Вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при позапічній обробці чавуну
The article is devoted to the development of a methodology for the operational forecast of the properties of the final blast furnace slag by its chemical composition and temperature to improve the quality of hot metal in terms of sulfur content. The available information on the structure and propert...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Автори та афіліації: |
|
| Ключові слова: | keywords |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/126 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1871465353812377600 |
|---|---|
| author | Степаненко, Д.О. Вергун, О.С. Кисляков, В.Г. Руденко, О.Л. Петруша, В.П. Пушкаренко, М.В. |
| author_facet | Степаненко, Д.О. Вергун, О.С. Кисляков, В.Г. Руденко, О.Л. Петруша, В.П. Пушкаренко, М.В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Д.О. Степаненко",
"institution": "Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України"
},
{
"author": "О.С. Вергун",
"institution": "Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України"
},
{
"author": "В.Г. Кисляков",
"institution": "Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України"
},
{
"author": "О.Л. Руденко",
"institution": "Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України"
},
{
"author": "В.П. Петруша",
"institution": "Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України"
},
{
"author": "М.В. Пушкаренко",
"institution": "Національна металургійна академія України"
}
] |
| author_sort | Степаненко, Д.О. |
| baseUrl_str | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T13:37:39Z |
| description | The article is devoted to the development of a methodology for the operational forecast of the properties of the final blast furnace slag by its chemical composition and temperature to improve the quality of hot metal in terms of sulfur content.
The available information on the structure and properties of blast furnace slag, methods of their determination to establish the relationship between the parameters of the slag regime with blast furnace smelting parameters is studied and summarized, the dependence of the most important properties of blast furnace slag on its chemical composition and temperature is experimentally determined.
To create predictive models, the method developed at the Iron and Steel Institute of Z.I. Nekrasov of the NAS of Ukraine used physico-chemical modeling to "convolve" information about the chemical composition of metallurgical melts, according to which the physico-chemical and structural state of slag melts is characterized by appropriate criteria.
The analysis of the accumulated experimental data on the properties of modern blast furnace slags is performed, using the criteria of the theory of directed chemical bonding the dependences of liquidus temperature on model parameters are established and an adequate forecast model of bucket slag liquid temperature on its model parameters is obtained.
The created technique allows to obtain temperature dependences of density, surface tension, viscosity and electrical conductivity of real blast furnace slags in the temperature range 1200–1400 °С.
The approach to modeling of slag melts at the level of interatomic interaction used in the article can be used to develop predictive models of different technological properties of furnace slags in a wide range of temperatures. The obtained results are of practical importance and can be used for rapid prediction of the liquidity temperature of furnace slags and adjustment of their chemical composition in accordance with technological requirements. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
8 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ці дефекти можна виправити наступною обробкою.
Властивості матричного металу можна поліпшити
введенням в нього спеціальних добавок, що найчас-
тіше можливо лише на металургійній стадії, тобто в
рідкому стані або позапічною обробкою залізовугле-
цевого розплаву.
О
дним з важливих компонентів, що беруть участь
в пірометалургійних процесах, є шлак, який зна-
ходиться в активній взаємодії з розплавленим
металом.
У процесі виплавки метал забруднюється доміш-
ками, що погіршують його властивості, але не завжди
ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020, № 4 (323), xx-xx
УДК 669.02/09:669.162.275.2.001.57
Д.О. Степаненко1, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: d.gorodenskiy@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0184-8295
О.С. Вергун1, д-р техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0001-5493-9214
В.Г. Кисляков1, канд. техн. наук, зав. відділу, e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0002-1775-5050
О.Л. Руденко1, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0001-6068-9901
В.П. Петруша1, пров. інженер, e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0002-1031-3241
М.В. Пушкаренко2, аспірант, e-mail: nikshustrii@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-1236-2020
1Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України (Дніпро, Україна)
2Національна металургійна академія України (Дніпро, Україна)
Вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування
фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при
позапічній обробці чавуну
Статтю присвячено розробці методики оперативного прогнозу властивостей кінцевого доменного шлаку за його
хімічним складом і температурою для підвищення якості чавуну за вмістом сірки.
Вивчено та узагальнено наявні відомості про структуру і властивості доменних шлаків, методах їх визначення для
встановлення зв'язку параметрів шлакового режиму з показниками доменної плавки, експериментально визна-
чено залежність найважливіших властивостей доменного шлаку від його хімічного складу і температури.
Для створення прогнозних моделей використано методику фізико-хімічного моделювання для «згортки» інфор-
мації про хімічний склад металургійних розплавів, яку розроблено в Інституті чорної металургії ім. З.І. Некрасова
НАН України, відповідно до якої фізико-хімічний і структурний стан шлакових розплавів характеризується відпо-
відними критеріями.
Виконано аналіз накопичених експериментальних даних про властивості сучасних доменних шлаків, з викорис-
танням критеріїв теорії спрямованого хімічного зв'язку встановлено залежності температури ліквідус від модель-
них параметрів і отримано адекватну прогнозну модель температури ліквідус ковшового шлаку від його модель-
них параметрів.
Створена методика дозволяє отримати температурні залежності щільності, поверхневого натягу, в'язкості і елек-
тропровідності реальних доменних шлаків в інтервалі температур 1200–1400 °С.
Використаний у статті підхід до моделювання шлакових розплавів на рівні міжатомної взаємодії може застосо-
вуватися для розробки прогнозних моделей різних технологічних властивостей пічних шлаків в широкому інтер-
валі температур. Отримані результати мають практичне значення і можуть бути використані для оперативного
прогнозування температури ліквідус пічних шлаків і коригування їх хімічного складу відповідно до технологічних
вимог.
Ключові слова: чавун, температура ліквідус, магній, модель, десульфурація.
https://doi.org/10.15407/steelcast2019.10.064
ОБРОБКА СТАЛІ У КОВШІ
9ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА СТАЛІ У КОВШІ
– вивчити та узагальнити наявні відомості про
структуру і властивості доменних шлаків, методах
їх визначення для встановлення зв'язку параметрів
шлакового режиму з показниками доменної плавки;
– експериментально визначити залежність най-
важливіших властивостей доменного шлаку від його
хімічного складу і температури;
– створити комп'ютерну модель промислових до-
менних шлаків для визначення їх структури та осно-
вних властивостей;
– розробити методику оперативного розрахунку
в'язкості шлаків для коригування складу шихтових
матеріалів і добавок.
Температура плавлення шлаків – величина умов-
на, оскільки шлаки, як і інші багатокомпонентні систе-
ми, плавляться в широкому інтервалі температур. За
температуру плавлення шлаків приймають темпера-
туру ліквідусу (температуру повного зникнення твер-
дої фази при нагріванні або появі при охолодженні
розплаву).
Графічний метод з використанням існуючих діа-
грам в'язкості дозволяє враховувати вплив лише 4–5
базових оксидів. З розвитком методів комп'ютерного
моделювання з'явилася можливість порівняно про-
сто, без значних часових і матеріальних витрат, роз-
раховувати властивості багатокомпонентних високо-
температурних розплавів.
Фізико-хімічні та технологічні властивості шлаку
значною мірою визначаються структурою розплаву.
Результатів прямих експериментальних досліджень
структури рідких доменних шлаків у літературі дуже
небагато, а дані про їх фізико-хімічні властивості час-
то суперечливі.
Як відомо, облік структури шлаку є визначальним
фактором при оцінці його фізико-хімічних властивос-
тей. Оперативний аналіз структури рідких доменних
шлаків одночасно з процесом на сьогоднішній день
неможливий в силу відсутності необхідного облад-
нання та методик. Уявлення про шлаки в рідкому ста-
ні значною мірою усвідомлюється після вивчення їх
мінералогічного складу в твердому стані [3].
У металургійних агрегатах тепломасообміні і фізи-
ко-хімічні процеси протікають одночасно, що значно
ускладнює вивчення їх закономірностей. Тому най-
більш доцільно, в першу чергу, досліджувати визна-
чальні процеси в їх сукупності. Ці процеси, як прави-
ло, вивчають методами моделювання.
Моделювання дозволяє скоротити терміни розроб-
ки і освоєння нових процесів, обладнання та агрегатів.
Моделювання використовується в багатьох фун-
даментальних і прикладних науках, при якому замість
оригіналу експеримент проводять на моделі, а резуль-
тати кількісно або якісно поширюють на процес.
Математична модель є основою для створення
алгоритму процесу, під яким розуміють повний і точ-
ний опис обчислювального процесу, що дозволяє з
вихідних даних отримувати шуканий результат [4].
Модель – це рівняння або система рівнянь, що
зв'язують основні, з точки зору розв'язуваної задачі,
властивості реального об'єкту. Серед основних ви-
мог, що пред'являються до моделей, можна виділити
У даний час обробка металу шлаком – ефектив-
ний метод для промислової десульфурації металу і
очищення його від неметалевих включень. Зараз вже
немислиме ігнорування рафінуючої ролі шлаків у до-
менному, сталеплавильному та переплавних проце-
сах. Однак розуміння рафінуючих можливостей рід-
ких шлаків прийшло не відразу, а в результаті еволю-
ції металургійної практики.
Спочатку в доменному процесі шлак розглядали
як супутній продукт, що утворюється при виплав-
ці чавуну в процесі виділення металу з компонентів
шихти. Завдання щодо отримання високоякісного ча-
вуну вирішувалося підбором «чистих» за домішками
компонентів шихти. Перехід від деревного вугілля до
сірчастого кам'яновугільного коксу і виснаження ба-
гатих залізом залізорудних місцезнаходжень сприяли
створенню доменного шлаку як активного агента про-
тікання фізико-хімічних процесів в агрегаті. Тільки піс-
ля цього домна з відновного агрегата перетворилася
в пірометалургійний агрегат, що дозволяє поєднувати
тепломасообмінні та фізико-хімічні процеси для отри-
мання металу заданого складу, незалежно від зміни
складу вихідної шихти.
Шлак, що формується в процесі виплавки чаву-
ну при попаданні в ківш з чавуном у процесі випуску
плавки може впливати на подальші процеси, напри-
клад, позапічної десульфурації чавуну. Такий шлак
повинен мати досить високу сорбційну здатність по
відношенню до сульфідів, що утворюються, а також
досить низьку температуру плавлення, що забезпе-
чує його рідкорухомий стан при температурі чавуну в
ковші 1300–1350 °С.
Склад шлаку, а, отже, його хімічна активність,
температура плавлення, в'язкість, щільність та інші
властивості значною мірою визначають якість ви-
плавленого чавуну, інтенсивність плавки, рівність хо-
ду доменної печі і тим самим впливають на ефектив-
ність доменного процесу, а також процесу позапічної
десульфурації чавуну.
На цей час у світі сировинна база для підпри-
ємств металургійного комплексу зазнала серйозних
змін, які можуть викликати істотний вплив на хімічний
склад чавуну і шлаку. У зв'язку з цим виникає необхід-
ність оперативного контролю складу і властивостей
продуктів плавки з метою спрямованого впливу для
стабілізації шлакового режиму, оскільки у виробничих
умовах відсутня можливість експериментального ви-
значення властивостей шлакових розплавів, ці влас-
тивості можна розрахувати за допомогою прогнозних
моделей [1].
Тому, актуальним для металургів завданням є роз-
робка і розвиток методів експериментального і тео-
ретичного визначення властивостей шлаку за його
хімічним складом і температурою, що особливо пер-
спективно в умовах нестабільної сировинної бази [2].
Була поставлена ціль розробити методики опера-
тивного прогнозу властивостей кінцевого доменного
шлаку з урахуванням змін в процесі його взаємодії з
чавуном протягом випуску і транспортування до уста-
новки для позапічної обробки чавуну. Для досягнення
цієї мети необхідно було вирішити такі завдання:
10 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА СТАЛІ У КОВШІ
наступні – їх спільність, можливість удосконалення
моделі як за рахунок заміни елементів моделі більш
досконалими, так і за рахунок використання інших
технологічних розрахунків, здатність моделі розгля-
дати різні окремі випадки шляхом урахування додат-
кових вимог, достатня точність розрахунків [5].
Моделювання, яке зазвичай проводять в лабора-
торіях, дає можливість варіювати факторами в ши-
роких межах, спостерігати, фіксувати і відтворювати
досліджувані явища і, таким чином, з відносно неве-
ликими витратами досить повно і різнобічно вивчати
багато процесів [6].
Насправді можна виділити два способи побудови
моделей:
1. Теоретичні (детерміновані) використовують фун-
даментальні фізичні і фізико-хімічні закони і константи,
а дослідні дані, що відображають специфіку конкрет-
ного процесу, використовуються лише для необхідної
корекції. При розгляді теоретичних моделей часто
протиставляють, наприклад, термодинамічні і кінетич-
ні моделі на тій підставі, що всі реальні процеси не
рівнозначні і не можуть бути описані в термінах термо-
динаміки, заснованої на розгляді рівноважних станів.
Кінетичні моделі [7] розраховують склади фаз на осно-
ві даних про константи швидкості реакції і включають
в якості фактора час від початку реакції, однак через
відсутність необхідних довідкових даних кінетичні мо-
делі мають дуже вузьку спрямованість і їх застосуван-
ня обмежене конкретними стадіями певних процесів.
2. Статистичні (емпіричні), в основі яких лежить
обробка масиву дослідних даних, що відносяться
до конкретного процесу. Недоліками таких методів є
громіздкість і неможливість використання для моде-
лювання нових технологій. До переваг статистичного
методу слід віднести простоту, можливість застосу-
вання до будь-яких процесів, можливість підвищува-
ти точність розрахунків за рахунок додавання нових
членів ряду, незалежність від рівня теоретичних уяв-
лень про внутрішню будову об'єкта.
Зазвичай всі використовувані моделі мають деяку
теоретичну основу зі статистичними визначеннями
параметрів, які не можуть бути обчислені теоретично,
тобто частина зв'язків визначається теоретичними
співвідношеннями [8].
Графіки залежності Тліквідус від модельних параметрів міжатомної взаємодії
11ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА СТАЛІ У КОВШІ
відус від параметрів міжатомної взаємодії. Зокрема,
отримано наступну прогнозну модель для температу-
ри ліквідус для умов меткомбінату Китаю:
Тліквідус = -193,697 - 671,311d + 13740,62tga +
+ 1887,396r - 230,886De/r (R = 0,8857).
Запропонованою методикою можуть бути отрима-
ні температурні залежності щільності, поверхневого
натягу, в'язкості і електропровідності реальних до-
менних шлаків в інтервалі температур 1200–1400 °С.
Висновки
1. На прикладі температури ліквідус показано ме-
тодику розрахунку прогнозних величин фізико-хіміч-
них параметрів шлаку від його складу.
2. Найбільший вплив на коефіцієнт кореляції за-
лежності температури шлаку від модельних параме-
трів надає критерій tga.
3. Отримано кількісну залежність температури лік-
відус від параметрів міжатомної взаємодії.
При побудові прогнозних моделей використовува-
лася розроблена в ІЧМ НАН України методика фізи-
ко-хімічного моделювання для «згортки» інформації
про хімічний склад металургійних розплавів, відпо-
відно до якої фізико-хімічний і структурний стан шла-
кових розплавів характеризується фізико-хімічними
критеріями d, De, r, tga (d – структурний параметр,
що характеризує середньостатистичну відстань між
атомами в квазіхімічному наближенні; De – серед-
ньостатистичне число електронів, локалізованих у
напрямку атомів, що взаємодіють; r – показник сте-
хіометрії системи; tga – параметр, що характеризує
зміну заряду атома залежно від відстані).
Використано критерії теорії спрямованого хіміч-
ного зв'язку для побудови модельних властивостей
ковшових шлаків.
При цьому виконано:
– розраховано модельні параметри на основі да-
них про склад шлаку;
– побудовано залежності температури ліквідус від
складу шлаку і його модельних параметрів шлаку;
– проведено обробку масиву даних за допомогою
регресійного аналізу;
– для прогнозування температури ліквідус на
основі отриманих даних побудовано графіки залеж-
ностей (рисунок, а–е).
– виведено рівняння прогнозної моделі шлаку.
У ході виконання роботи було вивчено залежність
температури ліквідус від параметрів міжатомної вза-
ємодії. Як видно з залежностей № 4 і № 5 – велике
значення на коефіцієнт кореляції має фізико-хімічний
критерій tga. Як випливає з рисунка і таблиці, опти-
мальною модельною структурою для прогнозування
Тліквідус є залежність № 6 (рисунок, е).
Вперше створено комп'ютерну модель реального
10-компонентного доменного шлаку, що дозволила
досліджувати його іонну структуру і отримати кінетич-
ні характеристики.
Як приклад в таблиці представлено результати
дослідження температури ліквідус шлаку від його мо-
дельних параметрів.
Також, при використанні розробленого підходу
було отримано кількісну залежність температури лік-
Залежність Тліквідус від модельних параметрів
міжатомної взаємодії
Залежність Тліквідус від модельних
параметрів R
tga, r, De/r (а) 0,8088
d, De, r, De/r (б) 0,7421
De, tga, De/r, r (в) 0,8781
d, De/r (г) 0,3792
d, De/r, tga (д) 0,8201
d, tga, r, De/r (е) 0,8857
Примітка: R – коефіцієнт кореляції
1. Воскобойников В.Г., Дунаев Н.Е., Михалевич А.Г. и др. Свойства жидких доменных шлаков. М.: Металлургия, 1975.
184 с.
2. Тогобицкая Д.Н. Моделирование межфазного распределения элементов в системе «металл – шлак» при выплавке
чугуна. Металлургическая и горнорудная промышленность. 1999. № 1. С. 8–11.
3. Приходько Э.В. Металлохимия многокомпонентных систем. М.: Металлургия, 1995. 320 с.
4. Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов. М.: Металлургия, 1988. 288 с.
5. Люпис К. Химическая термодинамика материалов. Перевод с английского. М.: Металлургия, 1989. 503 с.
6. Григорян В.А., Стомахин А.Я., Пономаренко А.Г. и др. Физико-химические расчеты электросталеплавильных процес-
сов. М.: Металлургия, 1988. 288 с.
ЛІТЕРАТУРА
12 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА СТАЛІ У КОВШІ
7. Островский И.О., Григорян В.А., Вишкарев А.Ф. Свойства металлургических расплавов. М.: Металлургия, 1988. 304 с.
8. Пиментея Г., Спратли Р. Как квантовая механика объясняет химическую связь. М.: Мир, 1973. 331 с.
Надійшла 14.09.2020
REFERENCES
1. Voskoboynikov, V.G., Dunaev, N.E., Mikhalevich, A.G. et al. (1975). Properties of liquid blast-furnace slags. Moscow:
Metallurgiya, 184 p. [in Russian].
2. Togobitskaya, D.N. (1999). Modeling of interphase distribution of elements in the "metal – slag" system during cast iron
smelting. Metallurgical and mining industry, no. 1, pp. 8–11 [in Russian].
3. Prikhodko, E.V. (1995). Metal chemistry of multicomponent systems. Moscow: Metallurgiya, 320 p. [in Russian].
4. Kazachkov, E.A. (1988). Calculations on the theory of metallurgical processes. Moscow: Metallurgiya, 288 p. [in Russian].
5. Lupis, K. (1989). Chemical thermodynamics of materials. Translated from English. Moscow: Metallurgiya, 503 p. [in Russian].
6. Grigoryan, V.A., Stomakhin, A.Ya., Ponomarenko, A.G. et al. (1988). Physico-chemical calculations of electric arc furnace
processes. Moscow: Metallurgiya, 288 p. [in Russian].
7. Ostrovsky, I.O., Grigoryan, V.A., Vishkarev, A.F. (1988). Properties of metallurgical melts. Moscow: Metallurgiya, 304 p.
[in Russian].
8. Pimentea, G., Spratly, R. (1973). How quantum mechanics explains the chemical bond. Moscow: Mir, 331 p. [in Russian].
Received 14.09.2020
Summary D.O. Stepanenko1, PhD (Engin.), Senior Researcher,
e-mail: d.gorodenskiy@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0184-8295
O.S. Vergun1, Dr. Sci. (Engin.), Senior Researcher,
e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0001-5493-9214
V.H. Kisliakov1, PhD (Engin.), Head of Department,
e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0002-1775-5050
O.L. Rudenko1, PhD (Engin.), Senior Researcher,
e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0001-6068-9901
V.P. Petrusha1, Leading engineer, e-mail: ovoch-isi@outlook.com,
https://orcid.org/0000-0002-1031-3241
M.V. Pushkarenko2, Graduate student, e-mail: nikshustrii@gmail.com,
https://orcid.org/0000-0002-1236-2020
1Iron and Steel Institute of Z.I. Nekrasov of the NAS of Ukraine (Dnipro,
Ukraine)
2National Metallurgical Academy of Ukraine (Dnipro, Ukraine)
Selection of criteria and development of models for prediction of the physico-chemical
properties of ladle’s slags in hot metal treatment
The article is devoted to the development of a methodology for the operational forecast of the properties of the final blast fur-
nace slag by its chemical composition and temperature to improve the quality of hot metal in terms of sulfur content.
The available information on the structure and properties of blast furnace slag, methods of their determination to establish the
13ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА СТАЛІ У КОВШІ
Hot metal, liquidus temperature, magnesium, model, desulfurization.
Keywords
relationship between the parameters of the slag regime with blast furnace smelting parameters is studied and summarized,
the dependence of the most important properties of blast furnace slag on its chemical composition and temperature is ex-
perimentally determined.
To create predictive models, the method developed at the Iron and Steel Institute of Z.I. Nekrasov of the NAS of Ukraine used
physico-chemical modeling to "convolve" information about the chemical composition of metallurgical melts, according to
which the physico-chemical and structural state of slag melts is characterized by appropriate criteria.
The analysis of the accumulated experimental data on the properties of modern blast furnace slags is performed, using the
criteria of the theory of directed chemical bonding the dependences of liquidus temperature on model parameters are estab-
lished and an adequate forecast model of bucket slag liquid temperature on its model parameters is obtained.
The created technique allows to obtain temperature dependences of density, surface tension, viscosity and electrical con-
ductivity of real blast furnace slags in the temperature range 1200–1400 °С.
The approach to modeling of slag melts at the level of interatomic interaction used in the article can be used to develop pre-
dictive models of different technological properties of furnace slags in a wide range of temperatures. The obtained results are
of practical importance and can be used for rapid prediction of the liquidity temperature of furnace slags and adjustment of
their chemical composition in accordance with technological requirements.
|
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-126 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:00:41Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwmetalsandcastingcom/e8/c179a443f204c159b67aab2b3409f1e8.pdf |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-1262026-07-22T13:37:39Z Selection of criteria and development of models for prediction of the physico-chemical properties of ladle’s slags in hot metal treatment Вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при позапічній обробці чавуну Степаненко, Д.О. Вергун, О.С. Кисляков, В.Г. Руденко, О.Л. Петруша, В.П. Пушкаренко, М.В. hot metal liquidus temperature magnesium model desulfurization чавун температура ліквідус магній модель десульфурація The article is devoted to the development of a methodology for the operational forecast of the properties of the final blast furnace slag by its chemical composition and temperature to improve the quality of hot metal in terms of sulfur content. The available information on the structure and properties of blast furnace slag, methods of their determination to establish the relationship between the parameters of the slag regime with blast furnace smelting parameters is studied and summarized, the dependence of the most important properties of blast furnace slag on its chemical composition and temperature is experimentally determined. To create predictive models, the method developed at the Iron and Steel Institute of Z.I. Nekrasov of the NAS of Ukraine used physico-chemical modeling to "convolve" information about the chemical composition of metallurgical melts, according to which the physico-chemical and structural state of slag melts is characterized by appropriate criteria. The analysis of the accumulated experimental data on the properties of modern blast furnace slags is performed, using the criteria of the theory of directed chemical bonding the dependences of liquidus temperature on model parameters are established and an adequate forecast model of bucket slag liquid temperature on its model parameters is obtained. The created technique allows to obtain temperature dependences of density, surface tension, viscosity and electrical conductivity of real blast furnace slags in the temperature range 1200–1400 °С. The approach to modeling of slag melts at the level of interatomic interaction used in the article can be used to develop predictive models of different technological properties of furnace slags in a wide range of temperatures. The obtained results are of practical importance and can be used for rapid prediction of the liquidity temperature of furnace slags and adjustment of their chemical composition in accordance with technological requirements. Статтю присвячено розробці методики оперативного прогнозу властивостей кінцевого доменного шлаку за його хімічним складом і температурою для підвищення якості чавуну за вмістом сірки. Вивчено та узагальнено наявні відомості про структуру і властивості доменних шлаків, методах їх визначення для встановлення зв'язку параметрів шлакового режиму з показниками доменної плавки, експериментально визначено залежність найважливіших властивостей доменного шлаку від його хімічного складу і температури. Для створення прогнозних моделей використано методику фізико-хімічного моделювання для «згортки» інформації про хімічний склад металургійних розплавів, яку розроблено в Інституті чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, відповідно до якої фізико-хімічний і структурний стан шлакових розплавів характеризується відповідними критеріями. Виконано аналіз накопичених експериментальних даних про властивості сучасних доменних шлаків, з використанням критеріїв теорії спрямованого хімічного зв'язку встановлено залежності температури ліквідус від модельних параметрів і отримано адекватну прогнозну модель температури ліквідус ковшового шлаку від його модельних параметрів. Створена методика дозволяє отримати температурні залежності щільності, поверхневого натягу, в'язкості і електропровідності реальних доменних шлаків в інтервалі температур 1200–1400 °С. Використаний у статті підхід до моделювання шлакових розплавів на рівні міжатомної взаємодії може застосовуватися для розробки прогнозних моделей різних технологічних властивостей пічних шлаків в широкому інтервалі температур. Отримані результати мають практичне значення і можуть бути використані для оперативного прогнозування температури ліквідус пічних шлаків і коригування їх хімічного складу відповідно до технологічних вимог. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-06-15 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/126 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 28 No. 4 (2020): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 28 № 4 (2020): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/126/127 Авторське право (c) 2023 Д.О. Степаненко, О.С. Вергун, В.Г. Кисляков, О.Л. Руденко, В.П. Петруша, М.В. Пушкаренко https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | чавун температура ліквідус магній модель десульфурація Степаненко, Д.О. Вергун, О.С. Кисляков, В.Г. Руденко, О.Л. Петруша, В.П. Пушкаренко, М.В. Вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при позапічній обробці чавуну |
| title | Вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при позапічній обробці чавуну |
| title_alt | Selection of criteria and development of models for prediction of the physico-chemical properties of ladle’s slags in hot metal treatment |
| title_full | Вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при позапічній обробці чавуну |
| title_fullStr | Вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при позапічній обробці чавуну |
| title_full_unstemmed | Вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при позапічній обробці чавуну |
| title_short | Вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при позапічній обробці чавуну |
| title_sort | вибір критеріїв та розробка моделей для прогнозування фізико-хімічних властивостей ковшових шлаків при позапічній обробці чавуну |
| topic | чавун температура ліквідус магній модель десульфурація |
| topic_facet | hot metal liquidus temperature magnesium model desulfurization чавун температура ліквідус магній модель десульфурація |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/126 |
| work_keys_str_mv | AT stepanenkodo selectionofcriteriaanddevelopmentofmodelsforpredictionofthephysicochemicalpropertiesofladlesslagsinhotmetaltreatment AT vergunos selectionofcriteriaanddevelopmentofmodelsforpredictionofthephysicochemicalpropertiesofladlesslagsinhotmetaltreatment AT kislâkovvg selectionofcriteriaanddevelopmentofmodelsforpredictionofthephysicochemicalpropertiesofladlesslagsinhotmetaltreatment AT rudenkool selectionofcriteriaanddevelopmentofmodelsforpredictionofthephysicochemicalpropertiesofladlesslagsinhotmetaltreatment AT petrušavp selectionofcriteriaanddevelopmentofmodelsforpredictionofthephysicochemicalpropertiesofladlesslagsinhotmetaltreatment AT puškarenkomv selectionofcriteriaanddevelopmentofmodelsforpredictionofthephysicochemicalpropertiesofladlesslagsinhotmetaltreatment AT stepanenkodo vibírkriteríívtarozrobkamodelejdlâprognozuvannâfízikohímíčnihvlastivostejkovšovihšlakívpripozapíčníjobrobcíčavunu AT vergunos vibírkriteríívtarozrobkamodelejdlâprognozuvannâfízikohímíčnihvlastivostejkovšovihšlakívpripozapíčníjobrobcíčavunu AT kislâkovvg vibírkriteríívtarozrobkamodelejdlâprognozuvannâfízikohímíčnihvlastivostejkovšovihšlakívpripozapíčníjobrobcíčavunu AT rudenkool vibírkriteríívtarozrobkamodelejdlâprognozuvannâfízikohímíčnihvlastivostejkovšovihšlakívpripozapíčníjobrobcíčavunu AT petrušavp vibírkriteríívtarozrobkamodelejdlâprognozuvannâfízikohímíčnihvlastivostejkovšovihšlakívpripozapíčníjobrobcíčavunu AT puškarenkomv vibírkriteríívtarozrobkamodelejdlâprognozuvannâfízikohímíčnihvlastivostejkovšovihšlakívpripozapíčníjobrobcíčavunu |