МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ХІМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ, ЩО ВІДБУВАЮТЬСЯ У ДУГОВИХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНИХ ПЕЧАХ

Анотація

У роботі представлена математична модель хімічних процесів, що відбуваються у дугових сталеплавильних печах (ДСП). Моделювання здійснене за допомогою розгляду основних хімічних реакцій, які мають місце у ДСП: реакції
відновлення заліза і шлакоутворення, реакцій, що відповідають за формування пічної атмосфери . Дана модель у кожен момент часу надає інформацію про основні характеристики хімічних процесів, які протікають у ДСП, а саме: теплові
коефіцієнти реакції та їх швидкість; масу речовин, що приймають участь у хімічній реакції та її продуктів; кількість теплоти,
що виділяється або поглинається у результаті тієї чи іншої реакції. Запропонований авторами алгоритм розрахунку відрізняється простотою та зручністю використання. Цей алгоритм дозволяє уникнути побудови складних фізико-хімічних
моделей, які включають елементи гідродинаміки ванни і потребують великої кількості початкової інформації. З метою підтвердження адекватності створеної моделі розглянуті отримані залежності швидкостей хімічних реакції від температури. При цьому одержані результати збігаються з результатами проведених раніше експериментів . Крім того, авторами наведені дані про вміст розглянутих хімічних елементів у шлаку та розплаві згідно з протоколами виплавки та розрахунками, зробленими з використанням описаного алгоритму. Аналіз цих даних дозволяє підтвердити, що запропонований алгоритм, відображає реальну поведінку процесу. Розбіжність між реальними та розрахунковими даними не перевищує 20%, тобто, знаходиться у допустимих межах. Програмна реалізації наведеної моделі здійснена за допомогою мови програмування С++, з використанням відкритої бібліотеки OpenGL.
Розроблена авторами модель інтегрована в єдиний синергетичний комплекс, що забезпечує надання адекватної інформації про перебіг електричних, теплових та хімічних процесів, що відбуваються у дугових сталеплавильних печах, з
урахуванням їх взаємного впливу та взаємозв’язку. Даний комплекс, у свою чергу, є підґрунтям для знаходження оптимального значення активної потужності, що подається у піч у кожен момент часу, та створення автоматизованої системи керування процесом виплавки сталі у дуговій печі.