Розробка сервісу для розрахунку матеріального та теплового балансу виплавки сталі

Анотація

У статті проведено комплексний аналіз сучасного стану автоматизації киснево-конвертерного процесу (BOF). Відзначається, що сучасна металургія характеризується переходом від простого збору даних сенсорами до впровадження складних програмних комплексів, здатних керувати багатофакторними технологіями в режимі реального часу. Дослідження підкреслює, що точність розрахунку матеріальних та теплових балансів є фундаментом для прогнозування хімічного складу металу, оптимізації витрат енергії та зменшення собівартості продукції. В огляді літератури висвітлено інноваційні підходи до моделювання: використання кінетичних рівнянь, обчислювальної гідродинаміки (CFD) та алгоритмів машинного навчання (XGBoost, Random Forest) для передбачення вмісту вуглецю та кисню. Особлива увага приділяється адаптації моделей до нових екологічних технологій, зокрема використання водню та переробки металобрухту, частка якого в шихті може сягати 40 %. Окремо розглянуто досвід світових лідерів (Danieli Corus, Kuttner) та вітчизняних наукових шкіл (НМетАУ) у створенні систем підтримки прийняття рішень, таких як «Порадник технолога-оператора». Представлена власна розробки кафедри металургійних технологій ДУЕТ та «Метінвест Політехніки» – універсальний сервісу для розрахунку балансів плавки. Програмний продукт побудований на базі сучасного стеку технологій (HTML, CSS, JavaScript) із використанням платформи Node.js для серверної частини. Такий вибір інструментарію забезпечує кросплатформеність, легку інтеграцію з наявними промисловими системами та можливість дистанційного доступу, що є критично важливим для навчання інженерів в умовах пандемічних обмежень. Сервіс реалізовано у двох режимах: «полегшеному» (для освітніх цілей) та «промисловому» (з повним урахуванням усіх елементів шихти). Програма дозволяє оперативно вводити дані про склад чавуну, брухту, феросплавів та отримувати фінальні таблиці балансів із похибкою не більше 0,1-0,5 %. Автори наводять приклади програмного коду та інтерфейсу системи, демонструючи механізми перевірки хімічного складу шихти та формування підсумкових звітів. У висновках окреслено перспективи розвитку проєкту, що включають запуск окремих серверів для зберігання клієнтських даних, впровадження інструментів графічного аналізу впливу різних факторів на плавку та локалізацію інтерфейсу мовами ЄС. Робота має високу практичну цінність як для виробничого сектору, так і для цифровізації профільної вищої освіти