Kemiallisen kinetiikan ja nopeusilmiöiden matemaattinen mallintaminen AOD-prosessissa

Argon-happimellotus (AOD) on yleisin ruostumattoman teräksen valmistamiseen käytettävä yksikköprosessi. AOD-prosessi koostuu useista vaiheista, joissa prosessointinopeutta määrittävät monimutkaiset reaktiomekanismit.

Väitöstutkimuksen päätavoitteena oli tutkia kemiallisia nopeusilmiöitä valituissa prosessivaiheissa. Tähän liittyen tehtiin kattava kirjallisuuskatsaus, jonka tavoitteena oli tunnistaa olemassa olevien reaktiomallien pääoletukset. Kirjallisuuskatsauksen pohjalta esitettiin uusi mallien kategorisointi.

Lisäksi tehtiin kirjallisuuskatsaus, jonka tavoitteena oli tunnistaa tärkeimmät reaktiokinetiikkaan vaikuttavat ilmiöt AOD-prosessissa. Työssä tutkittiin uudenlaista massavaikutuksen lakiin perustuvaa lähestymistapaa ja sen soveltamista rinnakkaisten aineensiirron rajoittamien reaktioiden mallinnukseen. Kehitetty lähestymistapa mahdollistaa kemiallisen tasapainotilan ja sitä rajoittavan aineensiirron samanaikaisen ratkaisun.

Aiemmin kehitettyä AOD-mallia laajennettiin kahdella alimallilla. Lanssipuhallusmalli kuvaa pinnan yläpuolisella happilanssilla tapahtuvan puhalluksen aikaisia reaktioita, kun taas pelkistysmalli kuvaa pelkistysvaiheen aikana tapahtuvia reaktioita. Malleilla saadut tulokset vastasivat hyvin terästehtaalta kerättyä mittausaineistoa. Kehitetyt mallit soveltuvat hyvin sekä olemassa olevien että uusien tuotantopraktiikoiden analysoimiseen.

Väitöskirja