Файл: Курсовая работа по дисциплине Моделирование и оптимизация технологических процессов на тему Математическое моделирование процесса окисления марганца в кислородноконвертерной плавке.docx

По полученным данными были построены графические зависимости остаточного содержание фосфора в металле от содержания марганца в чугуне и основности шлака, которые представлены на рисунках 4.1 и 4.2.


Рисунок 4.1 – Зависимость остаточного содержания марганца в металле от

основности шлака и содержания марганца в чугуне (Mnч)



Рисунок 4.2 – Зависимость остаточного содержания марганца в металле от

содержания марганца в чугуне и основности шлака (В)

4.2 Результаты оптимизации

Для определения оптимальных условий получения остаточного содержания марганца в металле в электронных таблицах Excel, необходимо использовать целевую ячейку.

В Excel «поиск решений» для оптимизации технологического процесса была выбрана целевая ячейка, где указано минимальное значение остаточного содержания марганца в металле (0,07%). Для изменения целевой функции назначают ячейки, в которых изменяется основать шлака и содержание марганца в чугуне, что позволит найти оптимальное решение. Путем изменения содержания марганца в чугуне определили зависимость содержания марганца в чугуне от основности шлака, при остаточном содержании марганца в металле не менее 0,07%.

После того, как все необходимые данные, система уравнений модели и целевая функция записаны, форма полностью подготовлена к расчету. Выполняем поиск «Найти решений», остаточное содержание марганца в металле равное значению 0,07%. Изменив параметры поиска решений для каждого содержания марганца в чугуне, определятся оптимальное значение основности шлака.

Выполнив поиск для каждого содержания марганца в чугуне, получим оптимальные значения основности шлака. Полученные результаты сведены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Оптимальные условия для получения остаточного содержания марганца в металле не менее 0,07 %

Содержание марганца в чугуне, %	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4
Основность шлака	2,31	2,87	3,43	3,99	4,55

---

Для получения остаточного содержания марганца в металле не менее 0,07 % необходимо, чтобы для каждого содержания марганца в чугуне основность шлака была меньше или равно расчетному значению. По полученным данным был построен график оптимальных условий для получения остаточного содержания марганца в металле не менее 0,07 % в кислородном конвертере представлено на рисунке 4.3.


Рисунок 4.3 – Зависимость максимальной основности шлака от содержания

марганца в чугуне для получения остаточного содержания

марганца в металле не менее 0,07 %

5 Анализ полученных результатов

Из рисунка 4.1 видно, что при увеличении основности шлака остаточное содержание марганца в металле уменьшается.

Для выяснения величины изменения остаточного количества марганца в металле ∆[Mn]_ост при увеличении основности и выяснения характера зависимости, произведены пошаговые вычисления изменения остаточного марганца в металле при содержании марганца в чугуне 0,2 – 0,4 %:

∆[Mn]_ост = 0,058 – 0,056 = 0,002% при В = 3,1…3,2;

∆[Mn]_ост = 0,056 – 0,055 = 0,001% при В = 3,2…3,3;

∆[Mn]_ост = 0,055 – 0,054 = 0,001% при В = 3,3…3,4;

∆[Mn]_ост = 0,054 – 0,053 = 0,001% при В = 3,4…3,5.

Расчеты показали, что зависимость имеет криволинейно убывающий характер, так как величина изменения остаточного содержания марганца в металле в каждом последующем случае уменьшается.

Проанализировав зависимость остаточного содержания марганца в металле от разного содержания марганца чугуна при основности 3,1 из рисунка 4.2 видно, что при изменении содержания марганца в чугуне 0,2…0,4% с шагом 0,5% остаточное содержание марганца увеличивается с 0,058 до 0,093 % постоянно на 0,035 %, т.е. зависимость остаточного содержания марганца в металле от содержания марганца в чугуне при постоянном расходе жидкого чугуна в металле прямолинейная.

При рассмотрении рисунка 4.1 слева направо линии располагаются в виде сужающего пучка. В сторону увеличении основности шлака видно, что при содержании марганца чугуна 0,2% и увеличения основности с 3,1 до 3,5 с шагом 0,1%, остаточное содержание марганца в металле уменьшается с 0,058 до 0,053 %, изменение составит 0,005%, а при 0,4 – 0,008 %. Следовательно, при увеличении основности шлака влияние содержания марганца чугуна на остаточное содержание марганца в металле уменьшается.

При рассмотрении рисунка 4.2 слева направо линии располагаются в виде расходящегося пучка. При основности шлака 3,1 и увеличения содержания марганца с 0,2 до 0,4%, с шагом 0,5 %, остаточное содержание марганца в металле уменьшается с 0,058 до 0,053 %, постоянно на 0,005%. Следовательно, при увеличении содержания марганца в чугуне влияние основности шлака на остаточное содержание марганца в металле ослабевает.

---

При основности 3,3 и изменении содержания марганца в чугуне с 0,2 до 0,4%, с шагом 0,5% остаточное содержание марганца в металле увеличилось на 0,34 %, а при содержании марганца в чугуне 0,3% и изменении основности с 3,1 до 3,5, с шагом 0,1 оно уменьшилось на 0,006, таким образом содержание марганца в чугуне оказывает большее влияние на остаточное содержание марганца в металле.

Для получения минимального содержания марганца в металле 0,07% основность шлака при содержании марганца в чугуне 0,2%; 0,25%; 0,3%; 0,35%; 0,4% не должна превышать 2,31; 2,87; 3,43; 3,99; 4,55 соответственно.

Заключение

В работе проводилось математическое моделирование процесса окисления марганца в кислородно-конвертерной плавке. Установлено, что зависимость остаточного содержания марганца в металле от основности при постоянном содержании марганца в чугуне, имеет криволинейно возрастающий характер, а при постоянной основности шлака содержание марганца в чугуне влияет на остаточное содержание марганца в металле прямолинейно. Причем, изменение содержания марганца в чугуне оказывает большее влияние, чем изменение основности шлака.

Определены оптимальные условия для получения остаточного содержания марганца в металле не менее 0,07%.

Список использованных источников

1. 
   Бигеев A. M., Бигеев В.А. Металлургия стали,- Магнитогорск: МГТУ, 2000. - 544с.
   
2. 
   Воскобойников В. Г., Кудрин В. А., Якушев A. M. Общая металлургия. -М.: Металлургия, 1985. - 480с.
   
3. 
   Бигеев A. M. Математическое описание и расчеты сталеплавильных процессов. - М.: Металлургия, 1982. - 160с.
   
4. 
   Колесников Ю. А., Столяров A. M. Расчет плавки стали в конвертере с комбинированной подачей дутья / Методические указания для выполнения кур­совой работы по дисциплине "Производство стали" для студентов специальнос­ти 110100. – Магнитогорск, изд. МГТУ, 2000. – 36 с.
   

---