Работа. Математическое моделирование процесса легирования стали в ковше феррормарганцем
 Скачать 38.32 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» Кафедра металлургии и химических технологий Индивидуальная работа по дисциплине «Моделирование процессов и объектов в металлургии» на тему «Математическое моделирование процесса легирования стали в ковше феррормарганцем» Исполнитель: Закиров А.Б., студент 3 курса, группа ММб-16-2 Руководитель: Столяров А.М., д.т.н., профессор Работа допущена к защите «» 2019 г. __________ подпись Работа защищена «» 2019 г. с оценкой __________ __________ оценка подпись Магнитогорск, 2019 Аннотация В данной работе рассматривается процесс легирования стали в ковше ферромарганцем методом математического моделирования. Производится - моделирование зависимости расхода ферромарганца от содержания марганца в готовой стали (1,4…1,8%) и величины его угара марганца при раскислении (25…33%) для получения 350-т стали марки 09Г2 в кислородном конвертере. Зависимость расхода ферромарганца от содержания марганца в готовой стали является прямолинейной возрастающей. Зависимость расхода ферромарганца от угара марганца в готовой стали является криволинейной возрастающей. При увеличении содержания марганца и угара марганца при раскислении, заметно увеличивается расход ферромарганца. Сравнили влияние угара марганца при раскислении и содержания марганца в готовой стали на расход ферромарганца. Изменение угара марганца при раскислении оказывает большее влияние на расход ферромарганца, чем содержание марганца в готовой стали. Содержание Введение 5 1 Математическая постановка задачи 7 2 Исходные данные 8 3 Результаты моделирования 9 4 Анализ результатов 11 Заключение 12 Список использованных источников 13 Введение Легирование – введение в состав металлических сплавов так называемых легирующих элементов для изменения строения сплавов, придания им определенных физических и химических или механических свойств. Марганец – металл серебристого цвета, химический элемент Mn с атомной массой 54,938; относится к группе тяжелых металлов; в черной металлургии применяется для легирования стали. Конвертерное производство – получение стали в сталеплавильных агрегатах-конвертерах путём продувки жидкого чугуна воздухом или кислородом. Превращение чугуна в сталь происходит благодаря окислению кислородом содержащихся в чугуне примесей (кремния, марганца, углерода и др.) и последующему удалению их из расплава. Выделяющееся в процессе окисления тепло повышает температуру расплава до необходимой для расплавления стали, то есть конвертер не требует топлива для работы. Легирование стали другими элементами осуществляют следующими методами: - легирование стали твердыми ферросплавами - легирование жидкими ферросплавами - легирование экзотермическими ферросплавами Раскисление конвертерной стали производят осаждающим методом в ковше во время выпуска. В конвертер раскислители не вводят во избежание их большого угара. По степени раскисления все многочисленные марки стали принято делить на три основные группы: кипящие, спокойные, полуспокойные. Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием, на отдельных марках стали дополнительно применяют титан, кальций и другие сильные раскислители. Кипящую сталь раскисляют одним марганцем при остаточном его содержании 0,3…0,4 %.Полуспокойную сталь раскисляют при помощи остаточного кремния или несколько тысячных долей алюминия. 1 Математическая постановка задачи В основе расчёта используется формула:  где  расход ферросплава, кг; среднее содержание марганца в заданной марке стали 09Г2, %; остаточное содержание элемента в металле в конце продувки, %; содержание элемента в ферромарганце, %; угар марганца при раскислении, %.2 Исходные данные Принимается, что обрабатывается сталь марки 09Г2. Выполнение работы осуществляется на персональном компьютере в среде электронных таблиц Excel. В процессе выполнения работы рекомендуется на странице электронных таблиц сформировать несколько блоков: блок исходных данных, блок предварительного расчёта, блок основного расчётам, блок графических изображений изучаемой зависимости Исходные данные представлены в таблице 1. Таблица 1 – Состав стали марки 09Г2
Таблица 2 – Исходные данные
3 Результаты моделирования Основной расчёт представлен в таблице 3. Основной расчёт расхода ферромарганца от содержания марганца в готовой стали и величины его угара. Таблица 3 – Результаты расчёта расхода ферромарганца (т) от содержания марганца в готовой стали и величины его угара
Строим диаграммы (рисунок 1 и рисунок 2) зависимостей расхода марганца от угара марганца при раскислении и расход ферромарганца от содержания марганца в готовой стали.  Рисунок 1 – Зависимость расхода ферромарганца от содержания марганца в готовой стали марки 09Г2 и угара марганца при раскислении (UMn)  Рисунок 2 – Зависимость расхода ферромарганца от угара марганца при раскислении в готовой стали и содержания марганца (Mn) 4 Анализ результатов На рисунке 1 содержание марганца в готовой стали увеличивается с 1,4 % до 1,8 % с шагом 0,1 %. Рассмотрим промежуточную зеленую линию для угара марганца при раскислении 29 %. Видно, что с увеличением содержания марганца в готовой стали, возрастает расход ферромарганца на постоянную величину 0,63 т. Значит, данная зависимость является прямолинейной возрастающей. Рассмотрим рисунок 1 слева направо. При угаре марганца 33 %, изменение содержания марганца в готовой стали от 1,4 % до 1,8 % приводит к увеличению расхода ферромарганца на 0,67 т., а при угаре марганца 31 % на 0,65 т. Значит, при увеличении содержания марганца в готовой стали влияние угара марганца на расход ферромарганца увеличивается. На рисунке 2 угар марганца изменяется с 25 % до 33 % с шагом 2 %. Рассмотрим промежуточную зеленую линию для содержания марганца 1,6 %. Видно, что с увеличением угара марганца при раскислении снижается расход ферромарганца на значения 0,3; 0,28; 0,27; 0,25 т. Эти величины разные, значит зависимость, описывающая этот процесс, является криволинейной возрастающей. Рассмотрим рисунок 2 слева направо. При содержании марганца 1,8 %, изменение угара марганца при раскислении от 25 % до 33% приводит к увеличению расхода ферромарганца на 0,34 т., а при содержании марганца 1,4 % на 0,26 т. Значит, при возрастании угара марганца, влияние содержания марганца на расход ферромарганца увеличивается. Для содержания марганца в готовой стали 1,6 % изменение угара марганца от 25 % до 33 % расход ферромарганца изменяется на 0,67 т. Для угара марганца 29 % изменение содержания марганца в готовой стали от 1,4 % до 1,8 % расход ферромарганца изменяется на величину 0,63 т. Из чего следует, что изменение угара марганца при раскислении оказывает большее влияние, чем содержание марганца в готовой стали. Заключение По рисунку 1 зависимость расхода ферромарганца от содержания марганца в готовой стали является прямолинейной возрастающей и при увеличении содержания марганца в готовой стали влияние угара марганца при раскислении на расход ферромарганца увеличивается. На рисунке 2 рассматривается расход ферромарганца от угара марганца при раскислении. По графику выяснили, что с увеличением угара марганца снижается расход ферромарганца на значения 0,3; 0,28; 0,27; 0,25 т. Эти величины разные, значит зависимость, описывающая этот процесс, является криволинейной возрастающей. При возрастании угара, влияние содержания марганца на расход ферромарганца увеличивается. Сравнили влияния угара марганца при раскислении и содержания марганца в готовой стали на расход ферромарганца. Изменение угара марганца при раскислении оказывает большее влияние, чем содержание марганца в готовой стали на расход ферромарганца. Список использованных источников 1. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали / Бигеев А.М., Бигеев В.А., учебник для вузов, 3-е изд., перераб. и доп. Магнитогорск: МГТУ, - 2000. 544 с. 2. Бигеев А.М., Бигеев В.А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали. – Магнитогорск: МГТУ, 2000. – 544 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||