Диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп'ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі
Thermodynamic analysis of the "metal-slag" and "metal-slag-gas" systems using the Gibbs chemical potential method has been carried out. The concept of differential assimilation coefficients (DAC) is introduced, which takes into account all the cross-effects of the...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/58 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471920371597312 |
|---|---|
| author | Харченко, Олександр |
| author_facet | Харченко, Олександр |
| author_sort | Харченко, Олександр |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-05-25T04:32:45Z |
| description | Thermodynamic analysis of the "metal-slag" and "metal-slag-gas" systems using the Gibbs chemical potential method has been carried out. The concept of differential assimilation coefficients (DAC) is introduced, which takes into account all the cross-effects of the influence of some chemical elements in the metal on the content of others. The definition of DAC as a change in the mass of the i-th element in the metal when adding a unit of mass of the j-th element to the system is given. Analytical expressions for DAC, which are necessary for effective solution of the inverse problem in control systems of melting and alloying processes of liquid steel, have been obtained. Specific requirements to the components of the square matrix of DAC concerning its action on the valence vectors of chemical elements in the slag and the composition of the equilibrium metal and slag are formulated. A method for testing the used thermodynamic models of multicomponent solutions in metal and slag by analytical calculation of DAC is proposed. The concept of differential concentration matrix (DCM) as a derivative of DAC is introduced, the elements of which are equal to the change in the concentration of the i-th element in the metal when adding the unit mass of the j-th element to the system. It is shown that DCM can be used to classify various materials in respect to their effect on the content of oxygen, sulfur, phosphorus and other impurities in steel at the current state of the system "metalslag-gas". Systems of inequalities with matrices of DAC or DCM for optimization of materials quantities using simplex method on condition of guaranteed compliance in the set chemical composition of an intermediate product or grade structure of steel are derived. An analysis of the possible impact of technological and organizational constraints on the solution of the extended system of inequalities has been made. Examples of practical application of DAC in steel production control systems have been given. It is concluded that the use of DAC is a key feature and a necessary element of modern computer design and control systems for melting and out-of-furnace processing of steel. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:12Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-58 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:12Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-582023-05-25T04:32:45Z Differential assimilation coefficients in steel production control systems Диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп'ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі Харченко, Олександр steel heat assimilation coefficients slag materials ferroalloys deoxidation alloying сталь плавка коефіцієнти засвоєння шлак матеріали феросплави розкислення легування Thermodynamic analysis of the "metal-slag" and "metal-slag-gas" systems using the Gibbs chemical potential method has been carried out. The concept of differential assimilation coefficients (DAC) is introduced, which takes into account all the cross-effects of the influence of some chemical elements in the metal on the content of others. The definition of DAC as a change in the mass of the i-th element in the metal when adding a unit of mass of the j-th element to the system is given. Analytical expressions for DAC, which are necessary for effective solution of the inverse problem in control systems of melting and alloying processes of liquid steel, have been obtained. Specific requirements to the components of the square matrix of DAC concerning its action on the valence vectors of chemical elements in the slag and the composition of the equilibrium metal and slag are formulated. A method for testing the used thermodynamic models of multicomponent solutions in metal and slag by analytical calculation of DAC is proposed. The concept of differential concentration matrix (DCM) as a derivative of DAC is introduced, the elements of which are equal to the change in the concentration of the i-th element in the metal when adding the unit mass of the j-th element to the system. It is shown that DCM can be used to classify various materials in respect to their effect on the content of oxygen, sulfur, phosphorus and other impurities in steel at the current state of the system "metalslag-gas". Systems of inequalities with matrices of DAC or DCM for optimization of materials quantities using simplex method on condition of guaranteed compliance in the set chemical composition of an intermediate product or grade structure of steel are derived. An analysis of the possible impact of technological and organizational constraints on the solution of the extended system of inequalities has been made. Examples of practical application of DAC in steel production control systems have been given. It is concluded that the use of DAC is a key feature and a necessary element of modern computer design and control systems for melting and out-of-furnace processing of steel. В роботі виконано термодинамічний аналіз систем «метал-шлак» і «метал-шлак-газ» з використанням методу хімічних потенціалів Гіббса. Введено поняття диференціальних коефіцієнтів засвоєння (ДКЗ), що враховують всі перехресні ефекти впливу одних хімічних елементів в металі на вміст інших. Дано визначення ДКЗ як зміни маси i-го елемента в металі при додаванні одиниці маси j-го елемента в систему. Отримано аналітичні вирази для ДКЗ, що необхідні для ефективного вирішення зворотної задачі в системах проєктування і управління процесами плавки і легування рідкої сталі. Сформульовано специфічні вимоги до компонентів квадратної матриці ДКЗ щодо її дії на вектори валентностей хімічних елементів в шлаку і складу рівноважного металу і шлаку. Запропоновано спосіб перевірки використовуваних термодинамічних моделей багатокомпонентних розчинів в металі і шлаку за допомогою аналітичного обчислення ДКЗ. Введено поняття диференціальної концентраційної матриці (ДКМ) як похідної від ДКЗ, елементи якої дорівнюють зміні концентрації i-го елемента в металі при додаванні одиниці маси j-го елемента в систему. Показано, що ДКМ може бути використана для класифікації різних матеріалів за їх впливом на вміст кисню, сірки, фосфору та інших домішок в сталі в точці поточного стану системи «метал-шлакгаз». Отримано системи нерівностей з матрицями ДКЗ або ДКМ для оптимізації кількості матеріалів симплексметодом за умови гарантованого попадання в заданий хімічний склад напівпродукту або марочний склад сталі. Проведено аналіз можливого впливу технологічних і організаційних обмежень на рішення розширеної системи нерівностей. Наведено приклади практичного застосування ДКЗ в системах контролю сталеплавильного виробництва. Зроблено висновок, що використання ДКЗ є ключовою особливістю і необхідним елементом сучасних комп'ютерних систем проєктування та управління плавкою і позапічною обробкою сталі. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-05-25 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/58 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 29 No. 2 (2021): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 29 № 2 (2021): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/58/58 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | сталь плавка коефіцієнти засвоєння шлак матеріали феросплави розкислення легування Харченко, Олександр Диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп'ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі |
| title | Диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп'ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі |
| title_alt | Differential assimilation coefficients in steel production control systems |
| title_full | Диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп'ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі |
| title_fullStr | Диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп'ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі |
| title_full_unstemmed | Диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп'ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі |
| title_short | Диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп'ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі |
| title_sort | диференціальні коефіцієнти засвоєння в комп'ютерних системах проєктування і управління плавкою сталі |
| topic | сталь плавка коефіцієнти засвоєння шлак матеріали феросплави розкислення легування |
| topic_facet | steel heat assimilation coefficients slag materials ferroalloys deoxidation alloying сталь плавка коефіцієнти засвоєння шлак матеріали феросплави розкислення легування |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/58 |
| work_keys_str_mv | AT harčenkooleksandr differentialassimilationcoefficientsinsteelproductioncontrolsystems AT harčenkooleksandr diferencíalʹníkoefícíêntizasvoênnâvkompûternihsistemahproêktuvannâíupravlínnâplavkoûstalí |