DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-404-413

Тогобицька Дар’я Миколаївна, д.т.н., проф., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-6413-4823. E-mail: dntog@ukr.net

Снігура Ірина Романівна, к.т.н., н.с, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-5872-7403

МОДЕЛЮВАННЯ МЕТАЛЕВИХ РОЗПЛАВІВ НА РІВНІ МІЖАТОМНОЇ ВЗАЄМОДІЇ

Анотація. Мета роботи полягає у створенні комплексу базових моделей для прогнозування першочергових фізико-хімічних і теплофізичних властивостей металевих розплавів для спрямованого формування якісного металопродукту та підвищення його конкурентоздатності. Підґрунтям для проведення моделювання обрана оригінальна концепція спрямованого хімічного зв’язку, ядром якої є розгляд металевих розплавів, як хімічно єдиних систем, а не механічної суміші складових елементів та врахування внеску усіх компонентів, навіть у малих концентраціях. У роботі використана важлива інформаційна складова, що представляє собою бази даних про властивості металургійних розплавів, що безперервно поповнюються сучасними даними і містять результати власних й промислових експериментальних досліджень та літературного пошуку (статті, патенти, винаходи, наукові розробки, монографії). Значимість баз даних є беззаперечною та вимагає їх виведення на міжгалузевий та міжвузівський рівень з відкритим доступом, як окремої інстанції по сприянню розвитку наукового рівня та можливостей науковців. Розроблено адекватні математичні моделі на основі інтегральних параметрів міжатомної взаємодії, а додаткове урахування параметрів мікронеоднорідності у їх структуроформуванні забезпечило високу точність оперативного прогнозу (R²≥0,9). Порівняльний аналіз отриманих результатів плавкості з відповідними розрахунками на основі програмного комплексу JMatPro підтвердив ефективність використання параметрів міжатомної взаємодії, як модельних. Результати досліджень рекомендуються до використання в промислових умовах з метою спрямованого формування складу та властивостей продуктів плавки, а також зниження енергетичних витрат, зменшення браку за рахунок приймання оперативних управляючих технологічних рішень за допомогою інтеграції розроблених моделей в АСУТП сталеплавильного виробництва.

Ключові слова: металеві розплави, параметри міжатомної взаємодії, моделювання, фізико-хімічні властивості, теплофізичні властивості

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-404-413

Посилання для цитування: Тогобицька Д. М., Снігура І. Р. Моделювання металевих розплавів на рівні міжатомної взаємодії. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 404-413. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-404-413

Перелік посилань

1. Фишер И. З. Статистическая природа жидкостей. М. : Изд-во АН СССР, 1961. 212 с.
2. Френкель Я. И. Введение в теорию металлов. Л. : Наука, 1972. 424 с.
3. Островский О. И., Григорян В. А. О структурных превращениях в металлических расплавах. Известия вузов. Чёрная металлургия. 1985. № 5. С. 1–12.
4. Ладьянов В. И., Новохатский И. А., Логунов С. В. Оценка времени жизни кластеров в жидких металлах. Металлы. 1995. № 2. С. 13 – 22.
5. Шенк Г. Физико-химия металлургических процессов. М. : ОНТИ, 1935. 383 с.
6. Кожеуров В. А. Термодинамика металлургических шлаков. Свердловск : Металлургиздат, 1955. 163 с.
7. Есин О. А. О полимерной модели расплавленных силикатов и других окислов. Сталь. № 7. С. 497-500.
8. Пономаренко А. Г. Вопросы термодинамики фаз переменного состава, имеющих коллективную электронную фазу. I. Свободная энергия фазы. Журнал физической химии. 1974. Т. 48. № 7. С. 1668 –1671.
9. Приходько Э. В. Эффективность комплексного легирования сталей и сплавов. К. : Наукова думка, 1995. 292 с.
10. Приходько Э. В. О физико-химической модели структуры металлических расплавов. Изв. АН СССР. Металлы. 1986. № 4. С. 20–26.
11. Приходько Э. В. Металлохимия многокомпонентных систем. М. : Металлургия¸ 1995. 320 с.
12. Базы данных и модели для экспертной оценки эффективности использования ферросплавов при производстве стали. / Д. Н. Тогобицкая, В. П. Пиптюк, А. Ф. Петров и др. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. Вып. 31. 2017. С. 150–165.
13. Компьютерное моделирование температур плавления и кристаллизации сплавов специального назначения / Д. Н. Тогобицкая, М. Шапер, О. Гридин, И. Р. Снигура // Сталь. № 6. С. 11 – 15.
14. Гайдук С. В., Кононов В. В., Куренкова В. В. Получение прогнозирующих математических моделей для расчета термодинамических параметров литейных жаропрочных никелевых сплавов. СЭМ. № 5. С. 31-37.
15. D. Carlson & C. Beckermann. Determination of solid fraction–temperature relation and latent heat using full scale casting experiments: application to corrosion resistant steels and nickel based alloys. International Journal of Cast Metals Research. 2012. Vol. 25. Issue 2. P. 75-92. DOI: 10.1179/1743133611Y.0000000023.
16. Скребцов А. М. Температура полного распада кластеров металлического расплава. Каково ее значение? Известия вузов. Чёрная металлургия. 2009. № С. 28–32.