складу і температури, а також підібрати склад і
температуру шлаку для забезпечення необхідних параметрів.
Іванова О. С., Рибак В. М.
Автоматизована система розрахунку параметрів шлаків ЕШПАнотація
Ключові слова
Електрошлакова плавка, параметри шлаків, математичне моделювання, автоматизована
система.
Ivanova O., Rybak V.
Automated system for calculating parameters of ESR slagsSummary
An automated system for calculating the parameters of the ESR slags was developed. It allows you to calculate the density,
specific heat, thermal conductivity, electrical resistance, melting point, viscosity and surface tension of the liquid slag,
depending on its composition and temperature, as well as to determine the composition and the slag temperature for the
specified parameters.
Electroslag remelting, parameters of slags, mathematical simulation, automated system.Keywords
Поступила 15.02.17
|