H2292&0 YU ISSN 0372-8633 ŽELEZARSKI ZBORNI K Stran VSEBINA Prešern Alojz in sodelavci VLOGA IN ZNAČILNOSTI RAZISKOVALNEGA DELA ZA SLOVENSKO METALURGIJO Šegel Jože — Železarna Ravne UČINEK UPORABE PROCESNEGA RAČUNALNIKA V PROCESU LEGIRANJA JEKLA Vodopivec Franc in sodelavci — Metalurški inštitut Ljubljana O NASTANKU KROGLIČASTIH VKLJUCKOV ALUMINIJEVEGA OKSIDA V JEKLIH Vodeb Dušan, Z. Erjavec — Železarna Ravne B. Gašperšič — Fakulteta za strojništvo, Ljubljana IZRAČUN ADIABATSKE TEMPERATURE, ZGOREVANJA PLINSKE MEŠANICE IN VPLIV NA DOLŽINO PLAMENA TEHNIČNE NOVICE Mesec Ivan — Železarna Jesenice NOVOSTI NA PODROČJU VARILNIH ŽIC ZA PLAMENSKO VARJENJE Černe, Jocič, Bergant — Železarna Ravne SODOBNA DOMAČA KALILNA OLJA IN NJIHOVA KONTROLA DRUŠTVENE VESTI 19 23 35 37 41 LETO 13 ST.1-1979 ŽEZB BQ 13 (1) 1-44 (1979) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE. RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO 2ELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INSTITUT LETO 13 LJUBLJANA JANUAR 1979 Vsebina Prešern Alojz Stran Vloga in značilnost raziskovalnega dela za slovensko metalurgijo 1 Šegel Jože Učinek uporabe procesnega računalnika v procesu legiranja jekla 7 UDK: 669.168.1.31.65.011.51 ASM/SLA: Uhk, X14, D5, A5f, 1-54, 18-74 Vodopivec Franc O nastanku krogličastih vključkov aluminijevega oksida v jeklih 19 UDK: 620.186.14 ASM/SLA: M21c, 9-69 Vodeb Dušan, F. Erjavec, B. Gasperšič Izračun adiabatske temperatur? zgorevanja plinske mešanice in vpliv na dolžino plamena 23 UDK: 662.75:662.76:662.9 ASM/SLA: RM-m Tehnične novice Društvene vesti 35 41 Inhalt Seite Prešern Alojz Die Rolle und die Eigen-heiten der Forschung fur die slovvenische Metallur-gie 1 Šegel Jože Das Ergebnis der Anwen-dung des Prozessrechners im Legierungsverfahren bei der Stahlerzeugung 7 UDK: 669.168.1.31.65.011.51 ASM/SLA: Uhik, X14, D5, A5f, 1-54, 18-74 Vodopivec Franc Uber die Entstehung der kugeligen Aluminiumoxy-deinschliisse in Stahlen 19 UDK: 620.186.14 ASM/SLA: M21c, 9-69 Vodeb Dušan, F. Erjavec, B. Gasperšič Ausrechnung der adiaba-tischen Verbrennungstem-peratur einer Gasmi-schung und deren Ein-fluss auf die Flammen-lange 23 UDK: 662.75:662.76:662.9 ASM/SLA: RM-m Technische Nachrlchten 35 Vereinsnachrichten 41 Contents Prešern Alojz Page The Role and the Charac-teristics of the Research Work for Slovenian Me-tallurgy 1 Šegel Jože Effect of applying the process computer control in alioying steel 7 UDK: 669.168.1.31.65.011.51 ASM'SLA: Uhk, X14, D5, A5f, 1-54, 18-74 Vodopivec Franc On formation of sphero-idal inclusions of alumi-nium oxide in steel 19 UDK: 620.186.14 ASM/SLA: M21c, 9-69 Vodeb Dušan, F. Erjavec, B. Gasperšič Calculation of the adia-batic combustion temperature and the influence on the flame length 23 UDK: 662.75:662.76:662.9 ASM/SLA: RM-m Technicah News Association News 35 41 CoAep>KaHHe Prešern Alojz POAB H 0C06eHH0CTB pa6oT no hccaeaosahhh b oGahcth Me-TaAAVprHH Caobchhh. 1 šegel lože 34>$eKTttBHOCTB IIpHMeHeHHfl ynpaBAflIOIHeH BbraHCAHTeAJb-hoh ManiHHBi npH cnoqecce AerypoBaHH)i CTaAH. 7 UDK: 669.168.1.31.65.011.51 ASM/SLA: Uhk, X14, D5, A5f, 1-54, 18-74 Vodopivec Franc O 06pa30BaHHH inapOBHAHI>IX BKAIOieHHii OKHCH aAJOMHHHH B CTaASTX. 19 UDK: 620.196.14 ASM/SLA: M21c, 9-69 Vodeb Dušan, F. Erjavec, B. Gasperšič Bbi«mcAemie aAnaSaTHMeCKoii TeMneparvpLi croparam ra30-iioii cMecH h BAimraie Ha aah-hv nAaMeHH 23 UDK: 662.75:662.76:662.9 ASM/SLA: RM-m TeiHHUcnie hobocth 35 OcBeAOMAeHHs opraHH3aurai 41 RAVNE SLOVENSKE ŽELEZARNE M) ŽELEZARNA RAVNE n. sol. o. IRAVNEI RAVNE NA KOROŠKEM PROIZVAJAMO: —EPŽ JEKLA — JEKLENE ULITKE — ODKOVKE — KOVANO PALIČASTO JEKLO — VALJANE PROFILE — GRELNO ŽICO — VLEČENO, LUŠČENO IN BRUŠENO JEKLO — LISTNATE VZMETI — STROJNE NOŽE — BRZOREZNO ORODJE IN KROŽNE ŽAGE — PILE IN RAŠPE — VALJE ZA HLADNO VALJANJE / — PILGER VALJE IN TRNE — STROJE IN ORODJA NA PNEVMATSKI POGON — KOLESNE DVOJICE — SESTAVLJENE DELE IN ELEMENTE STROJEV IN NAPRAV — STROJE ZA MEHANSKO PREOBLIKOVANJE (RAZLIČNE STISKALNICE ZA PREOBLIKOVANJE KOVIN V HLADNEM IN VROČEM STANJU ITD.) S KVALITETO IN SOLIDNO PROIZVODNJO GARANTIRAMO DOBRO SODELOVANJE IN SE PRIPOROČAMO! Proizvaja: debelo, srednjo in tanko pločevino dinamo trakove hladno valjane trakove vlečeno, brušeno in luščeno jeklo vlečeno žico vlečeno žico — patentirano pleteno patentirano žico za prednapeti beton hladno oblikovane profile cestne varnostne ograje jeklene podboje za vrata dodajni material za varjenje: — tehnični plin ARGON žičnike jekleni sekanec Panorama Železarna Jesenice For Avtomation and Process Technology from conceptual design to turn key system Control systems for material, materials management Analyses laboratories Electric are furnaces Basic oxygen furnaces (BOF) SIP Converter, AOD Converter Energy dispateh and control Pollution monitoring Heat treating optimization Tailor-made softvvare and systems for your specific reguirements Za avtomacijo in procesno tehnologijo od idejnih zasnov do sistemov na ključ Kontrolni sistemi za materialno gospodarstvo Analitski laboratorij Elektro obločne peči Bazične kisikove peči LD — konverter in kisikovi žilavilni postopki s pihanjem od spodaj AOD — konverter Kontinuirno litje Sistemi razdelitve in kontrole porabe energije Krmiljenje čistilnih naprav Optimizacija toplotne obdelave Softvvare in sistemi prilagojeni vašim posebnim zahtevam PROCESS CORPORATION P. O. Box 11528 PITTSBURGH, PA 15238 USA For more detailed information please Za podrobnejše informacije se, prosimo, contact the European representative: povežite z zastopstvom za Evropo: I N T E C O — Internationale Technische Beratung Ges. m. b. H. Bahnhofstrasse 9 8600 Bruck/Mur, Austria Telephone: (038 62) 53 1 10 Telex: 36 720 slovenske železarne Ijubljana ŽELEZARNA JESENICE: proizvaja debelo in srednjo pločevino ter hladnovaljane trakove različnih kvalitet. Vlečeno, luščeno in brušeno jeklo. Valjano in vlečeno žico v različnih kvalitetah in površinskih obdelavah. Hladno oblikovane profile, ograje za avtoceste in vratne podboje. Žične proizvode: žeblje, bodečo žico, žico, elektrode in praške za varjenje, vrvi in patentirane žice, jeklen pesek, tehnične pline: kisik in argon. ŽELEZARNA RAVNE: proizvaja toplovaljane in kovane profile ter vlečene, brušene in luščene palice, v vseh vrstah kvalitetnih in plemenitih jekel, jeklene odlitke, industrijske nože, brzorezna orodja in krožne žage za obdelavo jekla, kovin in lesa; pile, vzmeti, pnevmatske stroje in orodja, valje za hladno valjanje kovin, univerzalne in kovaške ekscentrične stiskalnice, sestavne dele za vagončke, diske za poljedelske stroje ... ŽELEZARNA ŠTORE: proizvaja toplovaljane ter vlečene in brušene palice, v vzmetnih in ostalih kvalitetnih vrstah jekla, specialno surovo železo za livarne, ulitke iz sive in nodularne litine, litoželezne valje, ki jih lahko obdelajo in obrusijo, kontilite profile .... TOVARNA VERIG LESCE: proizvaja verige za široko potrošnjo, tehnične in siderne verige, opremo za verige, snežne in zaščitne verige za vozila, kovinske in lesne vijake, hangervijake, razcepke, kovice, od-kovke in stiskance .... PLAMEN KROPA: proizvaja matične, nastavne in sponske vijake za splošne namene, matične in nastavne vijake srednje klase, matice in kovice. TOVIL LJUBLJANA: proizvaja vijake za kovine in za pločevino z ravnim in križnim utorom, samorezne vijake, vijake za les in kovice .... ŽIČNA CELJE: proizvaja iz žice razna pletiva, tkanine, mrežaste armature in predfabrikate, gabione, vibracijska sita in mreže za rudarstvo, žične transportne trakove, vzmeti, žične vložke in drugo žično konfekcijo. METALURŠKI INŠTITUT LJUBLJANA: raziskuje na področjih: priprava mineralnih surovin, surovega železa, proizvodnje jekla, barvne metalurgije, livarstva, termične obdelave in plastične predelave jekla in kovin. Vrši kemijske, metalografske in fizikalne analize. Na koncu valjavske proge v železarni Ravne ŽELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 13 LJUBLJANA MAREC 1979 Vloga in značilnost raziskovalnega dela za slovensko metalurgijo A. Prešern in sodelavci UVODNO PREDAVANJE NA METALURŠKEM PO SVETOVANJU PORTOROŽ, OKTOBRA 1978 V zadnjih desetletjih so tehnološko tehnične spremembe izredno občutno spremenile klasično fizionomijo metalurške proizvodnje. Pri tem se vse bolj poudarja, da je osnovnega pomena za tak tempo razvoja skupinsko in koncentrirano delo znanstveno-raziskovalnih in razvojnih skupin, izkoriščanje vseh izvorov informacij in zadostno finansiranje ter kadrovanje za dvig raziskovalnega potenciala. V smislu izboljšanja učinkovitosti raziskav morajo te raziskovalne skupine v DO, oziroma TOZD, pa tudi na znanstvenih zavodih, oz. inštitutih usmerjati raziskovalno delo k reševanju konkretnih problemov, kar povsem izključuje možnost zaprtega načina reševanja problemov in zahteva široko medsebojno povezavo. Tak način dovoljuje polni razmah iniciative, vendar v smislu usmerjenega raziskovalnega dela brez nepotrebnega dupliranja. Prepričani smo, da samo usmerjena raziskava predstavlja učinkovito in sinhronizirano akcijo, pri tem pa je nujno postaviti zadolžitve posameznih udeležencev. Splošna praksa potrjuje, da morata prevzeti odgovornost za pravilno odvijanje raziskav Inštitut in naročnik (preko svojega predstavnika), da pa se v okviru raziskovalnega dela poveri Inštitutu vlogo povezovalca, ki mora pripraviti in obdelati raziskovalno koncepcijo in precizirati pričakovane cilje. Da bi zagotovili stalni napredek in razvoj DO ter dosegli predvidene cilje, morajo v DO določene raziskovalne skupine obdelovati kompletno problematiko iz zainteresiranih področij. Predvsem se moramo zavedati, da je napredek DO odvisen od lastnih prizadevanj, torej tudi od razpoložljivih lastnih strokovnih delavcev. Praksa potrjuje in dokazuje, da je možno vključevati tuje institucije v reševanje razvojne in raziskovalne problematike v DO le tam, kjer je dovolj močna kadrovska zasedba strokovnjakov, ki je sposobna spoznati probleme, jih analizirati in dobljene raziskovalne rezultate vgraditi v celovito rešitev. Pomen sodelovanja z zunanjimi inštituti, ki fragmentno ali celovito obdelujejo določene naloge, dobiva za DO gospodarske dimenzije šele takrat, ko se dognanja v lastni DO dodelajo v aplikativno obliko, izdelajo nato potrebni projekti in dokažejo učinki v polindustrijskem ali industrijskem merilu. Smatram, da je nujno po pomenu postaviti ob določenih slučajih znanje za reševanje problemov in izvajanje raziskave celo pred finančno realizacijo. Pri tem mislim strogo le na aplikativno, oz. razvojno aplikativno dejavnost. Iz navedenega sledi, da mora v DO obstajati lastni, pa čeprav le skromni raziskovalni kader, ki ne služi le občasnim ali rutinskim kontrolam, temveč usmerja svoje znanje in more izkoriščati, uporabljati znanje inštitutov v reševanju problematike, ki predstavlja v okviru razvojnega načrta DO ključne pozicije. Taka oblika je tudi sposobna koristiti konkretno povezavo s strokovnimi komisijami ter odbori za raziskave kot organizacijska telesa DO in s projektnimi sveti ter njihovimi komisijami kot organizacijska telesa RSS. V Sloveniji moremo govoriti o zadovoljivem ekstraktivnem delu v črni metalurgiji, o razmeroma šibkejši predelovalni kapaciteti s tega področja; ugotavljamo manj razvito ekstraktivo in bolj razširjeno predelavo v barvni metalurgiji in v livarstvu. Toda če smemo za področje črne metalurgije vendarle ugotoviti vse bolj skupinski pristop k reševanju kompleksne problematike med proizvajalci in predelovalci jekla do finali-zacije in dalje ugotoviti, da prisvajamo določene oblike za konkretizacijo možnosti skupnega reševanja, pa tega za področje barvne metalurgije ne moremo docela trditi. Področje barvne metalurgije je izredno razvejano, močno specializirano po posameznih kovinah, sodelovanje med posameznimi vejami je omejeno, enoten pristop k reševanju določene problematike je ad hoc narave. Pa vendar smo marsikje le malo znali uporabiti vsaj tiste oblike sodelovanja, ki so vsem enotne, to je vzpodbujanje strokovnega kadra k usmerjenim raziskavam, pristop k aktivnemu angažiranju in prisvajanju znanja inštitutov, želja po povezovanju z njimi s ciljem za kompleksno reševanje problematike itd. Česti so primeri, ko s težavo pripravljamo najnujnejše materiale za raziskovalne programe, da stalnih pregovorov okrog potrebnega sofinansiranja ne omenjam. Analiza takega stanja vse bolj poudarja dejstvo (ki jo priznavajo tudi najvišji strokovni kadri v DO barvne metalurgije), da v nekaterih DO ni niti osnovnega raziskovalnega kadra, ni potrebnih projektov za usmerjeno raziskovalno delo v okviru razvojnih programov. V pripravi je študija o razvoju kompleksne dejavnosti na področju aluminija v Sloveniji (naročnik študije Unial v Mariboru), ki bo med drugim začrtala tudi usmerjenost raziskovalnega dela in s tem postavila konkretno osnovo za kadrovanje, za ev. razširitev raziskovalnih področij v DO, pa tudi za razširitev raziskovalnega kadra na Ml. Prepričan sem, da bo uspešna študija prelomnica v resnosti pojmovanja in vrednotenja razvoja Al-kompleksa v Sloveniji nasploh in posebej še prelomnica v pojmovanju in vrednotenju raziskovalno razvojnega dela v barvni metalurgiji Slovenije. Mnogi očitki o nepravilnem odnosu v sofinansiranju med črno in barvno metalurgijo, prigovori k nezadostnemu kadrovanju za raziskave iz barvne metalurgije na Ml in končno prigovori o učinkovitosti izkoriščanja finančnih sredstev za do sedaj več ali manj ad hoc pripravljene raziskave za barvno področje bodo s tem odpravljeni. Smatram, da živimo v času, ko ne združujemo samo materialnih dobrin, temveč moramo koncentrirati tudi znanje, brez tega ne bo tehnološkega napredka. Kljub specifičnostim v pogledu izkoriščanja domačih surovin, ob dejstvu, da imamo male proizvodne kapacitete, premajhno iniciativo v predelovalni industriji za novimi kvalitetnejšimi materiali, kljub zastarelemu asorti-mentu proizvodov in še vedno preveliki kvalitetni problematiki proizvodov, pa moramo priznati, da ponekod zelo počasi sledimo nujnosti po koncentraciji znanja, po želji, da v svoji DO vzpodbudimo raziskovalno delo v smislu vsebine razvojnih programov. DO morajo z lastnimi raziskavami in angažiranostjo znanja inštitutov stalno obdelovati naslednja področja: — obširnejše in učinkovitejše izkoriščanje odpadnih surovin za ponovno uporabo v primarni tehnologiji, — povečana skrb za zmanjšanje onesnaženja ozračja in industrijskih voda, — prilagoditev uporabi različnih izvorov energije, — izboljšanje učinkovitosti proizvodnih enot z izboljšanjem sedanjih in razvojem novih proizvodnih in predelavnih tehnologij, — raziskave tržišča, organizacija poslovanja, — projekti in sinteze rezultatov raziskav in študijev. Kratek vpogled v značilnosti razvojnih programov metalurške dejavnosti v ekstraktivi in predelavi dovoljuje naslednje ugotovitve: ČRNA METALURGIJA Slovenske železarne bodo do leta 1985 povečale proizvodnjo na letno 1 milij. ton, oziroma 939.000 ton blagovne proizvodnje. V planu je povečana oskrba s polizdelki v blagovni proizvodnji in strukturalno izboljšanje proizvodnje. Predvideva se v vsaki od slovenskih železarn zaključeni ciklus proizvodnje in specializacije. Izboljšanje kvalitetnega asortimenta bo omogočilo, da bodo združene železarne mogle bolje oskrbovati predelovalne DO z reprodukcijskim materialom. Delež končnih izdelkov, orodij, strojnih komponent in podobno se bo povečal od sedanjih 30 na 50 % celotnega prihodka združenih slovenskih železarn. V razvojnem programu slovenskih železarn je posebna pozornost usmerjena predelovalni industriji v širšem smislu, to je razvoju kovinske in elektroindustrije, za kar je predvideno večje vzpodbujanje izkoriščanja kvalitetnih in plemenitih jekel zlasti v Sloveniji. Moramo pa prisvojiti dejstvo, da tudi ob prestrukturiranju predelave jekla v prihodnosti ni možno pričakovati bistvenega povečanja deleža slovenskih železarn pri oskrbovanju slovenskega tržišča. Še naprej bodo veliki porabniki slovenskega jekla industrijske dejavnosti (avtomobilska industrija, oborožitev, strojegradnje, ladjedelnice itd.) v drugih republikah. Za slovenske železarne je v prihodnosti najvažnejša kakovost jekla in čimveč predelave v končne izdelke. Taka usmeritev opredeljuje tehnologijo in s tem osnovne surovine in energijo. Slovenske železarne bomo opustile SM postopek (proizvodnjo grodlja v plavžih), prešle v celoti na elektroobločne peči, uvedle optimizacijo ponovčne metalurgije (vakuumiranje, vakuumska oksidacija in dezoksidacija), uvedle kontinuirano litje gredic in slabov (kjer je to ekonomsko utemeljeno), optimizacijo prvostopenjske vroče predelave (kontrolirano valjanje in hlajenje produkta), računalniško vodenje posameznih ali kompleksnih tehnoloških faz v proizvodnem ciklusu. V okviru celotnega proizvodnega ciklusa od surovin do polfabrikata, oziroma končnega produkta moramo navesti naslednje specifičnosti razvoja posameznih tehnoloških faz kot osnovo za izbor raziskovalnih projektov, oziroma raziskovalnih področij: a) železarstvo Pri visokih in elektroreduktivnih pečeh postaja aktualno vprašanje večje prilagodljivosti uporabi raznih surovin in raznih vrst energije. Posvetiti je treba pozornost boljši pripravi rudnega zasipa, prisvojiti je modifikacije tehnologije s ciljem prihranka koksa, v določenem smislu bomo morali prisvajati tehnologijo direktne redukcije rud, kar sicer ne bo nadomestilo VP procesa, moremo pa ob uporabi trdnih redu-centov dobiti železovo gobo iz rud, ki so manj primerne za uporabo v visokih pečeh; obstaja celo možnost pridobivanja gobe iz železovih prahov. Poseben poudarek je v razvojnem programu dan izboljšanju ekoloških pogojev in večji učinkovitosti čiščenja industrijskih voda. V razvojnem programu je posebno poudarjeno izboljšanje ekoloških pogojev. b) jeklarstvo Nujna je večja produktivnost elektroobločnih peči pri obstoječih kapacitetah. Ustvaritev te zahteve je možna z večjo mehanizacijo priprave nekovinskih in kovinskih surovin, hitrem načinu in prenosu kemijskih rezultatov, kontroli proizvodnje z uvajanjem on-line — vodenja procesa. V ospredju je nenehna skrb za zmanjšanje in enakomernejšo porabo električne energije. V proizvodnji kvalitetnega jekla s ciljem za dosego večje produktivnosti in večjega izkoristka fero-zlitin vse bolj potrjuje prednost tzv. dupleks postopek, to je taljenje vložnih surovin do faze oksidacije ali pa vključno z njo v elektro-obločni peči, ostale operacije sekundarne rafinacije pa v jeklarski ponovci. Posebno mesto v proizvodnji visoko kvalitetnih jekel zavzema EPŽ taljenje, ki ga uvajamo predvsem v proizvodnjo težkih kovaških ingotov z zelo čisto površino. Vse bolj se uveljavlja kontinuirno litje jekla za čim širši asortiment jekla (tudi nerjavno jeklo). Področje strjevanja in legiranja jekla s točno definiranimi cilji (preprečitev neželjene segre-gacije, omogočanje izločanja novih faz med litjem, strjevanjem in nadaljno predelavo) bo tudi v bodoče zelo široko in kompleksno obravnavano raziskovalno področje. Učinkovitost v izvajanju moderne jeklarske tehnologije je vezana na široko poznavanje fizikalnih in kemičnih procesov ter splošne in specifične raziskave materiala. V pogledu izboljšanja namenske uporabe posameznih kvalitetnih skupin jekla stopajo v ospredje: — jekla s povišano mejo plastičnosti in dobre varivosti, — borova jekla, specialna orodna jekla, — nerjavna in visoko-silicirana jekla. — visoko kvalitetna jekla za kemično industrijo in zmrzovalno tehniko (Ni-Mo jekla), — jekla za potrebe atomskih central (Jugoslavija je aktivno vključena v gradnjo atomskih central), — jekla s posebnimi površinami, oz. s površinsko zaščito. Reševanje energetskega vprašanja in toplotno tehnične problematike bo še naprej važno raziskovalno področje. c) predelava Povečana poraba kvalitetnejših jekel zahteva rekonstrukcije oz. nove valjarne, ki bodo v stanju proizvajati homogene proizvode večjih dimenzij, ožjih toleranc in boljše kvalitete površin. Nova visokotrdnostna jekla z izboljšano varivostjo zahtevajo visoko stopnjo deformacije pri relativno nizkih temperaturah, kontrolirano enakomerno ohlajanje kot tudi kontrolirano nadaljnjo toplotno obdelavo. V razvojnem programu stopa v ospredje naslednje: — hladno valjana pločevina za avtomobilsko industrijo in gospodinjstvo, uvajanje kontinuirne-ga žarjenja za dosego boljše žilavosti, boljše površine in enakomernejših lastnosti, — izboljšati bo treba lastnost odpornosti jekla proti površinskim poškodbam, koroziji, izboljšati lastnosti globokega vleka z razvojem novih kvalitet, — splošne zahteve ekonomike valjarniških naprav so obsežene v kontinuirnem valjanju konti vlitih gredic ali bram, boljšem vodenju žarilnih peči in visoko učinkovitem procesnem vodenju valjanja, segrevanja, kalibriranja itd. d) kvalitetne zahteve predelovalcev (finali-zacija) — konstrukcijska jekla z visoko mejo teče-nja do 700 N/mm2 bodo mogli predelovalci uporabljati, če bo zadoščeno naslednjim zahtevam: izboljšanje varivosti in deformacijske sposobnosti debele pločevine v smeri debeline, da preprečimo pri obremenitvi pravokotno na površino nevarnost slojevega loma; povečanje elastičnosti pri konstrukcijskih jeklih (v povezavi z visoko mejo tečenja); povečana odpornost proti napetostni koroziji, — izboljšati je treba stabilizirana avstenitna jekla v pogledu varivosti in stabilnosti strukture tudi po hladni deformaciji, — predvideva se nadaljnji razvoj visoko trdnostnih jekel z minimalno mejo tečenja preko 530 N/mm2, izboljšanje Ni-Cr-Mo jekel, nadaljnje razširjanje uporabnosti feritnih- avstenitnih jekel, razvoj korozijsko odpornih Ni-zlitin, — razvoj in stabilizacija tehnologije jekel za atomske centrale (nizkoogljična jekla z dobro varivostjo, visoko legirana Ni-Mo-Cr jekla za reaktorje in reaktorske tlačne posode, nestabili-zirana avstenitna Cr-Mo-Ni jekla itd.}, — v ospredje stopa kvaliteta jekla za hidro-centrale, in sicer nerjavna in nizko legirana jeklena litina za zelo velike odlitke in velike debeline, določene (tudi nerjavne) kvalitete jekla za litje velikih turbin z dobro varivostjo, visoko mejo tečenja, pločevina iz visoko trdnostnih toplo valjanih trakov s povečano mejo tečenja, osvajanje jekel s preko 1300 N/mm2, — za motorno industrijo je treba razvijati tanko pločevino s povečanimi zahtevami po oblikovanju, s povečano mejo tečenja, z garantirano sposobnostjo za točkasto varjenje. Važna postaja površinsko oplemenitena fina pločevina. Pri cementacijskem jeklu za dele motorjev, pogonov, osi, vzmeti je treba stremeti za enakomernejšo kvaliteto, sposobno za dobro mehansko obdelavo. Poenostaviti je treba različne načine toplotne obdelave. — V strojništvu so tendence obsežene v naslednjem: — zmanjšanje kvalitetnega asortimenta, — večja enakomernost lastnosti (zrnovitost, stabilnost proti razogljičenju itd.), — optimizacija površinske obdelave, — uvajanje preizkuševalnih metod na že izpostavljenih strojnih delih, — izboljšanje trajne trdnosti in zanesljivosti strojnih delov. BARVNA METALURGIJA Razvoj barvne metalurgije v SRS in v tem okviru proizvodnja in predelava aluminija ni potekala vzporedno z razvojem ostalih industrijskih dejavnosti. Temeljni vzroki za zaostajanje na tem področju so nedvomno v pomanjkanju osnovnih surovin, električne energije in ne nazadnje v do sedaj premalo učinkovitem povezovanju vseh aktivnih dejavnikov v razvoju Al-kompleksa v SRS. V osnovi sta za bodoči razvoj aluminija odločilna dva elementa, in sicer: — vertikalno povezovanje od proizvodnje preko predelave, finalizacije do trgovine, — organiziranje in vzpodbujanje razvojno-raziskovalnega dela v celotnem Al-kompleksu v SRS. S študijo, ki je v teku, želita predvsem TGA in Impol oceniti pomen aluminija v slovenskem gospodarstvu, oblikovati kompleks kot organizacijsko povezavo in dati osnove za sestavo srednjeročnih in dolgoročnih razvojnih programov. S proizvodnjo okrog 56.000 ton aluminija ali 16 % jugoslovanske proizvodnje do leta 1985 ter nujno prilagoditvijo (ekonomski imperativ) tendencam razvoja v SFRJ, temelji razvoj aluminijeve industrije v Sloveniji na naslednjih ključnih zahtevah: a) proizvodnja, surovine — avtomatizacija, mehanizacija, krmiljenje tehnoloških procesov glinice in aluminija, — znižanje specifične porabe električne energije v proizvodnem procesu, — osvajanje livarskih in gnetnih Al-zlitin, — saniranje mikro in makro klimatskih razmer v tej proizvodnji, — predelava in obdelava sekundarnih surovin, — povečani učinek izkoriščanja odpadnih surovin (rdeče blato). b) predelava aluminija — predelava z valjanjem (uvedba konti va-Ijalnega postopka), — predelava s stiskanjem, vlečenjem, kovanjem Al-polproizvodov, — osvajanje novih kaljivih zlitin. Specifičnost v razvoju proizvodnje bakra v SRS je v dejstvu, da se zaradi pomanjkanja bakra iz primarnega izvora usmerja ML k sekundarnemu bakru in je odnos v razmerju potrošnje primarnega in sekundarnega bakra 35:65, proti jugoslovanskemu razmerju 85:15. Tej zahtevi o specifičnem pridobivanju osnovne surovine je ML namenila zelo zahtevno in zaključeno tehnologijo predelave sekundarnih surovin, ki jih izkorišča do največje možne stopnje. Zaradi pomanjkanja bakra je v proizvodni program vključen tudi aluminij in cink, pri čemer se tudi za pridobivanje Al uporablja v velikem obsegu sekundarni Al, pridobljen iz odpadne kovine. Značilnosti razvojnega programa so v naslednjem: — program Cu I: razvoj proizvodnih skupin in tehnologije metalurške predelave bakra s pripravo surovin in odpadkov, talilništvom, litjem, stiskanjem, vlečenjem in kovanjem, vključno s stranskimi problemi (varstvo okolja, delovni pogoji itd.), — program Cu II: razvoj proizvodnih skupin in tehnologije pri finalizaciji polfabrikatov v razne finalne izdelke, — program Al: modernizacija predelave sekundarnega Al, optimizacija tlačnega litja. Razen teh glavnih dejavnosti je predvideno razvijanje pomožnih in stranskih dejavnosti s poudarkom na izdelavi orodij, urejanju energetskih vprašanj, utrjevanju marketing pozicij itd. Raziskovalna aktivnost mora predvsem iz potrebe po optimalnem izkoriščanju novih kapacitet iz navedenih programov slediti: a) splošni in specifični metalurški predelavi bakra in optimizaciji procesa — izboljšanju ekoloških pogojev, — povečanim možnostim izkoriščanja filtrskih prahov, — zahtevam po primernejši kvaliteti domačih peskov; b) razvoju proizvodnih skupin in tehnologije pri finalizaciji polfabrikatov — postopkom za čiščenje industrijskih voda, — postopkom za ugotavljanje obrabnih trdnosti ; c) metalurški predelavi in finalizaciji Al — možnostim ponovnega izkoriščanja žlindre in ostankov talilniške predelave Al, — izboljšanju ekoloških pogojev, — programskim potrebam vključitve v razvoj Al-kompleksa v SRS. Trend razvoja ekstraktivne primarne proizvodnje cinka je usmerjen v hidrometalurške postopke pridobivanja in v velike kompleksne pirometalurške enote za pridobivanje cinka, svinca in ostalih prisotnih kovin v surovinah. Zaradi pomanjkanja domačih surovin in ekološko nesprejemljivih razmer je v cinkarni Celje usmerjen razvoj pridobivanja cinka v sekundarno proizvodnjo. Značilnosti celotnega razvojnega programa TOZD metalurgije cinka so v naslednjem: a) usmerjenost v proizvodnjo žveplene kisline po najmodernejšem postopku dvojne katalize na bazi žvepla (zaostritev ekoloških pogojev) — predelovanje ferosulfatnih odpadkov iz proizvodnje J\02 v H2S04, — predelava piritnih ogorkov. b) predelava cinka — izgradnja moderne tračne valjalne proge (izboljšanje kvalitete, opustitev paketnega valjanja), — razširitev cinkovih polizdelkov. c) proizvodnja keramičnih ognjeodpornih tuljav za gradbeno industrijo — modernizacija tehnoloških postopkov. Razvojne možnosti na področju metalurgije svinca pri rudniku Mežica sledijo splošnim tendencam, ki so obsežene v čim večji predelavi vseh vrst sekundarnih surovin, kompleksni predelavi surovin s ciljem pridobiti iz surovine čim več koristnega, v iskanju novih načinov predelave ali prisvajanju modificiranih obstoječih postopkov, intenzifikaciji in avtomatizaciji proizvodnje, izboljšanju delovnih pogojev in prilagajanju kvalitet proizvedenega svinca in zlitin potrebam za njihovo nadaljnjo predelavo. Značilnosti v predvidenem razvoju so v naslednjem: a) proizvodnja svinca in zlitin v višini 26.000 ton letno za zadostitev potrebam predelave v lastnih delovnih organizacijah svinčevih izdelkov — aktivirati je treba do optimuma le sedanje metalurške naprave brez nesmotrnega povečevanja, — uvesti je potrebno avtomatizacijo in izboljšavo priprave vložkov za pražarno, bobnaste peči in visoke peči. b) uporabljene surovine je potrebno prilagoditi po kvaliteti in razmerju proizvodnemu asor-timentu: 2/3 svinca iz primarnih in 1/3 iz sekundarnih surovin — pogoji nabave primarnih surovin so težki in treba bi bilo dolgoročno zagotoviti konstantno kvaliteto in količino, — ni mogoče predelovati surovin, ki vsebujejo nekatere neželjene primesi zaradi neugodne lokacije topilnice in zaščite okolja, — povečati je treba stopnjo predelave pridobljenega srebra in zlata, vsaj do anodnega srebra (če že ne do končne rafinacije z elektrolizo). c) urediti je treba mikroklimo na vseh delovnih mestih do maksimalnih tehničnih možnosti: — organizirati učinkoviti kontrolni sistem vstopnih surovin, medfaznih polizdelkov in končnih produktov. Program razvoja metalurgije v TD Rušah temelji na: — povečanju proizvodnje vseh kvalitet FeSi, — povečani proizvodnji FeCrC, — pridobivanju predlegur, modifikatorjev in kompleksnih dezoksidantov, — proizvodnji SiCa, — proizvodnji nekaterih plemenitih ferozlitin, — proizvodnja kapacitete CaC2 ostane na sedanji višini. Značilnosti skupnega razvojnega programa so obsežene v naslednjem: a) v največji meri izkoriščati domače surovine — najti primerne kvarce bližje Rušam, ugotoviti njih zaloge in kvalitete, — optimizirati pridobivanje in nadaljnjo pripravo kromovih koncentratov, — povečati izkoriščanje odpadnih in sekundarnih produktov iz proizvodnje FeSi, FeCr, — najti potrebne surovine za proizvodnjo predlegur, — kvantificirati razpoložljive domače surovine za proizvodnjo nekaterih plemenitih kovin. b) optimizirati in po potrebi uvesti nove tehnološke postopke, avtomatizacijo — ovrednotiti kvaliteto reducentov in njih reaktivnost, — prilagoditi tehnologijo (kjer je to potrebno) novim postopkom v proizvodnji jekel, — pripraviti proizvodne postopke za pridobivanje predlegur, — podrobno proučiti in osvojiti najprimernejšo tehnologijo izdelave SiCa, — ugotoviti specifičnost v zvezi z izborom programa proizvodnje plemenitih ferozlitin. c) razširitev uporabe in predelave kalcijevega karbida d) izboljšanje ekoloških razmer. LIVARSTVO Srednjeročni programi razvoja livarstva v večjih slovenskih livarnah predvidevajo znatno povečanje proizvodnje ulitkov, pri čemer je določen delež namenjen kritju potreb v lastni, oziroma sestavljeni DO, znaten delež je namenjen razširitvi asortimenta, določen delež je namenjen za izvoz. Specifičnost programov je v določeni meri zasnovana na teh ugotovitvah: — tržišče zahteva vedno več ulitkov boljše kvalitete, oziroma novih kvalitet (industrija motornih vozil, gospodinjske opreme, elektro industrija, industrija težkih strojev, v transportu, rudnikih, gradbeništvu, atomske — in hidrocen-trale), — integracijski procesi omogočajo specializacijo proizvodnje, med večjimi livarnami prihaja do delitve programa, — obstaja velika možnost izvoza, posebno na konvertibilno področje. Zato se mora kvaliteta prilagoditi nivoju industrijsko razvitih dežel, kar terja usmerjeno in kompleksno raziskovalno delo. Značilnost bodočega razvoja jeklolivarn je v: — osvojitvi tehnologije izdelave najtežjih odlitkov: deli turbin, deli za ladjedelništvo, za metalurške agregate, — povečani proizvodnji srednje težkih in težkih odlitkov za viličarje, preše, turbine, atomske centrale, raznih delov strojegradnje, — osvajanju vrste specialnih zlitin, — povečani proizvodnji odlitkov teže 0,5 kg do 5 t, in to: armatur, ulitkov za hidravliko, vrtalne garniture, gosenične verige, v osvajanju trde litine. Značilnost razvoja sivih livarn je v: — osvajanju novih tipov valjev, povečani proizvodnji odlitkov sive in nodularne litine za motorno in avtomobilsko industrijo (bloki, kar-terji, tankostenski odlitki), traktorsko industrijo, za potrebe elektro industrije, v proizvodnji delov za vozila, gradbene elemente, v osvajanju kompletnih strojnih delovnih objektov itd. Značilnost razvoja livarn barvnih kovin je v: — povečani proizvodnji ulitkov iz Al, Cu in njihovih zlitin za potrebe transporta, strojne industrije, elektrotehnike, gradbeništva, kemijske in prehrambene industrije, embalaže itd., — osvajanju in proizvodnji raznih armatur, grelnih teles, — osvajanju novih zlitin. Po navedenih splošnih mislih o vlogi raziskovalnega dela za metalurške potrebe in kratkem pregledu razvojnih programov s popisom značilnosti usmeritve moremo definirati pripadajoča raziskovalna področja, ki predstavljajo za realizacijo razvojnih zadolžitev v ekstraktivi, predelavi in finalizaciji ključne postavke in tako sestaviti zanesljive raziskovalne projekte z večletno veljavo. Sodelavci: Slovenske železarne Unial, Maribor Cinkarna Celje Mariborska livarna, Maribor Tovarna dušika Ruše, TOZD Metalurgija Rudnik svinca in topilnica Mežica, TOZD Topilnica Litostroj Ljubljana, TOZD Jeklo in siva livarna Železarna Ravne, TOZD Jeklolivarna Železarna Jesenice, TOZD Jeklolivarna Železarna Štore, TOZD livarna SŽ — Metalurški inštitut Ljubljana Učinek uporabe procesnega računalnika v procesu legiranja jekla UDK: 669.168.1.31,65.011.51 ASM/SLA: U4k, X14, D5, A5f, 1-54, 18-74 Jože Segel Neposredna uporaba procesnega računalnika in matematičnih metod optimiranja v procesu legiranja ima izreden ekonomski in kakovostni učinek. Kljub temu, da so razmere v jeklarni za uporabo računalnika vse prej kot idealne, lahko dosežemo znatne prihranke pri porabi ferolegur, izboljšamo lahko enakomernost končne kemijske sestave in znižamo odstotek ketnijsko zgrešenih šarž. Pričujoči članek spada v serijo člankov, ki so ali še bodo objavljeni v Železarskem zborniku na temo »uporaba procesnega računalnika v elektro-jeklarni« in opisuje izkušnje Železarne Ravne na tem področju. MATEMATIČEN MODEL OPTIMIZACIJE IZRAČUNA DODATKA FEROLEGUR Za celoten koncept uporabe procesnega računalnika v jeklarni je značilno, da se je treba posluževati različnih matematičnih metod optimiranja. Pri izračunu dodatka ferolegur še posebej izstopa kombinacija uporabe metod linearnega programiranja in statističnih regresijskih enačb. Ciljna funkcija linearnega programa so minimalni stroški: g = f (Si, S2, S3... S4) =i> min. ali (1) g = 2 ci • xi =) mi" (2) j = i pri čemer pomeni S,, S2, S3... strošek dodatka posamezne komponente legiranja (Cj = cena, Xj = količina j-te komponente). Omejitev linearnega modela je predpisana končna kemijska sestava jekla, ki ima za en kemijski element naslednjo obliko: SMeI < VP + IZel. 2 (di • Xi) < ZMeI (3) i = 1 SMel = zahtevana spodnja meja za element (kg/t) ZMel = zahtevana zgornja meja za element (kg/t) VP = vsebnost elementa v talini pred legiranjem (kg/t) Jože Segel, dipl. inž. met.: vodi službo za organizacijo in avtomatizacijo proizvodnih procesov v Železarni Ravne IZcl = izkoristek elementa pri legiranju d; = delež elementa v i-t feroleguri (kg/t) X; = količina i-t ferolegure (kg/t) Pri obravnavanem modelu mora biti vsota vseh elementov v jeklu enaka 1 toni: n m dat-SlZei-j . 21 (d,j .Xy) < 1000 (4) j = 1 i = 1 dlit = izplen litja Dodatne omejitve linearnega modela optimiranja so razpoložljive količine posameznih surovin (enačba 5) in obvezno jemanje surovin zaradi tehnoloških razlogov (enačba 6): Xsu,i S QSUii (5) dsu,i - XSUii < Dsu i (6) dsu,i = minimalen dodatek i-t ferolegure (kg/1) Dsu,i = maksimalen dodatek i-t ferolegure (kg/t) Xsu_i = dodatek i-t surovine (kg/t) Qsu i = razpoložljiva količina i-t ferolegure (kg/t) Predpisana (zahtevana) kemijska sestava in tehnološko predpisani dodatki se med jekli razlikujejo. Zato je tudi dimenzija matrike, ki nastopa v linearnem programu, spremenljivka. Matrika je velika tudi do 30 vrstic X 80 kolon in razvita iz zgoraj opisanih neenačb (1 do 6). Osnovnemu linearnemu matematičnemu modelu je dodan statističen model v obliki večkompo-nentnih nelinearnih regresijskih enačb, ki pojasnjujejo zakonitosti v procesu izdelave jekla in povečujejo matematično determiniranost procesov in zanesljivost izračunov. Regresijske enačbe (7) je mogoče poiskati s pomočjo obstoječih računalniških programov in podatkov iz proizvodnje. Za izračun dodatka ferolegur ima enačba izplena posameznega legiranega elementa naslednjo obliko: Izplen = Ao + A,. % Cpr + A2. % MEpr + A3. . (% MEko — % MEpr) + A4 (O/o MEko - % MEpr)2 (7) kjer pomeni: A0, A,, A2, A3, A4 = koeficient regresijske enačbe % Cpr = vsebnost ogljika pred legiranjem (%) % MEpr = vsebnost metala v predpreizkušan-cu (%) 1/ as Slika 1 Izplen silicija pri različnih skupinah jekla Fig. 1 Yield of silicon in various steel groups % MEko = ciljana končna vsebnost metala v jeklu (%) Slika 1 prikazuje odvisnost izplena silicija od porasta vsebnosti silicija med legiranjem. Za posamezne predstavnike skupin jekel so vrisane premice, ki ponazarjajo linearne regresijske enačbe: Izplensi = Ao + A3. (% Siko — % Sipr) (8) Iz splošnejše enačbe (7) smo dobili za izplen silicija razmeroma preprosto regresijsko enačbo. Za druge legirne elemente imajo regresijske enačbe drugačne oblike, vendar vse v okviru splošne enačbe (7). Matematično statistični model regresijskih enačb, ki so mu dodane praktične izkušnje v obliki omejitev, je dinamičen, saj je koristno in potrebno občasno iskati nove regresijske enačbe, ki pojasnjujejo novosti v tehnološkem procesu. V Železarni Ravne je že izdelana II. in za nekatera jekla III. generacija regresijskih enačb izplenov. V regresijsko enačbo so vključeni poleg izplena tudi drugi korekturni parametri, kot sistematične napake teže vložka, kemijska analiza in podobno. Zato izraz izplen ni povsem točen in pride do tega, da dajo enačbe včasih tudi preko 100 °/o »izplen«. V takšnih primerih seveda ne gre za izplen, temveč le za korekcijski faktor. Način uporabe računalnika Z računalniškega vidika je uporabljen on-line open loop model (enolinijski model odprte zanke). To je model neposredne uporabe računalnika v toku proizvodnega procesa, pri katerem gredo informacije iz računalnika do človeka in ne direktno v proces. Delovodja ali talilec pokliče računalniški program »LEGI« za izračun dodatka ferolegur preko video terminala (slika 2). Pokliče ga lahko kadarkoli. Običajno je to takrat, ko je pri ročnem izračunavanju pristopil k uporabi logaritmičnega računala. Izračun lahko po potrebi večkrat ponovi. ............../LEGI IZRf»l:UN DODATKA FEROLEGUR 24-SEP-78 12S05 JEKLO ? L C riu :l. 00 ENAC, CILJANA KEMIJSKA SESTAV, 'e JEKLA i 1 EL. CILJ,. S AN AL , PREDPIS C 0 »2.10 0.1 SO - 0,230 S O.035MAX 0.000 -■■ 0,035 SI 0,320 0»150 - 0,400 CR 1»200 1 * .1.00 - 1 ,400 CU 0» 350MAX 0.000 ■••■ 0,350 MN 1.040 0,900 •- 1,200 HO 0 «235 0,200 - 0,300 P 0»035MAX 0,000 - 0,035 NI 0,300MAX 0,000 - 0,300 PREDPISANA TEMPE RATURA ] [ZLIVA S , IZPLEN V L. OZKA (Z> t {■ * * * * * i PREDPISANI DODAT MAFERIAL V EK KG/T! PEC V P ON» AL Z V 1 »35 0» 40 GASI 0«00 1 »50 ALI ZEL IS POPRAV ITI VREDNOSTI - 1 SKUPAJ SARZIRAN0 /KG/ ? 7000 KEMIJSKA SESTAVA PREDPRODE J 16.50* » 90 »0.0 :l. C ? 2 S ? 3 SI ? 4 CR ? 5 CU 'i' 6 MN ? 7 HO ? e p ? p, 28 ,0_K). 0 ,1 ? 0 • 032 Legenda: i vtipka delovodja Slika 2 Talilec pri uporabi video terminala Fig. 2 Smelter using video terminal 9 NI T 0,08 ALI ZEL18 POPRAVITI VREDNOSTI - O/H *? Ji V NAPREJ DODANO PO PREDPROBIt :!. NAZIV '? Slika 3 Dialog računalnik-talilec pri vnosu podatkov za izračun dodatka ferolegur Fig. 3 Dialog betvveen the computer and the smelter in data input for the calculation ot ferroalloy additions s a r za i 72420 jeklo» ecm0100 cas ? 12 507 datum t 24- sep -78 ::::;.:::.;:.::,'::: ::::::: :::::::::::::;:::::::::::::: :;:::.:::::::;:::::::::::::::;:::::.::;::::::; r.:::::::::::::::::: ::•:::::::::::::;;::.:::::::::::::::::::::::::.:::::::.::::::::::::::;:::::;.::;:;;:;:;::::: .•:;;.::: —;;:: material dodati KG ze dodano kg STROSK.i al z V 58* 1229,60 al z v .y PONOVCO 16, 339,20 časi v PONOVCO 63, 2142,00 femo O % v 7350,00 fecra 31, 666 50 eecrc 431, 6120,20 simn 477, 4626,90 sicr 97, 1503,50 skupaj'; 1208, 23977,90 teza vloz K a teza sarze v p0n0mc1 bo .43263« s t r o s ki !... e g t r a n j a < din / k g) , » , ♦ ♦♦♦ , 0,5 5 pade o temperature pri' legi ran ju ♦♦♦ 55* dodano k g predpr, izracz CII.....J •anal, predpis izplen ::': :;;: :::; :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :•:: :::: ;::: u:: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::• :::: ;::: :::: :::: :::r :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::; :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: :::: n:: :::: :::: :::: 37,59 0.120 0,210 0,210 0,180 .... 0,230 106,671 s 0,02 0, 025 0,024 -0,035 0,000 .... 0,035 100,000 si 160,10 0,010 0,320 0,320 0,150 .... 0,400 83,840 gr 347,92 0,470 1,200 1,200 1,100 .... 1,400 92,090 cu 0 »03 0,280 0,274 -0,350 0,000 .... 0,350 100,000 mn 31.6 ,6 3 0,400 1 ,040 1,040 0,900 .... 1,200 88,678 mo 25,11 0,190 0,235 0,235 0,200 .... 0,300 84,847 p •0,01 0,032 0,031 -0,035 0,000 .... 0,035 100,000 ni 0, 00 0,080 0,078 -0,300 0,000 .... 0,300 100,000 ali bos izračun uporabil pri leg i ran ju •••• D/N ? D Slika 4 Rezultat izračuna dodatka ferolegur Fig. 4 Result of calculation of ferroalloy addition To pride v poštev takrat, kadar želi zaradi priprave ferolegur dobiti orientacijski izračun. Klicanje programa »LEGI« pri predlegiranju je samostojno in se od končnega legiranja loči v toliko, da je pred nazivom jekla črka P (predlegiranje). Za to novo oznako jekla ima računalnik pripravljen povsem samostojen model izračuna dodatka ferolegur. Delovodja vtipka v video terminal po načelu vprašanje — odgovor osnovne vhodne podatke: — številko šarže, — oznako jekla, — težo vložka in — kemijsko sestavo zadnjega predpreizkušanca. Kot kaže slika 3, je mogoče v primernem trenutku začasno prilagoditi računalniški model izračuna posebnim zahtevam ali situacijam pri peči. Zniža ali poviša se ciljana kemijska sestava posameznega elementa, prepove ali vsili se dodatek določene ferolegure itd. Takšne manipulacije pri legiranju nastopajo razmeroma redko. V Železarni Ravne je v teku projekt direktne povezave procesnih računalnikov v kemijskem laboratoriju z glavnim računalnikom jeklarne. Ta povezava bo omogočila neposreden prenos kemijske analize predpreizkušanca v program »LEGI« in se bo s tem ročno vtipkavanje podatkov skrajšalo. Na sliki 4 je prikazan rezultat izračuna dodatka ferolegur. Razdelimo ga lahko v dva dela: — V prvem delu so izpisani podatki, koliko posameznih ferolegur je potrebno vreči v peč ali ponovco. Dopisani so tudi stroški legiranja. — V drugem delu so podrobnejši podatki izračuna. Podatki povedo: koliko čistega legiranega elementa bo dodano (DODANO KG), kemijska analiza predpreizkušanca (PREDPR.), računska končna kemijska analiza (IZRAČ %), ciljana kemijska analiza (CILJ), analizni predpis (ANAL. PREDPIS) in izračunan izplen elementa (IZPLEN). Rezultat izračuna se shrani v eksterni računalniški spomin in ga je mogoče kasneje vrniti nazaj na video terminal. Poleg tega se rezultat izračuna zaradi dokumentacije in kasnejših analiz izpiše na papir glavnega terminala jeklarne. Vsi pomembnejši podatki iz računalnika se beležijo na ta terminal, ki predstavlja istočasno tudi rezervni terminal za primer izpada video terminala. Uporaba računalniškega izračuna dodatka fe-rolegur je za delovodje ali talilce neobvezno. Delovodja se sam odloči, ali bo izračun uporabil v celoti ali samo delno, kajti samo on ve, ali je šarža normalno vodena, on je vtipkal v računalnik ključne podatke za izračun in je še vedno odgovoren za končno kemijsko analizo jekla. POSTOPEK UVAJANJA UPORABE PROCESNEGA RAČUNALNIKA Za uvajanje izračuna dodatka ferolegur s pomočjo matematičnega modela in procesnega računalnika so značilne izredno zahtevne in obširne priprave. Priprava in umeritev matematičnih modelov izračuna dodatka ferolegur je povezana z obširnimi večkomponentnimi nelinearnimi analizami regresije. Takšna analiza je za podatke iz preko 3000 šaržnih kartonov izvedljiva praktično le s pomočjo večjega računalnika. Dela bi bilo še več, če v železarni ne bi izkoristili banke podatkov TKR na IBM računalniku, v kateri so shranjeni podatki o kemijski sestavi, mehanskih, me-talografskih in drugih lastnostih izdelkov Železarne Ravne za obdobje več kot štirih let. V železarni se že več kot šest let pogosto uporablja računalnik pri matematično statističnih analizah, zato to delo ni bilo novo, vsekakor pa je bil nenavaden obseg analiz. Za preko 150 najbolj pogosto delanih jekel smo morali izdelati model izračuna dodatka ferolegur, pri čemer je potrebno usmeriti izračun vsakega legiranega elementa posebej. Med temi jekli je dobra tretjina takšnih, pri katerih nastopa dvakraten izračun dodatka ferolegur: predlegiranje in legiranje. Predlegiranje, ki zahteva posebne enačbe izplenov legirnih elementov in modelov izračuna dodatka ferolegur je sicer manj obsežno, vendar nič manj pomembno. Skupaj s predlegiranjem je bilo potrebno pripraviti, umeriti in skrbno kontrolirati preko 800 modelov izračunov dodatka ferolegur. Pri tem predstavlja en model izračun dodatka več različnih ferolegur, za en legirni element in pri eni vrsti jekla. Tudi vseh 130 regresijskih enačb izplenov je bilo potrebno preveriti s testiranjem »za mizo«. Nekatere enačbe so se pokazale kot neuporabne in iskati je bilo potrebno nove. Še posebej intenzivna je bila kontrola modelov izračuna takoj po inštalaciji računalnika na Ravnah. V tem času je bil za vse delovodje in talilce organiziran tečaj uporabe računalnika pri legiranju. Da bi v modele izračunov dodatka ferolegur vgradili najboljši način le- giranja, so bili v pripravljalna dela intenzivno vključeni izkušeni jeklarji. Samo šest tednov po inštalaciji računalnika na Ravnah, to je 12. junija 1977, se je pričela na vseh štirih elektroobločnih pečeh neprekinjena uporaba računalnika pri legiranju in teče še danes, kar pomeni preko 13000 ur obratovanja računalnika. Računalnik dela 24 ur na dan in je delno izklopljen samo pri preventivnem vzdrževanju. Delovodja in talilci se poslužujejo računalnika neposredno sami, brez posredovanja računalniškega operaterja, ki dela tako samo na eno izmeno. Naslednje tri mesece ni bila uvedena nobena druga aplikacija uporabe računalnika v jeklarni, kajti vsa pozornost je veljala neprekinjeni kontroli uporabe računalnika pri legiranju. Tudi javljanje rezultatov analiz preizkušancev iz kemijskega laboratorija se je na računalnik uvedlo kasneje. (JUN-DEC 77) (JAN-JUN 78) Slika 5 Pogostost uporabe kompletnega računalniškega izračuna Fig. 5 Frequency of application of the complete computer system To je takrat, ko je bila uporaba računalnika za le-giranje osvojena in je postala sestavni del procesa izdelave jekla. Eno od možnih meril uspešnosti uporabe računalnika pri legiranju je pogostost uporabe kompletnega računalniškega izračuna za dodatek ferolegur. V nekaterih ameriških jeklarnah2 se pogostost uporabe kompletnega izračuna giblje pri ogljikovih in nizko legiranih jeklih med 60 in 70 odstotkov. V Železarni Ravne (slika 5) je povprečna uporaba kolpletnega izračuna za vse vrste jekla in štiri peči enaka 75 %, samo za ogljikova in niz-kolegirana jekla pa je 86 %. Na sliki 5 je prikazan tudi povprečen odstotek uporabe kompletnega izračuna med uvajanjem uporabe procesnega računalnika. Sprememba strukture porabe ferolegur V jeklarni so stroški ferolegur v primerjavi z ostalimi stroški izredno visoki. Zato imajo spremembe strukture v porabi ferolegur močan vpliv na skupne stroške izdelave jekla. Na sliki 6 vidimo, da predstavljajo v železarni Ravne stroški ferolegur povprečno kar 22 % vseh stroškov surovega jekla. Zato ima znižanje porabe in spremem- U2 57 1001 -1 Ostalo, , „. vBšBaEmmmm. od ( 4 b'/.) L ____I Remonti Ostalo' OD ( A. Remonti Električna energip (4,0%) Rezijski material (elektrode,obzidava itd) (9,0%) Surovo železo in žlindrini dodatki (5,6 %) Fero legure 21,9% Legirani odpadki 19,8% Staro železo 22,2% FIKSNI STROSKI 11,6% Slika 6 Struktura stroškov izdelave surovega jekla Fig. 6 Cost structure in manufacturing raw steel 1=100 ///^ / // /// /// '/// v/, Pred uporabo računalnika (1975-76L.) Med uvajanjem računalnika Pri uporabi računalnika (JAN-JUN 1978) ( J UN-DEC 1977) Slika 7 Povečanje porabe SiMn/tono jekla Fig. 7 Increased consumption of SiMn per ton steel ba struktur porabe ferolegur izredno močan ekonomski učinek. Razmeroma drag krom v FeCr suraffine in mangan v FeMn suraffine želimo, kolikor je le mogoče, zamenjati z večjo porabo cenejšega kroma v FeCr carbure in SiCr ter mangana v SiMn in FeMn carbure. Neposreden učinek uporabe linearnega programiranja in procesnega računalnika na spremembo strukture porabe dragih in cenenih ferolegur nam kažejo slike od 7 do 12. Na sliki 7 vidimo povečanje povprečne porabe SiMn/tono jekla. Indeks (I) porabe te ferolegure je narastel iz 100 pred uporabo računalnika na 257. To pomeni, da se je povprečna poraba te ferolegure povečala za 2,6 krat. SiCr se je pred uvedbo računalnika uporabljal zelo redko in v glavnem le takrat, kadar je bil predpisan s tehnološkim procesom. Slika 8 kaže skoraj 6 kraten porast povprečne porabe SiCr/tono jekla, že med uvajanjem se je poraba dvignila 4 krat. Tako močna sprememba porabe SiCr je za /--590 Pred uporabo računalnika <1975-76 L) Med uvajanjem računalnika tJUN-DEC 1977) Pri uporabi računalnika (JAN-DEC 1978) Slika 8 Povečanje porabe SiCr/tono jekla Fig. 8 Increased consumption of SiCr per ton steel vsakdanjo prakso zelo nenavadna in povezana z zaskrbljenostjo, ali bo res vse v redu. Pokazalo se je, da je bila zaskrbljenost odveč. Tudi poraba FeCr carbure se je povečala, vendar le za 40 %. Onstotek sicer ni tako velik, vendar je to razumljivo, saj je bila poraba FeCr carbure pred uvedbo računalnika neprimerno večja kot poraba SiMn in SiCr (slika 9). Na porabo ferolegur vpliva proizvodni program, zato je za objektivnejšo sliko primerno vzeti daljše obdobje in analizirati, kakšna je sprememba porabe drage ferolegure v primerjavi s porabo 1 = 139 I =100 Pred uporabo računalnika (1975-76 L.) Med uvajanjem računalnika (XIL -DEC 1977) Pri uporabi računalnika (JAN-JUN 1978) Slika 9 Povečanje porabe FeCr carbure/tono jekla Fig. 9 Increased consumption of FeCr carbure per ton steel 1=100 Pred uporabo Med uvajanjem Pri uporabi računalnika računalnika računalnika (1975 - 76 L.) (JUN-DEC1977) (JAN-DEC 1978) Slika 10 Znižanje porabe FeCr suraffine v primerjavi s porabo FeCr carbure Fig.10 Reduced consumption of FeCr surrafinfe compared to FeCr carbure comsumption 1=31 1=21 Med uvajanjem Pri uporabi računalnika računalnika (JUN-DEC 1977) (JAN-DEC 1978) Slika 11 Znižanje porabe FeCr suraffine v primerjavi s porabo SiCr Fig.11 Reduced consumption of FeCr surraffine compared with SiCr consumption 1 = 100 Pred uporabo Med uvajanjem Pri uporabi računalnika računalnika računalnika (1975 - 76 L.) (JUN-DEC 1977) (JAN-DEC 1978) Slika 12 Znižanje porabe FeMn aff + suraffine v primerjavi s porabo SiMn Fig.12 Reduced consumption of FeMn affine and suraffine compared vvith SiMn consumption cenene ferolegure. Na to razmerje imajo spremembe proizvodnega programa manjši vpliv. Razmerje porabe FeCr suraffine/FeCr carbure je prikazano na sliki 10. že med uvajanjem je bilo prvič porabljeno na mesec več FeCr carbure kot FeCr suraffine. Razmerje se je v korist znižanja porabe drage ferolegure in povečanja iporabe cenene ferolegure znižalo za 34 %. Kot kaže slika 11, se je razmerje porabe FeCr suraffine/SiCr znižalo kar za 5 krat! To lahko pripišemo predvsem izrednemu povečanju! porabe SiCr. Podoben učinek vidimo na sliki 12 pri spremembi razmerja FeMn aff + suraffine/SiMn. že med uvajanjem je opazen takojšen učinek uporabe računalnika in linearnega programiranja, saj se je razmerje med omenjenima ferolegurama spremenilo za 2/3 v korist znižanja porabe drage ferolegure v primerjavi s porabo cenejšega SiMn. POVEČANJE ENAKOMERNOSTI KEMIJSKE SESTAVE IN ZNIŽANJE ODSTOTKA KEMIJSKO ZGREŠENIH ŠARŽ Uporaba računalnika pri legiranju učinkuje na porazdelitve vsebnosti posameznih kemijskih elementov na več načinov: a) S spremembo lege porazdelitve v ugodnejše področje: — se zniža odstotek kemijsko zgrešenih šarž, — zniža se povprečna vsebnost elementa in — regulirajo se lahko nekatere lastnosti jekla. b) S samo zožitvijo porazdelitve se zniža odstotek kemijsko zgrešenih šarž. Kakovost jekla je enakomernejša. c) Zožitev in premaknitev porazdelitve v ugodnejše področje je najučinkovitejše, vendar ne vselej izvedljivo. Zožitev porazdelitve se mora najprej zanesljivo dokazati in če je dovolj velika, sledi sprememba lege porazdelitve. Kadar širina porazdelitve ne dovoljuje spreminjati lego porazdelitve znotraj predpisane kemijske sestave, se zadovoljimo s tem, da ciljamo pri izračunu dodatka ferolegur v sredino 2EL£ZAfNA RAVNE analiziranega predpisa in tako znižamo odstotek zgrešenih šarž na stvarni minimum. Ugotavljanje dejanske porazdelitve posameznega elementa za vsako vrsto jekla posebej je povezano z obdelavo velikega števila podatkov. Obdelava podatkov mora biti dinamična. Ko je na razpolago dovolj podatkov, sledi analiza porazdelitve in analiza možnosti premaknitve porazdelitve v ugodnejše področje. V Železarni Ravne opravlja večino tega dela IBM 370 računalnik. S pomočjo posebnega programa obdela vse končne kemijske analize in izpiše predloge za spremembo ciljane kemijske sestave. Primer takšnega izpisa kaže slika 13. Računalnik išče mošnost spremembe ciljane kemijske sestave bližje spodnji predpisani meji, kar pa kljub predlogu ni vedno izvedljivo, saj lahko pri nekaterih jeklih s pretiranim nižanjem vsebnosti vseh legirnih elementov ogrozimo druge lastnosti jekla. V nadaljevanju bo opisan za vse pomembnejše legirne elemente, skupine jekel in tehnologije izdelave, učinek uporabe računalnika. Za primerjavo sta vzeti dve obdobji: — obdobje pred uporabo računalnika (leto 1975 in 1976) in KEMUOA DATUM: 01 03 75 PREDLOG SPREMEMBE CILJANE KEMIJSKE SESTAVE JlzKLG : Co 4172 PPfJKVsc 3 KOD/ 8005 lr, ANALIZNI PREDPIS: 12» 000 - 14,000 3!CR 2c STATISTIČNI PcEATKI: ŠTEVILO ŠARŽ SLEDNJA VREDNOST N= 30 X= 13 s 0265 STANDARDNA DEVIACIJA S= 0,2455 SPODNJA MEJA(X-1,96*S)= 12,5453 {X-3*S)= 12, 2900 ZGORNJA MEJAIX+1»96*S)= 13,5076 IX+3*S)= 13,7630 30 M. CsNGvI STATo ANALIZE PREDLAGAMO SPREMEMBO CILJANE VREDNOSTI: CILJANG VREDNOST ZMANJŠATI PRI 95% SIGURNOSTI ZA: 0,545 PRI 99,91' SIGURNo ZA: 0,290 Slika 13 Predlog spremembe ciljane kemijske sestave Fig.13 Proposal for changed aimed chemical composition — pri 6-mesečni uporabi računalnika (od jan. do jun. 1978). Za nekatere elemente in jekla je bilo premalo časa in izdelanih premalo šarž, da bi lahko bila pri zoženih porazdelitvah tudi že izvršena premaknitev porazdelitve v ugodnejše področje. Na slikah 1 do 19 je s puščico označeno, da je bil dobljen predlog spremembe ciljane kemijske sestave. Ogljik Spremembe porazdelitve vsebnosti ogljika pri uvedbi računalnika so vidne predvsem v ugodni spremembi lege porazdelitve. Pri nekaterih jeklih je ta sprememba lege porazdelitve vzrok občutnemu znižanju odstotka zgrešenih šarž. Pri ogljiku ni dosežena, ne glede na vrsto tehnologije ali skupine jekla, pomembna zožitev porazdelitve. Računalnik lahko uporabljamo le za spremembo lege porazdelitve, ki pa daje glede na velikost standardne deviacije razmeroma majhen manevrski prostor, uporabljen predvsem za zmanjšanje odstotka zgrešenih šarž in manj za izboljšanje mehanskih in drugih lastnosti jekla. Silicij Za silicij so dobljeni različni učinki uporabe računalnika, odvisno od povprečne vsebnosti elementa in tehnologije izdelave jekla (slika 14). Porazdelitev se je zožila pri vseh predstavnikih, razen pri jeklu Č 4150, ki se dela po pretalitvenem postopku. Posebej ugodno izstopa jeklo Č 3230 in č 4571. Prvo jeklo se dela na »črno žlindro« in ima Č.I531 CK 45 "c.. -— V. Si N X SIC IZ 0.10. Q20 0.30 g 40 806 0273 Q040 Q6 208 0.259 0.038 0 / J C 3230, VMS 13 5 "C.. -- % Si N X sie IZ 1.10 1.20 30 uo 34 1277 0.086 5.9 i 15 1271 0055 0 \ r- / s Č5432 VCNMo 200 "S.. —— •/. N X SI G IZ o.ip 0.20 0,30 0,40 71 3,260 0,044 0 / | 16 1.218 0,036 0 ž I C. 4571 PK1I "K.. -— ■/. s, N X SIC IZ 0,30 0.40 0.50 0.60 a 70 030 38 0.533 0105 0 i ?? ■v? 13 3 501 0,053 0 \ t . 41 SO OCR 12 "P.. '0 N 7 SIC IZ 10 Q20 .030 0.40. 316 Q281 0,052 1,3 I 2 Ž 31 0.281 0.061 1,2 Legenda: N-število šarž /Z-Indeks zgrešenih šarž V//, - pred upor računalnika X - sred vrednost C - črna žlindra K-klasična r - pri upor računalnika SIC-sigma_5- sintetična žlind. P-pretopit Slika 14 Sprememba porazdelitve vsebnosti silicija učinka uporabe procesnega računalnika. Fig.14 Changed distribution of silicon content razmeroma visok predpisan odstotek silicija. Drugo jeklo se dela po klasični rafinaciji. Za obe vrsti jekla je značilen visok koeficient determinacije in kvalitetne regresijske enačbe izplena. Zato je izračun dodatka silicijevih ferolegur natančnejši in zanesljivejši. Lego porazdelitve lahko premaknemo bližje spodnji meji s spremembo ciljane kemijske sestave v modelu izračuna dodatka silicija. Kako je razmeroma ozka porazdelitev vsebnosti silicija pomaknjena bliže spodnji meji, vidimo na sliki 14 za jeklo Č 5432. Pri tem jeklu lahko smatramo, da je dobil model izračuna dodatka silicija »končno« obliko, ki se lahko spremeni le, če se bistveno spremeni standardna deviacija. Občutno se je znižal odstotek zgrešenih šarž pri jeklu C 3230. Slika 15 Sprememba porazdelitve vsebnosti kroma Fig. 15 Changed distribution of chromium content Krom Za 20 do 50 % zoženje porazdelitve vsebnosti kroma kaže na izredno pozitiven učinek računalnika (slika 15). Očitno je močno znižanje odstotka kemijsko zgrešenih šarž in premaknitev ali možnost premaknitve lege porazdelitve bližje spodnji predpisani meji. Kar pri štirih od petih obravnavanih jekel je padel odstotek zgrešenih šarž na nič. To je še posebej pozitivno pri jeklih, ki so imela pred uporabo računalnika zelo visok indeks (IZ) zgrešenih šarž. Pri vseh obravnavanih jeklih je bila že dosežena delna premaknitev srednje vrednosti k nižjim vsebnostim elementa, vendar še niso izkoriščene vse možnosti, saj lahko npr. pri Č4172 in Č 4150 še znatno znižamo povprečno koncentracijo kroma. Krom je tipičen primer možnosti, ki jih daje uporaba procesnega računalnika. Vo Cr % Cr Legenda - pred upor računalnika - pri upor računalnika N_- šle vilo šarž IZ-indeks zgrešenih šarž X - sred vrednost C-črna žlindra K-klasična raf S/C - s igma S - sintetična, zl. P-preiopitev % Cr % Cr Dosežena je: — sprememba lege porazdelitve, — zožitev porazdelitve in —■ kombinacija zožitev in spremembe lege porazdelitve (Č 4571). Nikelj V vseh primerih je dosežena pomembna zožitev porazdelitve in znižanje odstotka kemijsko zgrešenih šarž. Znižanje povprečne vsebnosti je doseženo pri jeklu Č 5420 in Č 4571. Dodatno je mogoče znižati vsebnosti razmeroma dragega niklja pri jeklih C 4571 in Č 5420 (slika 16). Legendo: '//// pred upor. računalnika ■frffft pri upor, računalnika N- število šarž IZ-indeks zgrešenih šarž X- sred. vrednost S - sintetično i/. SIG-sigmg_K - klasična raf_ Slika 16 Sprememba porazdelitve vsebnosti niklja Fig.16 Changed distribution of nickel content Vanadij Podobno kot pri ostalih elementih lahko na sliki 17 vidimo izredno učinkovito zožen je porazdelitve, znižanje odstotka zgrešenih šarž in znižanje povprečne vsebnosti vanadija. Povprečna vsebnost vanadija se ni znižala pri Č 7680, kajti pri tem jeklu, kakor tudi pri č 4830 je bilo treba najprej doseči znižanje odstotka zgrešenih šarž. To je bilo doseženo v obeh primerih. Lege porazdelitve pri jeklu Č 7680 ne smemo spreminjati, kajti premaknitev srednje vsebnosti iz sredine analiziranega predpisa bi povzročila nepotrebno povečanje odstotka zgrešenih šarž. Volfram Pri vseh obravnavanih jeklih (na sliki 18) je bilo treba najprej doseči znižanje odstotka zgrešenih šarž in šele v drugi fazi po možnosti znižati vsebnost dragega volframa. Znižanje zgrešenih šarž je doseženo pri vseh jeklih. Edino jeklo, pri katerem odstotek ni padel na nič, je Č 4650, vendar s premaknitvijo ciljane vrednosti v modelu izračuna dodatka volframa v sredino analiznega predpisa, lahko pričakujemo še dodatno znižanje odstotka kemijsko zgrešenih šarž. Tik pred uvedbo računalnika je prišlo pri jeklu Č 7680 do stro- Slika 17 Sprememba porazdelitve vsebnosti vanadija Fig. 17 Changed distribution of vanadium content Legenda N- število Sar ž IZ- indeks zgreSenh lari ///■ - pred upor računalnika 7- sred vrednost K-klasična rafinaciia **** - pn upor računalnika_S/G- sigma_P- pretopile v_ Slika 18 Sprememba porazdelitve vsebnosti volframa Fig. 18 Changed distribution of tungsten content žjega analiznega predpisa, ki bi pri obstoječi porazdelitvi imel katastrofalne posledice. Pričakovali bi lahko okoli 1/3 zgrešenih šarž. Zaradi uporabe računalnika pa je padel odstotek na nič; Očiten prihranek, ki ga je mogoče še povečati, je dosežen pri jeklu Č 4750. Mangan Pri analizi regresije izplenov mangana se je pokazalo, da je to najbolj »problematičen« element. To je razlog, da kar pri treh jeklih na sli- Legenda: N- število šari IZ-indeks zgrešenih Sari /M - pred upor. računalnika X- sred. vrednost S - sintetična 21 P-pretopitev - pri upor računalnika SIG-sigma_K - klasična raf__ Slika 19 Sprememba porazdelitve vsebnosti mangana Fig.19 Changed distribution of manganese content ki 19 ni prišlo do zoženja porazdelitve. Boljši rezultati so doseženi pri jeklih, ki se delajo s klasično rafinacijo ali po pretalitvenem postopku. Pri jekleni litini ČL 7361 je doseženo 40 % in pri jeklu Č 4150 25 % zoženje porazdelitve. Pomembna sprememba odstotka zgrešenih šarž je dosežena samo pri jeklu Č 4150, kjer je odstotek zgrešenih šarž padel za 4,6 krat. Povprečna vsebnost mangana se je znižala zaradi ugodnejše lege porazdelitve, pri vseh obravnavanih jeklih, razen pri jekleni litini ČL 7361, kjer pa nam puščica nakazuje, da je mogoče znatno spremeniti ciljano kemijsko sestavo dodatka FeMn. Molibden Pri tem elementu je doseženo do 30 % zoženje porazdelitve in 20 do 100 % znižanje odstotka kemijsko zgrešenih šarž. Povprečna vsebnost molibdena je padla, kot nam kaže slika 20, pri vseh jeklih, razen pri jeklu Č 5432, kjer je bilo potrebno v prvi vrsti doseči znižanje odstotka zgrešenih šarž. Pri brzoreznem jeklu Č 7680 je tik pred pričetkom uvajanja procesnega računalnika prišlo do zožitve anaiiznega predpisa. Zato bi pri nespremenjeni širini porazdelitve lahko pričakovali dosti višji odstotek zgrešenih šarž. Zaradi uvedbe računalnika se to ni zgodilo. Postopoma, v odvisnosti od števila izdelanih šarž, lahko za posamezno vrsto jekla dosežemo znižanje odstotka kemijsko zgrešenih šarž. Pri jeklih, ki se delajo pogosteje, je to doseženo običajno prej kot pri jeklih, ki se delajo občasno. ^ pred uporabo računalnika ^ pri uporabi računalnika Cr Mn R CTl iS rs. i ^ oi ^r — -s Slika 21 Znižanje odstotka zgrešenih šarž jekla Č.4150 pri uvedbi procesnega računalnika Fig. 21 Reduced portion of wrongly composed melts of č.4150 steel by introducing computer control Slika 20 Sprememba porazdelitve vsebnosti molibdena Fig. 20 Changed distribution of molybdenum content Poleg tega je uspeh odvisen od vrste tehnologije izdelave jekla in jakosti legiranja (povprečne vsebnosti legiranih elementov). Primer občutnega znižanja odstotka zgrešenih šarž nam kaže slika 21. Še posebej drastično je znižanje zgrešenih šarž pri manganu; pri siliciju, kromu in vanadiju pa je odstotek padel na nič. Primerjalni podatki so vzeti za prvih pet mesecev 1978 in povprečje dveh let pred uporabo računalnika. Č 4732. VCMo UO 12MnMo I Legenda: ~ pred upor. računalnika s/SS - pri upor, računalnika N-število bari IZ-indeks zgrešenih šari X - sred vrednost C -črna A K-klasična rgf SIG- slgmc_5 -sintetične z i P- prelopltev V. Mn 0,60, , Q70 — V. Mn Q30. . Q40 . % Mn Legenda: -pred upor računalnika — pri upor računalnikb N- število šarž IZ - indeks zgrešenih šarž X - sred. vrednost S - sintetično žl. P-pretopitev S/G-sigma_K - klasična raf MOŽNOST REGULACIJE NEKATERIH LASTNOSTI JEKLA Brez dvoma ima kemijska sestava jekla vpliv na mehanske, metalografske in druge lastnosti jekla, vendar nihanja kemijske sestave znotraj predpisanih mej nimajo na omenjene lastnosti vedno izrazitega vpliva. Močnejše vplive imajo drugi, predvsem tehnološki parametri. Pozornost na te vplive je zmanjšana tudi zato, ker imamo običajno opraviti s porazdelitvami kemijske sestave, ki pokrivajo celotno širino posameznega analiznega predpisa in je zato manevrski prostor za spreminjanje povprečne vrednosti zelo majhen. Eden od pomembnih učinkov uporabe računalnika pri legiranju je zoženje porazdelitve končne kemijske sestave, ki znaša 50 % in več. To je novi moment pri možnostih reguliranja nekaterih lastnosti jekla, kajti glede na željene lastnosti nekaterih jekel lahko povprečje posameznega elementa premaknemo bližje zgornji ali spodnji predpisani meji, ne da bi ogrozili zadet je analize. C 4570. PK 2 SP "K -«- /. N, N y SIS IZ 1.50 2.50 84 2078 0,180 4.8 I 7? z < 1 71 2J5i 1114 1.4 i C 4570 PK 2SP _ '.o ena delta fentc N X SIC IZ 7 4 5 20 3.85 1.39 25 Y/ 20 3.25 0.72 0 Legendo A/ - število šarž V//' - pred spremembo X - sred. vrednost && - po sprememb* SIG-sigmo IZ- indeks zgrešenih šari k - klasična rcfinacija Sliika 22 Povezava spremembe vsebnosti delta ferita ob spremembi vsebnosti niklja pri jeklu C.4570 Fig. 22 Relation betvveen the changed content of delta ferrite and the changed nickel content in Č.4570 steel Na prekaljivost jekla ima kemijska sestava jekla znaten vpliv. Zato lahko pričakujemo pri pravilni uporabi procesnega računalnika manjše odstopanje od željene prekaljivosti in boljše prilagajanje predpisanim pasovom kaljivosti. Posebej pozorni moramo biti na Cr, Mn in C, kjer se gibljejo skupni koeficienti determinacije od 0,40 do 0,60, v odvisnosti od jekla in globine meritve trdote.4 Ugotovljen je tudi pomemben vpliv Si in C na žilavost in velikost avstenitnega zrna pri cemen-tacijskih jeklih. Vpliv ni tako močan, kot ga kaže aluminij (ki z uporabo računalnika nima praktično nobene zveze), vendar je vreden pozornosti.3 Pri nerjavnem jeklu Č 4570 ima odstotek delta ferita pomemben vpliv na predelavnost jekla. Problematično je lahko valjanje na bloomingu. Zaželjen je nizek odstotek delta ferita, ki naj bo vsaj pod 10 % (ocene 5). Na odstotek delta ferita v jeklu ima močan vpliv vsebnost niklja in kro- ma. Nižji odstotek delta ferita dobimo, če imamo nikelj blizu zgornje meje in krom blizu spodnje meje analiznega predpisa. Pred uporabo in v prvih tednih uporabe računalnika je bilo valjanje jekla Č 4570 zelo kritično. Analize so pokazale, da imajo šarže razmeroma nizko vsebnost niklja in pogosto visok odstotek delta ferita. Sprejet je bil nov ožji interni predpis vsebnosti niklja od 2,00 do 2,50 %. Temu predpisu se je prilagodila nova ciljana vsebnost niklja v modelu izračuna dodatka ferolegur na procesnem računalniku. Na sliki 22 je prikazana porazdelitev vsebnosti niklja in delta ferita pred spremembo predpisa za nikelj in po njej. Učinek spremembe predpisa in uporabe računalnika je dobro viden. Ožja porazdelitev in premaknitev porazdelitve v zgornjo polovico JUS analiznega predpisa za nikelj zelo ugodno vpliva na nižjo vsebnost delta ferita v jeklu. Od preiskovanih šarž imajo vse šarže oceno delta ferita pod 5. Tako so problemi pri valjanju ingotov praktično rešeni. Nova širina porazdelitve niklja v jeklu Č 4570 nam daje skoraj dvakrat večji maneverski prostor, poleg tega pa je očitno, da ni pri vsakem jeklu in elementu mogoče porazdelitve premakniti čim bližje spodnji predpisani meji, ampak je potrebno pri pripravi modela izračuna dodatka ferolegur upoštevati in izkoriščati še kvalitetne momente jekla. Zaključek V razmeroma kratkem času se je v jeklarni Železarne Ravne pokazala učinkovitost uporabe procesnega računalnika na področju legiranja. Že v prvih mesecih uporabe računalnika je doseženo znatno znižanje materialnih stroškov, povečana je enakomernost končne kemijske sestave in znižan je odstotek kemijsko zgrešenih šarž. Poraba dragih ferolegur kroma in mangana se je znižala v primerjavi s porabo cenenih ferolegur 1,5 do 6 krat! Pri uporabi računalnika so porazdelitve končne kemijske sestave pogosto tudi za polovico ožje. Učinek lahko pripišemo naslednjim funkcijam: — računalnik je neposredno vključen v proces izdelave jekla (24 ur na dan), — v vsakdanji in pogosti uporabi so matematične metode optimiranja (linearno programiranje), — uporabljeni so matematični modeli izračuna izplena ferolegur in — uporaba računalnika je poenotila postopek in ciljane vsebnosti legirnih elementov pri izračunu dodatka ferolegur. Rezultati kažejo, da je investicija v procesni računalnik izredno ekonomična in dosega ali celo presega pričakovanja. Literatura: 1. Segel J.: Approaches to Computer Control in Meltshop Steelnrfcing, 3rd International Iron and Steel Congress, 1978, Chicago 2. Shroeder D. L., Lendman T. T.: Materials Management in Electric Furnace Steelmaikiing, A. I. S. E. Steel Show, Cleveland, Ohio, sap. 1977 3. Segel J.: Analiza kakovostnega nivoja in vpliv kemijske sestave na ZF 6. Interna dokumentacija železarne Ravne, 1976 4. Segel J.: Kontrola pasov garantirane kaljivosti in analiza vpliva kemijske sestave na kaljivost, Železarski zbornik, (Jesenice), 9, 1975 5. Segel J.: Uporaba procesnega računalnika v elektrojek-larni, Železarski zbornik (Jesenice) 12 (1978) 2, str. 37—47 ZUSAMMENFASSUNG In verhaltnismassig kurzes Zeit hat sich im Stahlvvenk des Hiittemverkes Ravne der Nutzeffekt der Anvvendung des Prozessrechners auf dem Gebiet des Legierungsver-fahrens gezeigt. Schon in den ersten Monaten der Anvvendung des Rechners ist eine betrachtliche Verminderung der materiallen Kosten erzielt vvorden, die Gleichmassig-keit der Stahlzusammensetzung in der Endanalyse hat sich vergrossert und der Prozentanteil der Fehlschargen ver-inindert. Die Stahlerzeugungskosten sind stark von der Struktur der Einsatzstoffe und der Ferrolegierungen abhangig und gerade auf diesem Gebiet ist ein grosser Erfolg erzielt worden. Der Verbrauch von teueren Ferrolegierungen vvie Chrom und Mangan hat sich zu Gunsten der billigeren Ferrolegierungen um 1.5 bis 6 Mal vermindert. Bei der Anvvendung des Prozessrechners ist die Ver-teilung der chemischen Endzusammensetzung haufg um die Halfte enger. Dieses Ergebnis kann folgenden Tatsachen zugeschrie-be-n werden: — der Rechner ist unmittelbar und ununterbrochen in den Stahlerzeugungsprozess eingeschlossen (24 Stunden am Tag) — die mathematischen Optimierungsmethodan (lineare Programierung) werden taglich und haufig angevvendet — die mathematischen Modelle werden fiir die Aus-rechung der Ferrolegierungsausbeute angevvendet und — die Anvvendung des Prozessrechners hat das Ver-fahren und die gezielten Gehalte der Legierungselemente bei der Ausrechnung der Ferrolegierungszugabe verein-heitlicht. Die Ergebniisse zeigen, dass sich die Investition in den Prozessrechner als sehr akonomisch erwiesen hat und die Ervvartungen erreicht, oder sogar iibertroffen vvorden sind. SUMMARY In a relatively short time, the application of the pro-cess computer control in alloying processes showed re-sults in the steel plant of Ravne Ironvvorks. Already the first months of computer control indicated substantial reduction of cost, increased uniformity of final chemical composition, and reduced portion of chemically wrong!y composed melts. Manufacturing costs of steel are highly influenced by the consumption structure of feed and feroalloys. Here an extraordinary success was achieved: Consumption of expensive chromium and manganese ferroalloys in comparison with cheaper ferroalloys was reduced for 1,5 to 6 times. Computer control reduced the variation of final chemical composition to a half. The effect can be ascribed to: — computer is directly and constantly controlling the manufacturing process of steel (24 hours per day), — often mathematical methods of optimisation are applied (li-near programming), — mathematical models are applied in determining the yield of ferroalloys, and — computer control unified the procesess and the aimed values of alloying elements in calculation of the additions of ferroalloys. The results clearly show that in-vestment into the process computer was very profitable and it even exceeds the expectatioms. 3AKAIOTEHHE CpaEHHTGAUIO b KOpOTKOM npoMe?KyTKy BpeMeHH b CTaAenAaBH-AbHOM uexe MeTaAAyprnqeCKoro 3aBOAa }KeAe3apHa PaBHe yCTaHOB-AeHa 3eKTHBHOCTb npHMeHeHH« BiJIHCAHTeAbHOfl MalHHHH B 06Aa-cth CTaAH. y»ce b nepBbix Mecauax ynoTpe6AeHHH bbmhcahteabhoii ManiHHbi 3aMeiJ>eKT mo5kho npiraHCAHTfa CAeAyiomHM <}>aKTopaM: — cieTHaa ManiHHa HenocpeACTBeHO h SecnpepbiBHO bkakraeha b npouecc H3roT0BAeHHH CTaAH (24 q b cyTKn), — e>KeAHeBHOMy h HaCTOMy npHMeHeHHio matemath^eckoro Me-TOAa onTHMH3auH« (AimefiHoe nporpaMHpoBaHne), — npHMeHeHHio MaTeMaT«qecKHX MOAeAeft aah BbiracAeHHe bh-xoAa eppocnAaBOB. IlpHMeHeHHe chcthoh MauiHHM Bbi3BaAo yHHHKamno caMoro cnocoSa, h aocth«eHHe iieAeBbnc bcah^ihh AerapoBaHHbix 3AeMeHTOB npH BbumcAeHHH Ao6aBKH (JieppocriAaBOB. pe3yabtatm noKa3aAH, uto BAo>KeHHa b ynpaBAflK>niyio bm >£. V! * 40/j Al Slika 1 Mikroposnetek v navadni (M) in polarizirani svetlobi pod navzkrižnimi nikoli (MP), elektronski posnetek sestave (E) in specifični X posnetek za Al (Al). Različno veliki prozorni in prosojni krogličasti vključki aluminijevega oksida. Jeklo 2. Fig. 1 Microphotograph in ordinary (M) and polarized light un-der crossed nicols (MP), electron picture (E) and specific X-ray picture for Al (Al). Transparent and translucent spheroidal inclusions of aluminium oxide of various sizes. Steel 2. Analiza v elektronskem mikroanalizatorju je pokazala, da so krogličasti vključki brez silicija, kalcija, mangana, žvepla in drugih elementov ter da je v njih največ 0,1 % železa. Analiza je bila izvršena s snopom s premerom pod 1 um in z energijo 15 kV. Kljub temu je lahko majhna količina železa posledica analitske napake zaradi fluores-cence matriksa med analizo v elektronskem mikroanalizatorju. Zato je mogoče iz analize sklepati, da so krogličasti vključki čisti aluminijev oksid. Ni bilo preverjeno, ali je to oksid tipa A1303 ali kak drug aluminijev oksid. Iz podatkov v tabe- li 1 je mogoče sklepati, da na nastanek krogličastih in prozornih vključkov aluminijevega oksida ne vpliva prisotnost različne količine ogljika, silicija, mangana in različnih nečistoč v jekleni talini. Tudi nima vpliva prisotnost drugih vrst vključkov v jekleni kopeli, na primer silikatov, aluminatov ali zrnatih vključkov A1203. Vključki nastajajo v širokem intervalu koncentracije kisika v talini in pri zelo različnih dodatkih aluminija za desok-sidacijo jeklene taline. To je nekoliko v protislovju s podatkom iz reference 5, da nastajajo krogličasti vključki aluminijevega oksida le pri določeni količini kisika, raztopljenega v jekleni talini. To nesoglasje je najverjetneje posledica razlike v kristalizaciji jekla. Kristalizacija se je izvršila pri preiskusih, opisanih v referenci 5, zelo počasi, v našem primeru pa so se jekla zelo hitro strdila. V paralelnih vzorcih jekla, ki niso bili desoksi-dirani v laboratorijski kokili, smo opazili le vključke brez aluminijevega oksida in zrnate vključke tega oksida. V vzorcih, ki so bili vzeti po desoksidaciji jekla iz ponovce, smo našli pretežno zrnate vključke aluminijevega oksida, posamične • • Slika 2 Mikroposnetki v navadni in polarizirani svetlobi pod navzkrižnimi nikoli, krogličasti vključki aluminijevega oksida in vključki galaksita. Fig. 2 Microphotographs in ordinary and polarized light under crossed nicols, spheroidal inclusions of aluminium oxide and galaxite inclusions. in zelo redke krogličaste vključke aluminijevega oksida in nobenih prozornih vključkov tega oksida. Enako velja za vzorce jekla, ki so bili odrezani od blokov istih jekel. Metalografska preiskava ni pokazala nobenih posebnih značilnosti v porazdelitvi krogličastih vključkov aluminijevega oksida, često pa so bili zbrani v gruče. V krogličastih in prozornih vključ-kih nismo nikdar opazili zrastkov drugih oksidov, ki so bili sicer prisotni v jeklu kot samostojni vključki. Kaže torej, da nastanejo krogličasti in prozorni vključki alumnijevega oksida z reakcijo med kisikom, ki je raztopljen v jekleni talini in aluminijem, ki je bil dodan za dezoksidacijo, kot navaja vir 5, in ne z redukcijo drugih oksidov, prisotnih v talini pred dodatkom aluminija. Lahko torej sklepamo, da v ravnotežnih pogojih nastajajo krogličasti vključki pri določenem potencialu kisika v jekleni talini, pri intenzivni desoksidaciji, ki se izvrši v laboratorijski kokili, pa predstavljajo krogličasti vključki prvo stopnjo reakcije med kisikom raztopljenim v talini, in aluminijem, ki je bil dodan za dezoksidacijo ter zato njihov nastanek ni pogojen z določeno aktivnostjo kisika v talini. SKLEP V jeklih, ki so bila dezoksidirana z aluminijem in hitro strjena v laboratorijski kokili, smo opazili krogličaste in prozorne vključke aluminijevega oksida, ki so na metalografskih obruskih zelo podobni prozornim silikatnim vključkom. Na nastanek krogličastih in prozornih vključkov aluminijevega oksida ne vpliva prisotnost drugih vrst oksid-nih vključkov v jeklu ter različna množina ogljika, silicija in mangana in nečistost v jekleni talini. Vključki nastanejo v širokem intervalu koncentracije kisika in v širokem intervalu količine aluminija, ki je bil dodan za dezoksidacijo jeklene taline. Na osnovi sedanjih spoznanj sklepamo, da nastajajo vključki v začetku intenzivne dezoksidaci-ske reakcije med kisikom, ki je raztopljen v jekleni talini, in aluminijem, ki je bil dodan za dezoksidacijo. Viri 1. E. Plockinger in M. Wahlster: Stahl und Eisen 80, 1960, 639— 2. H. Ooi, T. Sekine in G. Kasai: Trans. ISIJ 15, 1975, 371— —379 3. F. Vodopivec in B. Ralič: Železarski Zbornik 6, 1972, št. 4, 215—229 4. F. Vodopivec, J. Arh in B. Ralič: Železarski Zbornik 9, 1975, št. 3, 167—179 5. E. Steimetz in H. U. Lindenberg: Archiv Eisenhiitten-wesen 47, 1976, april, 199—204 Slika 3, 4, 5, 6 in 7 Posnetki krogličastih vključkov aluminijevega oksida v raster mikroskopu. Fig. 3, 4, 5, 6 and 7 Pictures of spheroidal inclusions of aluminium oxide in the scanning microscope. Tabela: Sestava jekel v % C Si Mn O1 O,2 Al,3 VkljuSki 1 0,06 0,19 0,21 0,049 0,0114 0,057 A 2 0,13 0,28 1,41 0,032 0,0069 0,18 B 3 0,15 0,35 1,12 0,015 0,0069 0,034 C, D 4 0,62 0,26 0,59 0,031 0,0091 0,14 A, D 5 0,04 0 0,28 0,072 0,0506 0,12 B, C, D 6 0,12 0 0,15 0,065 0,017 0,06 D 7 0,16 0,38 1,16 0,047 0,0067 0,06 B,C 8 0,06 0,27 0,45 0,053 0,009 0,24 D 9 0,12 0,22 1,13 0,015 0,0072 0,055 A, C, D 10 0,71 0,34 0,49 0,029 0,003 0,24 C, D 11 0,16 0,38 1,16 0,009 0,0067 0,076 A, C, D 12 0,05 0 0,22 0,072 0,0405 0,26 B,C 1. Skupna količina kisika v jeklu 2. Izračunana količina kisika, ki je pri 1600°C v ravnotežju z ogljikom in silicijem v jekleni talini 3. Kislinoto-pen aluminij (dodan za dezoksidacijo jekla v laboratorijski kokilici) 4. Viključki v jetklu poleg krogličastih in prozornih vključkov aluminijevega oksida A — zrnati vključki aluminijevega oksida, B — galaksit, C — krogličast kalcijev aluminat, D — ikrogličast kalcij--aluminijev silikat ZUSAMMENFASSUNG Die Untersuchungen an einern mit Aluminium vollbe-ruhigten und in der Probeentnahmekokille schnellerstar-renden Stahl zeigten das Vorhanden kugeliger und durch-sichtiger Einschliisse, deren Elektronenmi\kroanalyse nicht anderes als nur Aluminiumoxyd ergab. Die Einschliisse sind in Stahlen mit verschiedenen Gehalten an Kohlen-stoff, Silizium, Mangan und anderen Begleitelementen ent-standen, bei verschiedenem Aluminiumzusatz fiir die Desoxydation und bei verschiedenem Sauerstoffgehalt, welches zur Zeit der Desoxydation in der Stahlschmelze gelosst war. Solche Einschliisse sind auch in der Stahlschmelze entsta-nden in welcher schon friiher andere Sor- ten oxydischer Einschliisse, so wie auch kornige Alumi-niumoxydeinschliisse anwesend waren. Die Untersuchungen im Rastermikroskop ergaben, dass die Oberflache dieser Einschliisse nicht glatt ist son-dern, dass aus der Oberflache abgerunderte Protuberan-zen heraus wachsen. Die Beobachtungen zeigten, dass diese Einschliisse wahrscheinlich am Anfang der intensi-ven Desoxydationsreaktion zwischen dem in der Schmelze gelostem Sauerstoff und dem Aluminium, vvelcher zur Desoxydation zugegeben worden ist entstanden sind und sind im Stahl wegen der grossen Abkiihlgeschwindigkeit desselben in der Probeentnahmekokille arhalten geblieben. SUMMARY Investigations of steel deoxidized by aluminium and rapidly cooled in a laboratory mould revealed spheroidal and transparent inclusions vvhich composition determined by electron microanalyzer was only aluminium oxide. The inclusions were formed in steel with various contents of carbon, silicon, manganese and impurities, at various additions of deoxidizing aluminium and various contents of dissolved oxygen in the melts. Such inclusions were formed also m steel melts containing other oxide inclusions and also grained inclusions of aluminium oxide. Investigation by scanning microscope revealed that sur-face of inclusions is not smooth but rounded protuberan-ces grow out of it. Observations show that inclusions were probably formed in the initial stages of intensive deoxidi-zing reaction between the aluminium and the dissolved oxygen in the melt, and they were preserved in steel due to rapid cooling in the laboratory mould. 3AKAIOTEHHE HccAeAOBaHHH noKa3aAH, nro cTaAH, npeABapHTeABHO pacKHCAe-HHHe C a.MOMHHHCM K SbICTpO OTBepAeAbie B Aa6opaTOpiILIX k3ao»t-HHitax coAepacaT inapoBHAHbie H npo3paKc coAep>KaA bkaio-teHHH OKHCefi apythx BHAOB, a TaKHCe 3epHHCTbte BKAIOMeHHH okhch aAIOMHHHH. HcCACAOBaHHSr c paCTpOBbIM MHKpOCKOnOM noKa3aAH, mto noBepmHocTb BKA104CHHH He rAaTKaa: Ha n0BepxH0CTH npopa-cTaHiia 3aKpyAeHHbix npoTy5epaHH. HccAeAOBaHHH TaK«e noKa3aAH, mto BKAioyeiiHH bo3mojkho 06pa30BaAHCb B Ha^aAe hhtchchbhoh pcaKunii pacKncAeHHH mcžkav aAiOMHHHeM h khcaopoaom b pacTBope pacnAaBa CtaAH, H COXpaHH-AHCb B CTaAH BCAeACTBHH 6blCTpOrO OTBepAeHHH B Aa6opaTOpHbix H3AO>KHHHaX. Izračun adiabatske temperature zgorevanja in dolžine plamena plinske mešanice UDK: 662.75:662.76:662.9 ASM/SLA: RM-m Dušan Vodeb, Zvonko Erjavec, Branko Gašperšič UVOD Za računalniško vodenje plinskih žarilnih in ogrevnih peči moramo točno poznati posamezne vplive na dogajanje pri zgorevanju plinske mešanice in prenosu toplote v peči. Sestava plinske mešanice, za katero analiziramo vpliv disociacije na adiabatsko temperaturo zgorevanja, se časovno spreminja. Iz dobljenih rezultatov, ki so osnova za nadaljno obdelavo prenosa toplote v peči in optimizacijo ogrevanja vložka, vodenje kurjenja in kontrolo atmosfere v peči s pomočjo kisikove sonde, določimo vpliv disociacije dimnih plinov na adiabatsko temperaturo zgorevanja in dolžino plamena. Parametri, potrebni za izračun adiabatske temperature zgorevanja, so določeni v temperaturnem območju zgorevanja plinskih mešanic zemeljski pin — zrak in propan-butan — zrak. V prvem delu izvedemo matematične algoritme za izračun adiabatskih temperatur zgorevanja — brez upoštevanja disociacije dimnih plinov — delno upoštevanje disociacije dimnih plinov — popolno upoštevanje disociacije dimnih plinov. Adiabatsko temperaturo zgorevanja izračunamo iz toplotne bilance plamena brez upoštevanja predgretja zraka in goriva. Upoštevamo samo kalorično energijo goriva in temperaturno odvisnost srednje specifične molne toplote, ki jo izrazimo v obliki interpolacijskega polinoma tretje stopnje. Temperaturno odvisnost ravnotežnih konstant računamo samo za model zgorevanja z delnim upoštevanjem disociacije in za model s popolnim upoštevanjem disociacije. Odvisnost ravnotežnih konstant od temperature izrazimo v obliki eksponentne interpolacije. Za navedene tri modele zgorevanja izračunamo adiabatsko temperaturo zgorevanja in reducirano dolžino plamena za spremenljivo sestavo plinske mešanice zemeljski plin — zrak in propan-butan — zrak parametrov, ki bodo praktično nastopili v železarni Ravne po uvedbi zemeljskega plina. Mag. Dušan Vodeb, dipl. ing. strojništva, je projektni inženir v TOZD raziskave in razvoj v železarni Ravne. Zvonko Erjavec, ing. strojništva, je toplotni tehnik v službi energetskega gospodarstva v železarni Ravne, doc. dr. Branko Gašperšič, dipl. ing. strojništva, je predstojnik katedre za toplotno in procesno tehnilko na fakulteti za strojništvo v Ljubljani. Matematična izvajanja, vrednosti za specifično molno toploto in vstavljanje vstopnih parametrov za izračun adiabatske temperature zgorevanja so prilagojeni za primer zgorevanja rezulti-rajoče plinske mešanice v železarni Ravne. Zato smo napravili določene poenostavitve; ne upoštevamo predgretja plina in zraka, vrednosti interpolacijskega polinoma veljajo v temperaturnem intervalu od 1200 °C do 2100 °C in vrednosti eksponentnega polinoma ravnotežnih konstant veljajo v temperaturnem intervalu od 1200 °C do 2500 °C. Z navedenimi poenostavitvami smo zmanjšali univerzalnost obdelanih modelov zgorevanja, vendar je naš osnovni namen, ki ga obdelamo, določitev vpliva disociacije na adiabatsko temperaturo zgorevanja plinskih mešanic. 1.0 IZRAČUN ADIABATSKE TEMPERATURE ZGOREVANJA Adiabatsko temperaturo zgorevanja izračunamo iz toplotne bilance plamena, ki jo zapišemo H + cg. tg + X . Zmin . tz = cd . ta. (1) Temperaturo zgorevanja izrazimo v obliki temperaturne diference ta = Ta —Tc, (2) kjer vzamemo za temperaturo okolice 0 °C. Za primer, da zrak in gorivo ne predgrevamo, Tg = T0 in Tz = T0, se nam enačba (1) poenostavi v H = cd . ta (3) in iz enačbe (3) je adiabatska temperatura H ta = — , (4) Cd ki jo računamo za spremenljivo vstopno sestavo plinske mešanice, določeno s stopnjo mešanja x pri različnih razmernikih zraka X. t. = f (x, X) (5) Za izračun adiabatske temperature predpostavimo tri osnovne modele zgorevanja: 2- 3>4 — zgorevanje plinske mešanice brez disociacije dimnih plinov — zgorevanje plinske mešanice pri delni diso-ciaciji dimnih plinov ■—■ zgorevanje plinske mešanice pri popolni di-sociaciji dimnih plinov. V nadaljevanju za vsako od teh vrst zgorevanja izvedemo algoritem, ki definira potrebne podatke za enačbo (4) za določena vstopna stanja po enačbi (5). 1.1 ZGOREVANJE PLINSKE MEŠANICE BREZ UPOŠTEVANJA DISOCIACIJE DIMNIH PLINOV Izračun adiabatske temperature za model zgorevanja, kjer ne upoštevamo disociacije, delimo na dva dela: — izračun adiabatske temperature za X = 1 — izračun adiabatske temperature za < 1, za katera poiščemo algoritem. Zgorevanje plinske mešanice za \ 1 Pri popolnem zgorevanju plinske mešanice s presežkom zraka so dimni plini sestavljeni iz C02 H,0, O, in N2. Hitrost zgorevanja plinske mešanice v plinskem gorilniku je veliko večja od hitrosti iztekanja plina in zraka, zato zanemarimo prirastek tlaka zaradi vpliva zgorevanja. Predpostavimo, da je vsota tlakov vseh komponent dimnih plinov enaka atmosferskemu tlaku.5 2p=l (6) Za obravnavani model zgorevanja je vsota parcialnih tlakov Pcoi + PhzO + P02 + pNz = 2 p (7) Zaradi nizkih tlakov in relativno visokih temperatur smatramo nastale dimne pline kot idealen plin; velja splošna plinska enačba Pi. V = m,. R[x . T (8) Podobno enačbo zapišemo tudi za »atomski tlak«, oziroma ustrezno vsoto atomov Pj. V = 2 Zj. RiJ.. T, j kjer je definiran »atomski tlak« k Pj = S Aji. Pi i = 1 in vsota atomov pred zgorevanjem 4 2 Zj = 2 i. vpi j i = 1 PN — 2 . pNz . Vsota atomov pred zgorevanjem 1 _ Z H = 2 (2i + 2) Vpj i = 1 1 2 C = 2 i. vpi i = 1 20 = 2. v5+ 2.X. 0:min 2N = 2.v6 + 2 . 3,76 . X . 0,min v enačbi (14) smo zanemarili vpliv vlage, ki je v zraku. Tvorimo razmerja atomskih tlakov, definiranih po enačbah (12) in (13) ter z upoštevanjem enačb (8) in (9) za določen element in pogoja, da sta temperatura in volumen konstantna, dobimo naslednjo zvezo Pc Pco2 + Pco Po 2pc02 + Pco + PhjO mc0; + mc0 2mCOl + mco + mH,0 2 0 (15) Podobno tvorimo razmerja za ostale osnovne elemente. Pc Pc p, _ 2 C _ 2 C mi 2 H 2 N 2m, (16) Ph PN 2Pi Za obravnavani primer zgorevanja imamo poleg osnovne enačbe za vsoto parcialnih tlakov (7) še naslednje enačbe 2 C 2 C _ Pco, 2 H 2p H20 Pco; (17) (9) (10) (11) Za obravnavani primer zgorevanja zapišemo naslednje enačbe: »atomski tlak« za ogljik Pc = Pco2 + Pco (12) in za ostale elemente Ph = 2 . PH20 + 2 . pH2 P0 = 2 . pC02 + Pco + pH;0 (13) 2 0 2pc02 + PH20 + 2P02 2_C _ PC02 2 N 2pN, Za postavljeni model zgorevanja so »atomski tlaki« pc = pco2 Ph = 2ph20 Po = 2pco: + PH20 + 2p02 (18) Pn = 2pN2 Enačbe (7), (17) in (18) tvorijo sistem štirih enačb s štirimi neznanimi parcialnimi tlaki pC02> P02> PN2 in PH20 • Rešitev sistema je PCO2 = 2.Up. 2 C . Ph2o = 2p . 2 H . A p02 = 2p . (2 O — 2 2 C — j 2 H j. A pN2 = 2p . 2 N . A, kjer pomeni A A = 1/ IH+SO+IN (20) Sistem je enostavno rešljiv za podane vstopne pogoje. Iz znanih vrednosti parcialnih tlakov izračunamo molske mase predpostavljenih komponent dimnih plinov za obdelani model zgorevanja. Z upoštevanjem enačbe (8) in razmerij (16) dobimo naslednja razmerja m; Pi Snij spi 2C P/ 2 H Ph 20 Pn IN Pn (21) iz katerih je molska masa posameznih komponent dimnih plinov 2 C mi = Pi —— (22) Pc Za obravnavani primer zgorevanja je mCo2 — PCO2 2 C PC0i ■ 2 C Pco; = 2C 2 H mH;0 = m02 = - (220 — 42C 4 ■ 2H) (23) mN2 = 2N S spoznavanjem vrednosti molskih mas posameznih komponent dimnih plinov izračunamo molsko specifično toploto po enačbi (48) in po enačbi (4) adiabatsko temperaturo zgorevanja. Zgorevanje plinske mešanice za "k < 1 Pri tem modelu zgorevanja pride do nepopolnega zgorevanja in v dimnih plinih imamo poleg C02, H20 in N2 še nezgorele produkte CO in H2. Za ta primer veljajo iste predpostavke in izpeljave kot prej. Vsota parcialnih tlakov komponent v dimnih plinih je Pco2 + Pco + Ph2o + Ph, + PN2 = Sp (24) Zveza med vsoto elementov pred zgorevanjem in parcialnimi tlaki po zgorevanju je po enačbah (12), (13) in (16) _ pco2 + 'Pco 2H 2pH2o + 2pH2 __ pco2 + Pco 20 2pCCh + pco + Ph2o - P co2 + Pco 2N 2pN2 Sistem štirih enačb (24) in (25) je nedoločen, ker je število neznank večje od števila enačb. Uvedemo dodatno enačbo, ki povezuje medsebojno ravnotežno stanje nezgorelih komponent CO in H2, (25) Kv Kco KHi Pco PC02 Ph2 Ph2o "'•o • PH^O pco! • P h2 (26) ki je za ta primer neodvisna od temperature zgorevanja. Sistem je sedaj rešljiv in ga rešujemo po naslednji matematični shemi, ki jo izvedemo iz sistema enačb (24), (25) in (26) PCO2 = B 1 + Pco Pco2 pco2 PH2O = B •2.p CO2 ■Pco Pco = B ■ 20 2C ph2 = d —ph20 kjer je B = PCO2 + Pco D = PH20+ Ph2 in manjkajoči parcialni tlak za dušik je 2N PN> = 2p (27) 22C + 2H + 2N (28) (29) Pri podani shemi izračuna sta neznanki razmerja parcialnih tlakov pco in pco ; vmesne rešitve testiramo z enačbo (26) tako dolgo, da je izpolnjen pogoj Kw = 1. Molske mase komponent dimnih plinov določimo po enačbi (21). Kurilnost plinske mešanice, ki jo potrebujemo za rešitev enačbe (4), moramo za ta model zmanjšati za vrednost nezgorelega v dimnih plinih Hd = H —2mi.Hi (30) 1.2 ZGOREVANJE PLINSKE MEŠANICE Z UPOŠTEVANJEM DELNE DISOCIACIJE DIMNIH PLINOV Za model zgorevanja z upoštevanjem delne di-sociacije dimnih plinov predpostavimo, da imamo v dimnih plinih naslednje komponente: C02, CO, H2, H20, 02, N2. Upoštevamo disociacijo samo ogljikovega dioksida C02 in vodne pare H20. Nastavimo osnovne enačbe: PCO2 + Pco + PH20 + PH2 + P02 + Pn2 = 2p (31) SC _ PCO2 + Pco 2H 2pH2o + 2pH2 zc 20 P co2 + Pco 2PC02 + Pco + PH2O _ PCO2 + Pco 2N ~ 2p (32) 02 2Pn2 Sistem je nedoločljiv; imamo šest neznank in samo štiri enačbe; vpeljemo dve ravnotežni enačbi za CO in H2. Pco Kr KH2 — — PCO2 P02 PH2 -1/2 ph2o po2 -1/2 ph2o = 22C (pco2 + Pco) _ 2.(1 + KHjp02-1/2) 2C Ph2= Ph2okh2 - Po2_1/2 (34) Spremenljivka, s katero rešujemo matematično shemo (34), je parcialni tlak p02, vmesne rezultate pa testiramo z enačbo (32), ki je nismo upoštevali pri izvajanju enačb (34) SC __Pc02 + Pco_ 20 2 . pC02 -f-Pco + Ph2o + 2 . p02 (35) Nadaljnji izračun adiabatske temperature poteka enako kot v primeru zgorevanja brez upoštevanja disociacije pri razmerniku X < 1. Upoštevamo dejansko kalorično vrednost plina po enačbi (30) in temperaturno odvisnost ravnotežnih enačb (33). V tem primeru je računski postopek nekoliko zamudnejši, ker poleg reševanja sestave nastalih dimnih plinov upoštevamo tudi temperaturni razpad C02 in H20. 1.3 ZGOREVANJE PLINSKE MEŠANICE S POPOLNO DISOCIACIJO DIMNIH PLINOV Pri tem modelu zgorevanja upoštevamo popolno disociacijo dimnih plinov in predpostavimo naslednje komponente v dimnih plinih: C02, H20, 02, H2, CO, N2, OH, NO, C, H, O, N. Za ta primer moramo nastaviti 12 enačb, s pomočjo katerih bomo lahko rešili problem. Postavimo naslednje enačbe PCO2 + PH20 + Po2 + Pn2 + Pco + Ph2 + + Poh + Pno + Pc + Ph + Po + Pn = ^P pco2 + Pco + Pc £C ŠH ZH 2 • PH20 + 2 . pH2 + Pch + Ph 2p H;0 + 2ph2 + Poh + Ph „ i ^____l_ j_ _ _l Z uvedbo enačb (33) postane sistem rešljiv in matematična shema reševanja poteka po naslednjih pomožnih enačbah, ki jih izvedemo iz enačb (31), (32) in (33) = sp~ p02__^_ PC°2 ~~ 1 + Kco P02 ~1/2 ' 2SC + 2H + EN Pco = PCO2 • Kco Poa~1/2 N ZN pn2 = \pc02 + Pco) —" __n2vj r 112 ■ r wti • j. n___ 20 2pC02 + pco + PH20 + oh + 2po2 + Pno + Po 20 _ 2pCOž + pco + PH2O+ Poh + 2p0; + pN0 + p0 (33) 2N 2pN2 + Pno + Pn Pco = KC0Pc02 Po2~1/2 (36> PH2 = K h; ph20 Po2_1/2 Poh = KohPh201/2 Po21/4 Pno = KNOpo21/2 Pn21/2 Pc = Kcpco2 Po>—1 Ph = KhPhjo 1/2 P02~1/4 Po = K0P021/2 Matematično reševanje sistema enačb (36) poteka po naslednji matematični shemi. Izberemo vrednosti za parcialna tlaka p02 in pH2o in izračunamo vse parcialne tlake komponent dimnih plinov, v katerih je vodik, p0H, pH, pH2 po definicijskih enačbah v sistemu (36) ter parcialni tlak disociiranega kisika p0. Iz znanih vrednosti parcialnih tlakov dobimo naslednje kvociente Pco = KC0P021/2 Pco2 Pno Pn2~1/2 Pc = KNOp021/2 = Kcp02 (37) (38) (39) Pco2 in »atomski tlak« vodikovih atomov pH = 2pH20 + Poh + 2pH2 + Ph (40) s pomočjo katerega iz splošne enačbe (16) izraču- SC ZH ZN namo Pr = Pfi (41) Pn = Pp ZH Podsistem enačb (37), (38), (39) in (41) nam omogoča določitev parcialnih tlakov komponent dimnih plinov, v katerih je vsebovan ogljik PCO2. Pco in pc- Pc Pco2 = - VPco2/ \ Pco2/ Pco = P c02 Pc = Pco2 Pco Pco2 Pc P c02 Manjka parcialni tlak dušika in vseh komponent dimnih plinov, v katerih je vsebovan dušik. Izračunamo »atomski tlak« dušika. PN = 2.,pNl (43) »Atomski tlak« izrazimo pn = Pn2 + 0,5 pN0 + 0,5 pN (44) in iz zvez (36) dobimo kvadratno enačbo, katere rešitev je pN2i/2 = -0,25 (Kn + KNOp021/2) + + [0,25 (Kn + KnoPo^2 )2 + 0,5 pN] i/2 (45) Iz dobljenih vrednosti enačbe (45) poiščemo manjkajoča parcialna tlaka pN0 in pN Pno — Pno PN: 1/2 PN: 1/2 (46) Pn = knpn2i/2 Delne rezultate testiramo z enačbami iz sistema (36), ki ju še nismo uporabili 2Pi = Ep (47) Po Ph SO EH Ko izračunamo parcialne tlake, poteka račun adiabatske temperature enako kot v prejšnjem primeru — z delno disociacijo. 2.0 IZRAČUN MOLNE SPECIFIČNE TOPLOTE IN RAVNOTEŽNIH KONSTANT V poglavju 1.0 smo obdelali posamezne primere zgorevanja. Dobili smo sestavo dimnih pli- nov za različne modele zgorevanja, za izračun adiabatske temperature po enačbi (4) pa moramo obdelati še postopek določitve srednje molne specifične toplote in temperaturno odvisnost ravnotežnih konstant. Srednjo molno specifično toploto dimnih plinov izračunamo po enačbi n Cd = S cpi. m,, i = 1 kjer molno maso komponent dimnih plinov dobimo po prej opisanem postopku. Temperaturno odvisnost molne specifične toplote komponent dimnih plinov določimo s pomočjo interpolacijskega polinoma cpi = a; + bj 9 + c{d2 + di(?3 4- ... (49) iz tabelaričnih podatkov tabele 1. V interpolacijskem koeficientu je 9 definiran T — 273 9 = 1000 Temperaturno odvisnost molske srednje specifične toplote komponent dimnih plinov O, H, C in N zanemarimo in za izračun vzamemo cPo = 21,35 cpH =20,93 cpC =20,93 cpN =20,93 kJ/kmol K kJ/kmol K kJ/kmol K kJ/kmol K Koeficiente interpolacijskega polinoma izračunamo za temperaturni interval od 1473 K do 2373 K. Temperaturna omejitev nam poveča natančnost izračunanih vrednosti. V tabeli 2 so podane vrednosti posameznih koeficientov interpolacijskega polinoma za nekatere pline po tabeli 1. Tabela 1 Srednja molna specifična toplota [Cpi] J plinov med 273 K in 3273 K pri nizkih tlakih Temper. Srednja molna specifična toplota kJ/kmol K °C k C02 h,0 02 n2 co h2 OH no 0 273 300 573 600 873 900 1 173 1200 1 473 1500 1 773 1800 2 073 2100 2 373 2400 2 673 2700 2 973 3000 3 273 36,09 33,49 41,95 34,58 45,97 36,22 48,78 38,02 51,00 39,82 52,63 41,49 53,93 43,04 54,89 44,38 55,52 45,51 56,40 46,64 57,32 47,65 29,27 29,14 30,44 29,39 31,78 30,15 32,87 31,07 33,66 31,86 34,29 32,53 34,88 33,08 35,34 33,54 35,76 33,91 36,22 34,33 36,59 34,58 29,14 28,64 29,52 29,06 30,48 29,31 31,40 29,64 32,24 30,10 32,91 30,65 33,45 31,23 33,87 31,74 34,25 32,24 34,58 32,74 34,83 33,16 29,98 29,98 29,64 30,23 29,68 31,23 30,06 32,24 30,56 33,03 31,15 33,62 31,74 34,12 32,28 34,58 32,74 34,92 33,16 35,17 33,58 35,38 Tabela 2: Vrednost koeficientov ait bir c;, dt interpolacijskega polinoma za izračun cp. komponent dimnih plinov C02, H20, 02, N2, CO, H2, OH, NO v temperaturnem območju od 1473 K do 2373 K. Koeficient interpolacijskega polinoma PLIN ai b. c; d, C02 10,1159 1,9129 —0,0753 —0,0746 h2o 8,0059 0,9694 0,3832 —0,1222 02 6,7579 1,7765 —0,7252 0,1241 n2 6,2679 1,8098 —0,7252 0,1241 CO 6,7600 0,9833 —0,1667 — H2 7,3739 —0,9581 0,8944 —0,1864 oh 6,7361 0,4689 0,0016 —0,0012 no 6,9228 1,1918 —0,3979 0,0636 Na enak način določimo temperaturno odvisnost ravnotežnih konstant, ki jih potrebujemo pri izračunu adiabatske temperature z delno in popolno disociacijo. Interpolacijsko enačbo za ravnotežne konstante poiščemo v obliki Kp = aj.0(bj + cj + dj + ...) (51) Tabelarični podatki za ravnotežne konstante v odvisnosti od temperature so v tabeli 3, iz katerih smo določili koeficient interpolacijske enačbe (51), ki so prikazani v tabeli 4. Tabela 4 — Vrednosti koeficientov aj( bj, cjt dj interpolacijske enačbe (51) za izračun ravnotežnih konstant v temperaturnem območju od 1500 K do 2800 K. Ravnotežna Koeficient konstanta 3j bj Cj di Kco 4,2600.10-8 34,5918 —13,0837 2,3542 KH2 3,0900.10-« 29,8501 —11,1020 2,0314 Koh 2,1270.10-5 28,6255 —14,4325 2,8598 Kno 8,3816.10—4 7,8203 — 1,4132 0,1273 Kc 2,0403.10-1» 80,1731 —44,6290 9,3653 Kh 6,5380.10-1° 13,6717 7,3595 —2,3007 K0 8,3780.10—9 44,9225 —20,7106 3,8838 Kn 5,2000.10-12 20,1963 3,5577 —1,5443 3.0 IZRAČUN ADIABATSKIH TEMPERATUR ZA PLINSKO MEŠANICO V železarni Ravne smo izdelali računske programe za izračun adiabatske temperature zgorevanja po opisanih treh modelih zgorevanja.6 Pri tem smo upoštevali za določitev srednje molne specifične toplote in temperaturne odvisnosti ravnotežnih konstant izračunane vrednosti koeficientov za oba interpolacijska polinoma. Za izračun smo upoštevali rezultirajočo plinsko mešanico, sestavljeno iz dveh osnovnih plinskih mešanic, zemeljski plin — zrak in propan-butan — zrak, ki se bo dejansko uporabljala v železarni. Podatki za sestavo rezultirajoče plinske mešanice so v tabeli 5, kjer je sestava osnovnih plinskih mešanic zemeljski plin — zrak in propan-butan — zrak prikazana od 0 do 100 % stopnje emšanja PBZ. Tabela 5 — Podatki o sestavi rezultirajoče plinske mešanice v odvisnosti od medsebojne stopnje mešanja, za katero izračunamo adiabatsko temperaturo zgorevanja Stopnja Sestava rezultirajoče plinske mešanice vi v vol % mešanja — _ _ — — - X v, v3 V* V5 V6 % PBZ ch4 c2h6 c,h« C4H10 o2 n2 0 51,028 1,805 0,384 0,339 9,514 36,930 10 45,943 1,642 1,125 1,737 10,191 39,363 20 40,857 1,479 1,866 3,135 10,868 41,796 30 35,772 1,315 2,607 4,533 11,545 44,228 40 30,686 1,152 3,348 5,931 12,222 46,661 50 25,601 0,989 4,089 7,329 12,899 49,094 60 20,516 0,826 4,829 8,726 13,576 51,527 70 15,430 0,663 5,570 10,124 14,253 53,960 80 10,345 0,499 6,311 11,522 14,930 56,392 90 5,259 0,336 7,052 12,920 15,607 58,825 100 0,174 0,173 7,793 14,318 16,284 61,258 Sestava zemeljskega plina in tekočega naftnega plina, ki smo jo vzeli za izračun rezultirajoče plinske mešanice, in postopek izračuna je bil obdelan.7 Rezultirajoča planska mešanica sestave, podana v tabeli 5, ima naslednje fizikalne lastnosti, ka- Tabela 3 — Vrednosti za ravnotežne konstante za temperaturno območje od 1500 K do 3273 K Temepratur. Ravnotežna konstanta za posamezne komponente dimnih plinov "C K Kco KH2 KOH Kno K: Kh Ko K« 1227 1500 5,15.10- -6 1,92.10—6 8,00.10 -A 3,15.10 -3 1,59.10- -14 2,40.10-8 4,69.10 4,50.10 -1( 1500 1773 1,58.10 -4 4,17.10-5 4,90.10- -3 9,50.10 -3 2,25.10- -12 2,25.10 —6 8,00.10-5 4,00.10 —8 1727 2000 1,39.10 -3 2,90.10-^ 1,70.10- -2 1,95.10 -2 4,73.10- -11 2,80.10-5 7,00.10 ~4 7,50.10 —7 2000 2273 1,00.10 -2 1,73.10—3 5,00.10 -2 3,80.10 -2 7,10.10- -10 3,90.10—4 4,50.10-3 1,20.10 -5 2227 2500 3,86.10- -2 5,98.10—3 1,09.10 -1 5,86.10 -2 6,02.10 -9 2,00.10—3 1,60.10-2 6,80.10 -5 2500 2773 1,33.10 -1 1,87.10-2 2,20.10- -1 8,80.10 -2 4,00.10 -8 1,02.10-2 5,10.10-2 3,90.10 -4 2727 3000 3,25.10 -1 4,42.10-2 3,70.10 -1 1,21.10 -1 1,43.10 -7 3,32.10-2 1,27.10-1 1,37.10 -3 3000 3273 8,00.10 -1 1,04.10-1 6,30.10 -1 1,61.10 -1 5,50.10 —7 1,08.10-1 2,85.10-1 4,80.10- -3 tere potrebujemo za izračun adiabatske temperature zgorevanja. Tabela 6 — Osnovni fizikalni podatki rezultirajoče plinske mešanice I« O o «5 6 x t S O rt § s s s PS 01 m 3 5 rt M -m c/9 c/? a > £ ' o o £ 'C s 3 S MK rt O c/> O O . rt 3 O d m d = Prpm PZR O C O > P % PBZ kg/kmol kJ/kgK kj/kmol kg/m' kg/ms 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 22,486 23,657 24,831 26,004 27,176 28,349 29,522 30,694 31,867 33,039 34,212 369 351 335 320 306 293 282 271 261 252 243 453 530 464 447 475 364 482 281 497 198 508 115 519 032 529 949 540 866 551 783 562 700 1,0071 1,0621 1,1168 1,1714 1,2260 1,2807 1,3353 1,3900 1,4445 1,4992 1,5538 0,7793 0,8216 0,8637 0,9061 0,9483 0,9906 1,0329 1,0752 1,1173 1,1597 1,2019 Rezultate izračunov prikažemo grafično v obliki diagramov za posamezne modele zgorevanja v odvisnosti od stopnje mešanja in razmernika zraka, kjer upoštevamo naslednja območja za — stopnjo mešanja x v mejah od 0 % do 100 % PBZ — razmernik zraka X v mejah od 0,6 do 2 Na sliki 1 prikažemo odvisnost adiabatske temperature zgorevanja od razmernika zraka za določene stopnje mešanja. Postopek izračuna za ta model zgorevanja je razdeljen na dva dela, na zgorevanje pri razmerniku zraka X < 1 in zgorevanje p 2200 Razmernik zraka X A stopnja mešanja x= 100% PBZ B stopnja mešanja x= 50% PBZ C stopnja mešanja x - 0% PBZ Slikal Adiabatska temperatura zgorevanja za model zgorevanja brez upoštevanja disociacije dimnih plinov Fig, 1 Adiabatic combustion temperature for the model which does not take into account the dissociation of flue gases pri razmerniku X ^ 1, zato je funkcija za adiabat-sko temperaturo v točki pri X = 1 lomljena in ni zvezna. Iz slike 1 je razvidno, da se nam adiabatska temperatura zgorevanja spreminja tako v odvisnosti od razmernika zraka kot od sestave rezultirajoče plinske mešanice, kar prikažemo na sliki 2. 13,460 13,423 13,386 13,350 13,313 13,276 13,239 13,202 13,166 13,129 13,092 80 100 % PBZ 20 0 % ZPZ Slika 2 Sprememba adiabatske temperature zgorevanja v odvisnosti od stopnje mešanja za določene razmernike zraka Fig. 2 Variation of the adiabatic combustion temperature with the degree of mixing for single air ratios i stopnja mešanja x=BO % PBZ ^ B stopnja mešanja x = 50XPBZ C stopnja mešanja x = 0%PBZ ■^2200 B C I 1 A \V ' r k Vv 1 j i QS QS to 12 <4 I,S ta 20 Razmernik zraka X Slika 3 Adiabatska temperatura zgorevanja za model zgorevanja z delnim upoštevanjem disociacije dimnih plinov Fig. 3 Adiabatic combustion temperature for the model where the dissociation of flue gases is partially taken in account Na sliki 3 prikažemo adiabatsko temperaturo zgorevanja z delnim upoštevanjem disociacije dimnih plinov in na sliki 4 adiabatsko temperaturo gzorevanja z upoštevanjem popolne disociaicje dimnih plinov. V obeh primerih prehaja krivulja adiabatske temperature zvezno iz območja zgorevanja s primajkljajem zraka v območje zgorevanja s presežkom zraka. Temperaturni maksimum se zniža in pomakne v območje zgorevanja pri razmerniku zraka 0,9 < X < 1. Večja kot je stopnja upoštevanja disociacije, bolj se zniža adiabatska temperatura zgorevanja in odmik temperaturnega maksimuma od razmernika X = 1, kar prikažemo na sliki 5. S d/ k *2000 D b P A stopnja mešan/a x= 100 % PBZ B stopnja mešanja x= 50 96PBZ c stopnja mešanja x = 0% PBZ 4 S C — /// —- / x\ 0,6 ofl r, 0 \2 1,4 !S t 20 Razmer n ik zraka X Slika 4 Adiabatska temperatura zgorevanja za model zgorevanja s popolno disociacijo dimnih plinov Fig. 4 Adiabatic combustion temperature for the model where the dissociation of flue gases is taken in account H 3 D b 1900 I I \ ■ n; i ! . / A\\ i : brez disociac k/ / delna disociaciia v~ / V\ pope (na disociaciji \\ 1 r \ i i 1 [ 1 1 i . 0,9 1.2 13 1,4 t'5 Razmernik zraka ^ Slika 5 Adiabatska temperatura zgorevanja v odvisnosti od stopnje upoštevanja disociacije dimnih plinov za območje razmernika zraka od 0,8 do 1,5 in pri 0 °/o stopnji mešanja PBZ Fig. 5 Adiabatic combustion temperature related to the degree of consideration of the dissociation of flue gases for air ratios 0.8 to 1.5. VVithout mixing of PBA. 4.0 ODVISNOST DOLŽINE PLAMENA OD ADIABATSKE TEMPERTURE ZGOREVANJA Reducirano dolžino plamena za plinski gorilnik brez predmešanaj plina in zraka izračunamo po enačbi8 (52) K2 M-dp ne sestave rezultirajoče plinske mešanice za podatke iz tabele 6 in del, ki upošteva razmernik zraka. Tako razčlenjeno enačbo (52) analiziramo za predhodno obravnavane modele zgorevanja. Enačbo (52) razbijemo v L = U (x) . V (K), (53) kjer je definirana odvisnost od vstopne sestave 1 K, U(x) = 2 K, Ci - 72 V, (54) in odvisnost reducirane zraka 1 v (X) = =- vn dolžine od razmernika 'h, Hdp (55) Odvisnost spremembe vstopne sestave rezultirajoče plinske mešanice na reducirano dolžino plamena moramo analizirati posebej za vsak parameter iz enačb (54). Koeficienta Kj in K2, ki upoštevata porazdelitev izstopne hitrosti na ustju gorilnika, sta definirana 2n2 K, = , . _____ , „ (56) in K, = (n + 1) (2n + 1) 2n2_ (n + 2) (2n + 2) (57) kjer je eksponent parabolične porazdelitve 11 funkcija Reynoldsovega števila n = 2,1 log Re— 1,9 (58) Pri pogoju izmenljivosti izhajamo iz zahteve, da se na plinskem gorilniku s spremembo sestave plinske mešanice ne sme spremeniti toplotna obremenitev gorilnika, če je ostal tlak plinske mešanice na gorilniku konstanten. Iz te zahteve dobimo zvezo med sestavo rezultirajoče plinske mešanice in koeficientoma K( in K2, tako da Rey-noldsovo število izrazimo s toplotno obremenitvijo R, 4.0 d . Tt Hp . T). (59) Za določene vrednosti Q in d in spremembo rezultirajoče sestave plinske mešanice po tabeli 6 izračunamo za posamezne stopnje mešanja koeficienta K, in K2, ki ju podamo v tabeli 7. Prenosna koeficienta impulza in mase sta v medsebojni povezavi in sta odvisna samo od gostote, tako da imamo naslednjo zvezo Ci C, 0,7432 C, (60) Reducirana dolžina plamena se spreminja od vstopne sestave plina in razmernika zraka. V nadaljevanju razčlenimo enačbo (52) na dva dela; t.j. na del, ki upošteva določeno spremembo vstop- C\ 1,162. C;2 ki jo v odvisnosti od stopnje mešanja prikažemo v tabeli 7. Faktor P je definiran z razmerjem molekularne mase plina pred zgorevanjem proti molekular- ni masi nastalih dimnih plinov po zgorevanju brez upoštevanja disociacije Prpm P = --(61) PdP in je prav tako podan v tabeli 7. Odvisnost reducirane dolžine plamena od razmernika zraka podana z enačbo (55) je prikazana v tabeli 8 za razne modele zgorevanja. Na sliki 6 in 7 prikažemo grafično vpliv sestave in razmernika zraka na reducirano dolžino plamena. Na slikah 8 in 9 prikažemo odvisnost reducirane dolžine plamena za različna modela zgorevanja in določeno sestavo rezultirajoče plinske mešanice. Na sliki 10 prikažemo za določeno rezultirajo-čo plinsko mešanico vpliv upoštevanja stopnje disocijacije na reducirano dolžino plamena. Iz slike 6 je razviden vpliv sestave rezultirajoče plinske mešanice na dolžino plamena in faktorja, ki upoštevata porazdelitev hitrostnega profila. Ta nam nekoliko ukrivi premico vpliva sestave in 400 S a 300 1 - ) ■ ■ - - s H 200 I/ iti I ' T i j ......... 5 0 | \ j i x= 0 40 60 0 100 Slika 6 Vpliv spremembe sestave na reducirano dolžino plamena po enačbi (54) Fig. 6 Influence of the changed composition on the reduced flame length according to equation (54) za tehnične izračune lahko ta vpliv zanemarimo. Vpliv razmernika zraka se izraža preko adiabat-ske temperature zgorevanja, ki nam popači krivuljo sorazmerno s potekom krivulje za adiabatsko Tabela 7 — Vpliv spremembe sestave rezultirajoče plinske mešanice na reducirano dolžino plamena, definiran s faktorjem U (x). Q =83 721 W, d = 0,01 m parametri gorilnika Stopnja mešanja Rc n K, k2 Ci v„ P U(x) % PBZ 0 39 392 7,750 0,832 0,704 0,072 53,556 0,812 304,14 10 40 682 7,780 0,833 0,705 0,072 50,447 0,852 279,83 20 41 907 7,807 0,833 0,706 0,071 47,336 0,890 260,35 30 43 087 7,832 0,834 0,706 0,071 44,227 0,927 238,65 40 44 223 7,856 0,834 0,707 0,071 41,117 0,969 216,85 50 45 325 7,878 0,834 0,708 0,070 38,007 1,010 199,00 60 46 405 7,900 0,835 0,708 0,070 34,897 1,050 179,41 70 47 438 7,920 0,835 0,709 0,069 31,787 1,088 162,75 80 48 437 7,939 0,836 0,709 0,069 28,678 1,126 144,45 90 49411 7,957 0,836 0,710 0,068 25,568 1,166 128,38 100 50 363 7,974 0,836 0,710 0,068 22,458 1,204 110,96 Tabela < 5 — Vrednost enačbe (55) za različne razmernike zraka in stopnjo disociacije dimnih plinov Razmer- nik X Brez disociacije Delna disociacija Popolna disociacija x = 0 x = 0 x = 0 x = 50 x = 50 x = 50 x = 100 x = 100 x = 100 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1.6 1,8 2.0 0,1039 0,1379 0,1722 0,1901 0,2071 0,2233 0,2389 0,2541 0,1066 0,1405 0,1746 0,1928 0,2101 0,2267 0,2426 0,2580 0,1088 0,1425 0,1706 0,1952 0,2128 0,2296 0,2457 0,2613 0,1045 0,1386 0,1688 0,1887 0,2056 0,2227 0,2376 0,2528 0,1069 0,1407 0,1702 0,1913 0,2086 0,2256 0,2418 0,2567 0,1088 0,1425 0,1718 0,1925 0,2111 0,2283 0,2448 0,2600 0,1048 0,1388 0,1681 0,1883 0,2062 0,2224 0,2380 0,2532 0,1063 0,1402 0,1698 0,1910 0,2092 0,2258 0,2417 0,2571 0,1085 0,1423 0,1712 0,1930 0,2116 0,2284 0,2445 0,2601 Razmernrk zraka X Slika 8 Reducirana dolžina plamena za model zgorevanja brez upoštevanja disociacije za različne stopnje mešanja rezultira-joče plinske mešanice Fig. 8 Reduced flame gength for the combustion model without taking in account the dissociation at various degrees of mixing the resulting gas mixture s i*- Slika 7 Vpliv razmernika zraka na reducirano dolžino plamena po enačbi (55) za konstantno sestavo rezultirajoče plinske mešanice Fig. 7 Influence of the air ratio on the reduced flame length by equation (55) for the constant composition of the resulting gas mixture 06 10 1,2 1,4 15 P 2,0 Razmernrk zraka X Slika 9 Reducirana dolžina plamena za model zgorevanja z upoštevanjem popolne disociacije dimnih plinov za različne stopnje mešanja rezultirajoče plinske mešanice Fig. 9 Reduced flame length for the combustion model taking in account the complete dissociation of flue gases at various degrees of mixing the resulting gas mixture 100% PBZ temperaturo zgorevanja, kot je tudi razvidno iz slik 8 in 9. Krivulje reducirane dolžine plamena potekajo podobno kot krivulje adiabatske temperature zgorevanja, samo da je vpliv razmernika zraka in stopnja upoštevanja disociacije manjša, kar je razvidno iz slike 10. Literatura 1. Schmidt E.: Einfuhrung in die Technische Thermody-namik, 10. Auf., (Berlin/Gottinge>n/Heidelberg), Sprin-ger-Verlag 1963. 2. Grumbt A.: Gleichgewichtsgase der Verbrennung und Vergasung, 1. Auf., (Berlin/Gottingen/Heidelberg), Sprin-ger-Verlag 1958. 3. Schuster F.: Energetische Grundlagen der Gastechnik, 2. Auf., (Halle), Verlag von Wilhelm Knapp 1950. 4. Kremer H., Becker A., Škunca J.: »Vergleich exakter und verei-nfacher verfahren zur Berechung der Gleich-gewichtszusammensetzung und der adiabaten Flammen-temperaturen« GWI, Bd. 26 (1977), Nr. 5, str. 232—238. 5. Landau L., Lifšič M.: Mehanika neprekidnih sredina, 2. izdanje, (Beograd) Gračtevinska knjiga 1965. 6. Vidav I., Bohte Z.: Višja matematika III, 5. izdaja, (Ljubljana), Državna založba Slovenije 1976. 7. Sicherl B., Vodeb D.: »Problematika zamenljivosti kurilnih plinov v industriji, I. del«, Železarski zbornik, 10 (1976), štev. 4, str. 16—22 8. Vodeb D., Gašperšič B., Sicherl B.: »Matematični model plinsikega gorilnika«, Železarski zbornik, 11 (1977), štev. 4, str. 183—195. Q9 ip 1) 1.2 1,3 1ft /,5 Razmerntk zraka X Slika 10 Sprememba reducirane dolžine plamena v odvisnosti od stopnje upoštevanja disociacije za rezultirajočo plinsko mešanico zemeljski plin — zrak Fig. 10 Change of reduced flame length depending on the degree of consideration of dissociation for the resulting natural gas — air mixture UPORABLJENE OZNAKE Ay — število atomov elementa j v komponenti i A — konstanta enačbe ai — koeficient interpolacijskega polinoma aj — koeficient interpolacijske enačbe B — konstanta enačbe b, — koeficient interpolacijskega polinoma bj — koeficient interpolacijske enačbe Cd — dejanska srednja molna specifična toplota kJ/kmol K cPi — srednja molna specifična toplota komponent dimnih plinov kJ/kmol K Ci — koeficient interpolacijskega polinoma; prenosni koeficient impulza e, — koeficient interpolacijske enačbe C, — prenosni koeficient mase D — konstanta enačbe d — premer plinske šobe m dj — koeficient interpolacijskega polinoma d, — koeficient interpolacijske enačbe f — oznaka funkcije H — kurilnost plinske mešanice kJ kmol Hj — kurilnost plinske mešanice zmanjšana za vrednosl nezgorelih komponent v dimnih plinih kJ/kjRo" H, — kurilnost nezgorelih komponent v dimnih pliniri kJ/kmol i, k — števec sumiranja Kc — ravnotežna konstanta atomarnega ogljika (arnorfna oblika) Kro — ravnotežna konstanta ogljikovega monoksida K„ — ravnotežna konstanta atomarnega vodika KH2 — ravnotežna konstanta vodika Kn — ravnotežna konstanta atomarnega dušika Kno — ravnotežna konstanta dušikovega oksida K0 — ravnotežna konstanta atomarnega kisika K011 — ravnotežna konstanta OH skupine Kw — ravnotežna konstanta CO in H20 K, — koeficient porazdelitve hitrosti na izstopu iz gorilnika K, —■ koeficient porazdelitve impulza na izstopu iz gorilnika I — število gorljivih komponent v plinski mešanici L — reducirana dolžina plamena mi — molekularna masa komponent dimnih plinov kmol nico — molekularna masa ogljikovega monoksida kmol mCQ2 — molekularna masa ogljikovega dioksida kmol 'HiCT molekularna masa vodne pare mxr — molekularna masa dušika m N2 Oz ' molekularna masa kisika kmol kmol kmol n — število komponent dimnih plinov, eksponent para-bolične porazdelitve hitrosti Pc — atomski tlak ogljikovih atomov Pet PH — atomski tlak vodikovih atomov Pa PN — atomski tlak dušikovih atomov Pa Po — atomski tlak kisikovih atomov Pa Pc — parcialni tlak atomarnega ogljika Pa Pco — parcialni tlak ogljikovega monoksida Pa PC02 — parcialni tlak ogljikovega diolksida pa pn — parcialni tlak atomarnega vodika Pa pH; — parcialni tlak vodika Pa PH,0 — parcialni tlak vodne pare Pa Pn — parcialni tlak atomarnega dušika Pa pN0 — parcialni tlak dušikovega oksida Pa PNj— parcialni tlak dušika Pa pu — parcialni tlak atomarnega kisika Pa p0, — parcialni tlak kisika Pa Poii — parcialni tlak OH skupine Pa Pi — parcialni tlak komponent dimnih plinov Pa £p — atmosferski tlak Pa P j — atomski tlak PBZ — plinska mešanica propan-butan — zrak R. — Reynoldsovo število RiJ. — splošna plinska konstanta kJ/kmol K T — temperatura K t, — temperaturna diferenca °C T, — adiabatska temperatura zgorevanja K Tg — temperatura goriva K T„ — temperatura okolice K T, — temperatura zraka K U (x) — funkcijska odvisnost reducirane dolžine plamena ou sestave plina V (x; — funkcijska odvisnost reducirane dolžine plamena od razmernika zraka vp — volumensko razmerje gorljivega v coni zgorevanja vol % v, — volumensko razmerje gorljivega na izstopu iz gorilnika vol % vp, — volumensko razmerje gorljivih komponent plinske mešanice vol % vs — volumensko razmerje kisika v plinski mešanici vol % v6 — volumensko razmerje dušika v plinski mešanici vol % w — hitrost m s Z — zrak za zgorevanje, število atomov x — delež PBZ v rezultirajoči plinski mešanici % Q — topli tok W 3 — razmerje molekularnih mas plina pred zgorevanjem in nastalih dimnih plinov fr — oznaka temperature v interpolacijskem polinomu X — razmernik zraka X — vsota lip — molekularna masa plina v coni zgorevanja kJ/kmol fdp — molekularna masa dimnih plinov kJ/fcmol p — gostota kg/m3 •n — dinamična viskoznost kg'ms INDEKSI min — minimalna vrednost o — okolica a — adiabatska p — plinska mešanica, pri konstantnem tlaku dp ■— dimni plini g — gorivo Z ■— zrak d — dejanski ZUSAMMENFASSUNG Die Einfiihrung der rechnergesteuerten Gasofen fiir das Erwarmen und Gliihen verlangt ein exaktes Kenntnis der einzelnen Einflussiparameter beim Verbrennungsvor-gamg und Warmeiibergang im Ofen. Fiir den Fall der Hei-zung der Gasofen mit einer Gasmischung deren Zusam-mensetzung sich zeitweise aindert und wird im Hiitten-werk Ravne praktisch eintretten, ist der Einfluss der Dissoziation auf die adiabatische Verbrennungstempera-tur und die Flammenlange fiir einen Gasbrenner ohne Gas und Luftvormischung bearbeitet worden. Aus den erhaltenen Ergebnissen, welche den Grund fiir die weitere Analyse der VVarmeiibertragung im Ofen bilden, ist der Einfluss der Dissoziation auf die Genauigkeit der ausge-rechneten Werte der adiabatisehen Verbrennungstempera-tur bestimmit worden. Die rechoerischen Beispiele sind fiir die Verbrennung der Gasmischung Erdgas — Luft oder Propan-butan — Luft beim Luftverhaltnis y 5 1- bearbeitet worden. Im ersten Teil sind die mathematischen Algorithmen fiir die Ausrechnung der adiabatisehen Verbrennumgstem- peratur fiir drei versehiedene Verbrennungsmodelle be-stimmt worden. — ohne Beriicksichtigung der Dissoziation der Abgase — teihveise Beriicksichtigung der Dissoziation der Abgase — vollstandige Beriioksichtigung der Dissoziation der Abgase Die Werte fiir die spezifisehe Molwarme und die GIeichgewichitkanstanten sind fiir die reehnerisehe An-vvendung mit der Hilfe des interpolations Polynomes aus-gedriickt. Die Koeffiziente der Interpolationspolynomen sind fiir den Verbrennungstemperaturbereich der Gasrni-schungen ausgerechnet worden. Fiir die veranderliche Zusammensetzung der Gasmischung im Huttenwerk Ravne ist die adiabatische Ver-brennungstemperatur fiir die aufgebauten Verbrennungsmodelle ausgerechnet worden. Im letzten Teil ist der Einfluss der adiabatisehen Ver-brennungstemperatur auf die Lange der Diffusionsflamme dargestellt. SUMMARY Introduction of the computer control of heating and annealing furnaces heated by gas demand saccurate knowledge of single influences on the phenomena in com-bustion and in heat transfer in the furnace. When a fur-nace is heated by a gas mixture which composition varies with a tirne the influence of dissociation on the adiabatic temperature of combustion and on the flame lenght in gas burner without premixing of gas and air must be known. Such a čase will be in the Ravne Ironwor(ks and the paper presents such a calculation. From the obtained results vvhioh are the basis for further analysis of heat transfer in the furnace, the influence of dissociation on the accuracy of calculated values for adiabatic combustion terraperatures is determined. Calculations are presented for combustion of natural gas — air or propane-buthane T S 1. air mixtures with air ratios. In the first part, mathematical algorithms for calculation of the adiabatic combustion temperature are presented for three different models of combustion: — without taking in account the dissociation of flue gases — partiallv taking in account the dissocation of flue gases — taking in account the dissociation of flue gases Values of specific molar heat and equilibrium con-stants are expressed by interpolation polynoms aplicable for the conaputer treatment. Coefficients of the interpolation polynoms are calculated for the temperature region of combustion of gas mixtures. Abiabatic combustion temperature by the proposed models is calculated also for varying composition of gas mixture in Ravne Ironworks. The last part of the paper presents the influence of the adiabatic combustion temperature on the lenght of difusion flame. 3AKAK)qEHHE BBeAeHHe BbmHCAHTeAbHoir CHCTeMH vnpaBACHUfl ra30Bbix na-rpebateabhux h OTacnraTeAHbix neieii Tpe6yeT coAHAHoe 3HaHHe OTAeAbHLix bahhhhh Ha npouecc ropeiiHH h Ha BbiAeAeiiHe renAOTbi b neqH. Ha npHMepe Harpesa ra30BHx neneft c ra30Boft cMect.ro, COCTaB KOTOPOH MeHfleTCH no BpeMeHH, HTO npaKTHHeCKH IiaCTynHT B MeTaAAypriiMecKOM 3aBOAe JKeAe3apHa PaBHe, pa3pa60TaH0 BAHHHHe AHccomtaitHH Ha aAHa5aTHiecKyio TeMnepaTypy 3ropaHiia n Ha aahhy nAaMeHH ra30B0H ropeAKH 6e3 npeABapureAbHoro nepeMeimiBaHHH ra3a h B03Ayxa. H3 nOAyqeHHMX pe3yAbTaTOB, KOTopbie npeACTaBASHOT co6oh 6a3HC aah AaAbHeHiHHX HccAeAOBaHHH nepeAams TenAOTbi b nenu, onpeAeAHAH BAHHHiie AHCCoiiHaiiHH Ha ToMHOCTb BbiqncAeHHbix 3Ha^eHH aAHa6aTHMecKnx TeMnepaTyp 3ropaHHH. npimepbi BbraicAe-HHa pa3pa0OTaHbi aah 3ropaHHH ra3OBO0 c.vieca npiipoAHHH ra3-b03ayx hah nponaH-5yiaH ra3-B03Ayx upu oTHOUteHHH B03Ayxa r J 1. B nepBoft Mac™ paSoTbi onpeAeAeiibi MareMaTOnecKiie aAropHT- Mbi aah HbiMncveiniH aana6athqeckoii TeMneparvpu sropanuH aah rpex MOAeA3x 3ropaHHH, t. e.: — 6e3 VHCTa AHCCOHHaUHH AbIMOBbIX ra30B. •— c MacTHiHbiM yqeTOM Anccoimaitmi AbiMOBbix ra30B, — npH noAHOM yqeie AHCCOHHanHH awmobmx ra30B. 3naqeHHH aah yAeABHoft moahphoh TeriAoeMKOCTH h KOHCTaHT paBHOMepHOCTH onpeAeAeHH npn noMonm HHTepnoAHKHOHHoro noAH-HOMa. K03(l)HmieiITbI HHTepnOAHUHOHHbIX IIOAHHOMOB BbltHCAeHbl aah AHan030H TeMnepaxyp 3ropaHH» cMecH ra30B. Aah nepeMeHHoro cocTaBa ra30B0ft cMecn b MeTaAAyprimecKOM 3a-BOAe ^CeAe3apHa PaBHe BbinoAHeno BbiMHCAeHiie aAHaSaTH^ecKoii TeMnepaTVpu 3ropaHHH aah irpeAAoaceHHbK MOAeAeii 3ropaHH». B KOHHe paSoTbi paccMOTpeHO BAHaHHe aAna6aTH>iecKoft Teitne-patypbi Ha aahhv AH(J>KAHHE YAK: 669.168.1.31.65.011.51 ACM/CAA: YxK, X14, A5, A54>, 1-54, 18-74 MeTaAAyprH5i — BbinAaBKa CTaAH — npiiMeHeHHe BbiHHCAineAbHOH ManiHHbi J. šegel 3eKTHBHOCTb IipHMeHeHHfl ynpaBAfl!OmeH BbIHHCAHTeAbHOH MauiHHbi npn nponecce AempoBaHHH ctbah Železarski zbornik 13 (1979) 1 C 7—18 b cpabhhteabho kopotkom npoMe>kytky BpeMeHH b CTaAenAa-BiiAbHOM uexe MeTaAAVprHMecKoro 3aB0Aa >KeAe3apHa PaBHe oSHa-py>KeHa 3cJ)(f)eKTHBH0CTb nptiMeHeHHH BbinecAHTeAbHOH MainiiHbi aah ynpaBAeHiiH nponeccoM b oSAacTH AernpoBaHHfl CTaAH. Y>ieppocnAaBOB. b stoh oSAacTH noAyMeHbi 3iiaHHTeAbHbie pe3yAbTaTbi: b cpaBHeHHH c AemeBbiMH (}>eppocnAaBaMH noTpeČAeHHe Aopornx cJjeppocnAaBOB xpoMa h Map-raHua ymehbinhaocb b 1,5 ao 6 pa3a. ripu ynoTpe0AeHHH cnethoh ManiHHbi oKa3aAocb, hto otkaohchhji npn kohchhom xhmimeckom cocTaBe MacTO npeACTaBAsnoT Bcero noAOBHHy b cpaBHeHHH c cno-co6om 6e3 nphmenehhh chetmhka. 3to b03aehctbhe mo>kho npnnH-caTb cAeAyiouiHM 4>aKTopaM: — cqeTHa5i MauiHHa SecnpepbiBHO HenocpeACTBeHHO BKAioneHa b npouecc H3r0T0BAeHHH CTaAH (24 naca b AeHb), — e>keahebhomy h nactomy nphmehehhio MaTeMaTiraecKoro Me-TOAa onTHMH3annH (AHHefiHoe nporpaMMHpoBaHHe), — nphmehehhio matemathheckiix moaeaeii aah bbihhcaehhh BbixoAa (^eppociiAaBOB. ITpHMeHeHHe chcthoh MauiHHbi b4>3BaAo yHHHKauHio caMoro cnoco6a, h AOCTH>KeHHe neAeBbix bcahmiih AernpoBaHHbix 3AeMeHTOB npn BbiHHCAeHHH Ao6aBKH 4>eppocnAaBOB. Pe3yAbTaTbi noKa3aAH, hto BAo^ceHHH b YnpaBAfliomyio BbiHHCAHTeAbHyio MauiHHy, hto KacaeT-cfl 3KOHOMHH AOCTHrAH H Aa>Ke npeB030IIIAH 05KHAaHHH. ABTopey3HOHHoro nAaMeHH. HHTepnoAHpoBaHHbie noAHHOMbi AAH BbiHHCAeHHH MOAflpHOH TeilAOeMCKOCTH H KOHCTaHTbl paBHOMep-hocth onpeAeAeHbi aaji TeMn-bix HHTepBaAax ot 1200° ao 2500°. ABTope4>. YAK: 620.186.14 ACM/CAA: M21q, 9-69 MeTaAAypriiH — padCHCAeHHe — HeMeTaAAHHecKHe b KAIOMCH H H F. Vodopivec H COTpyAHHKH O 06pa30BaHHH UiapOBHAHbIX BKAIOHeHHH OKHCH aAIOMHHIia B CTaAHX železarski zbornik 13 (1979) 1 C 19—22 npH HCCAeAOBaHHH CTaAeii, ycnoKoeHHbix c aAiOMHHHeM b Aa6o-paTOpHbIX H3AO^KHHnaX OKa3aAOCb, HTO CTaAb COAep^KHT mapOBHAHbie BKAIOHeHHH; 3HaAH3 TKe 3THX BKAIOHeHHH C SAeKTpOHHbIM MHKpoaHa-AII3aTOpOM — HTO 3TH BKAIOHeHHH npeACTaBAHIOT TOAbKO OKHCb aAIOMHHHH. VCTaHOBAeHO, *iTO 3TOT BHA BKAIOHeHHH O0pa3yeTCH B paciL\aBax c pa3AHHHbiM coAep/KaHiieM yrAepoAa, MapraHna, KpeMHiin h ocTaAbHbix npiiMeceii, a TaioKe b paciLvaBe c pa3AHHHbiM coAep->KaHHeM paCTBOpeilHOrO KHCAOpOAa npil pa3AHHHOH AOČaBKII aAIOMH-HIIH AAH paCKHCAeHIia CTaAH. 3tH BKAIOHeHHH o6pa3yK)TCH B CTaAH BMeCTe C APyrHMH BHAaMH BKAIOHeilHIi OKHCAOB, T3K^Ke C 3epIIHCTbI-MH BKAIOlieHHaMH OKIICeii aAJOMHHIia OAHHaKOBOrO COCTaBa. B03M0>KH0, HTO HiapOBHAHbie BKAIOHeHHH OKHCH aAIOMHHHH o6pa3yK)TCJi b HanaAe HHTencHBHOH peaKmrn Me>KAY khcaopoaom, pacronAeHHbiM b pacnAaBe h aAiOMHimeM, KOTopbiH BBeAeH b pacnAaB KaK pacKHCAHTeAb. BcAeACTBHH SbiCTporo oTBepAeHHH b AaGopaTop-HOH H3AO>ICHHnbI BKAlOHeHHfl COXpaHHAH CBOIO UiapOBHAHYIO