DOI: 10.52150/2522-9117-2024-38-292-307

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

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

Піптюк Віталій Петрович, к.т.н., с.н.c., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-2915-1756

Кукса Олег Володимирович, к.т.н., н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-6268-0692

КОМПЛЕКСНА ОЦІНКА ВЛАСТИВОСТЕЙ ДОБАВОК, ЯК НЕОБХІДНА СКЛАДОВА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ ПРИ ДОВЕДЕННІ СТАЛІ НА УКП

Анотація.  Інформаційною основою для теоретичної та прикладної металургії при розробці рішень спрямованих на удосконалення існуючих та освоєння принципово нових технологічних схем виготовлення високоякісної металопродукції є проблемно-орієнтовані програми в основі яких повинна бути закладена достовірна база даних та моделей. Аналіз сучасних спеціалізованих комп’ютерних програм свідчить про суттєву нестачу таких моделей для багатокомпонентних розплавів, якими є основні учасники металургійних процесів – метал, шлак, добавки. Основна задача роботи полягає у створенні комплексу базових моделей для прогнозування першочергових фізико-хімічних і теплофізичних властивостей металевих розплавів з метою спрямованого формування  якісного металу 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. В 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, що забезпечило високу точність оперативного прогнозу (R²≥0,9). Результати досліджень рекомендуються до використання в науково – дослідних та промислових умовах з метою спрямованого формування складу та властивостей продуктів плавки, а також зниження енергетичних витрат, зменшення браку за рахунок прийняття оперативних технологічних рішень за допомогою інтеграції розроблених моделей в АСНД та АСУТП сталеплавильного виробництва.

Ключові слова: метал, добавки, феросплави, параметри міжатомної взаємодії, моделювання, фізико-хімічні властивості, теплофізичні властивості, установка «ківш-піч» (УКП)

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-292-307

Посилання для цитування: Комплексна оцінка властивостей добавок, як необхідна складова інтелектуальної системи прийняття рішень при доведенні сталі на УКП / Д. М. Тогобицька, І. Р. Поворотня, В. П. Піптюк, О. В. Кукса // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2024. Вип. 38. С. 292-307. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-292-307.

Перелік посилань

1. 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.
2. Харченко А. В, Пономаренко А. Г. Экспериментальные основания термодинамической модели коллективизированных электронов. Сб. научных трудов ДонНТУ. Серия : Металлургия. 2003. С. 17 – 24.
3. Харченко А. В., Пономаренко А. Г., Храпко С. А., Иноземцева Е. Н. Разработка информационно-технологической системы «ФОРВАРД» для управления металлургическими процессами в реальном масштабе времени. Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1991. № 12. С. 89 – 91.
4. Харченко А. В., Ковалев В. Л., Личконенко Н. В., Ляшенко Р. П. Усовершенствование системы контроля сталеплавильного производства «Мастер». Збірник наукових праць «Металургія». Вип. 2 (42). 2019. С. 11–15.
5. Харченко А. В. Оптимизация процесса раскисления стали с применением аппаратно – программного комплекса «Мастер». Збірник наукових праць «Металургія».  Вип. 1 (33). 2015. С. 18–21
6. Синяков Р. В. Разработка технологии выплавки и внепечной обработки стали с использованием программного комплекса «DesigningMelt». Современная электрометаллургия. 2011. № 2. С. 34–37.
7. Харченко А. В., Личконенко Н. В., Мосейко Ю. В. Возможности и перспективы использования программы «Excalibur» в учебном процессе. Зб. наукових праць ЗДIА. Металургiя. Вип. 1 (29). 2013. С. 169–175.
8. Харченко А. В., Синяков Р. В., Личконенко Н. В. Применение метода химических потенциалов Гиббса в черной металлургии. Збірник наукових праць «Металургія». Вип. 2 (38). 2017. С. 20–25
9. Харченко О. В. Диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп’ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі. Метал та лиття України. 2021. №2. С. 30-37.
10. Тогобицкая Д. Н., Шапер М., Гридин О., Снигура И. Р. Компьютерное моделирование температур плавления и кристаллизации сплавов специального назначения. Сталь. 2018. № 6. С. 11 – 15.
11. Carlson K. D., Beckermann C. 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 Researchю 2012. Vol. 25. No. 2. P. 75-92. https://doi.org/10.1179/1743133611Y.0000000023
12. Sundman B., Kattner U. R., Palumbo M. et al. OpenCalphad – a free thermodynamic software. Integr Mater Manuf Innov. 2015. Vol. 4. P. 1–15. https://doi.org/10.1186/s40192-014-0029-1
13. Chattopadhyay S. Computer Applications and Simulations in Ferroalloy Production. In: 4th Refresher Course on Ferro Alloys, January 12-14, 1994, Jamedepur.
14. Приходько Э. В. Эффективность комплексного легирования сталей и сплавов. К. : Наукова думка, 1995. 292с.
15. Приходько Э. В. О физико-химической модели структуры металлических расплавов. Изв. АН СССР. Металлы. 1986. № 4. С. 20–26.
16. Приходько Э. В. Металлохимия многокомпонентных систем. М. : Металлургия. 1995. 320 с.
17. Togobitska D., Belkova A. New approach to evaluating the thermodynamic consistency of melts in the «Metal-Slag» system based on interatomic interaction parameters. Lithuanian Journal of Physics. 2024. Vol. 64. No. 1. P. 58-71. https://doi.org/10.3952/physics.2024.64.1.6
18. Базы данных и модели для экспертной оценки эффективности использования ферросплавов при производстве стали / Тогобицкая Д. Н., Пиптюк В. П., Петров А. Ф., Греков С. В., Снигура И. Р., Лихачев Ю. М. Головко Л. А. // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. 2017. Вип. 31. С. 150 – 165.
19. Банк даних «Металургія» – інформаційна основа прогнозування властивостей фізико-хімічних систем та їх розплавів / Д. М. Тогобицька., Д. О. Степаненко, А. І. Бєлькова, А. П. Петров, Ю. М. Ліхачев // Сучасні проблеми металургії. 2021. Вип.24. С. 140 – 148.