Национальная металлургическая академия Украины. Важнейшими элементами структуры сталей и сплавов, от которых в значительной мере зависит качество материалов

Важнейшими элементами структуры сталей и сплавов, от которых в значительной мере зависит качество материалов, являются неметаллические включения. Проблема неметаллических включений является одной из актуальных проблем, стоящих перед металлургами и металловедами. Количество неметаллических включений, их состав, размеры и характер расположения в готовом изделии оказывают существенное, а иногда решающее влияние на свойства стали. Неметаллические включения ухудшают не только механические (прочность, пластичность) и другие свойства стали (магнитную проницаемость, электропроводность и др.), так как нарушают сплошность металла и образуют полости, в которых концентрируются напряжения в металле.

Различают три вида неметаллических включений: глобулярные, пленочные и остроугольные. Наиболее опасны включения второго типа - пленочные, встречающиеся сравнительно редко. Остроугольные включения значительно опаснее глобулярных. Поэтому важной задачей современной металлургии является управление природой включений с целью получения необходимого комплекса механических свойств и повышения конструкционной прочности материалов. Это достигается применением модификаторов с их высоким рафинирующим эффектом и способностью осуществлять глобуляризацию неметаллических включений.

В качестве модификаторов применяют небольшие добавки сплавов на основе редкоземельных (РЗМ) и щелочноземельных (ЩЗМ) металлов. Модифицирование является одним из универсальных и эффективных способов повышения качества стали, особенно применяемой для работы при низких температурах. При минимальных затратах модифицирование позволяет измельчить микро- и макроструктуру, уменьшить развитие химической, физической и структурной неоднородности, снизить содержание газов, благоприятно изменить природу и форму неметаллических включений, повысить комплекс технологических и эксплуатационных свойств. Применение всех изученных модифицирующих комбинаций приводит к повышению пластичности и вязкости стали; использование РЗМ в составе модифицирующей комбинации более эффективно, нежели использование только Са и Ва.

ПРОГНОЗУВАННЯ Активностей компонентів СТАЛЕПЛАВИЛЬНИХ ШЛАКІВ

Середа Д.В., керівник – асп. Сокур Ю.І.

Національна металургійна академія України

Шлаки виконують важливі і різноманітні функції у високотемпературних металургійних процесах. Управління процесами окислення і відновлення металевого розплаву, видалення шкідливих домішок (сірки, фосфору тощо) у значній мірі визначаються термодинамічним станом системи, зокрема активностями компонентів у розплаві. Наявність цієї інформації дозволяє визначати напрям основних процесів на межі розподілу фаз «шлак-метал» і ступінь наближення реальної системи до рівноваги, що є дуже важливим критерієм для рішення оптимізаційних задач виплавки сталі спеціальної якості.

Більшість методів розрахунків активностей компонентів шлакових розплавів, по суті, є емпіричними і підбираються таким чином, щоб результати розрахунків найкращим чином збіглися з даними лабораторних експериментів.

В даній роботі виконано порівняльний аналіз найбільш часто вживаних для практичного використання методів: молекулярної моделі будови шлаків, регулярних іонних розчинів (В.А. Кожеуров), модель фаз з колективною електронною системою (А.Г. Пономаренко) за даними роботи В.К. Новикова, а також концепції спрямованої хімічного зв'язку (Е.В. Приходько).

За результатами аналізу складів шлаків, що покривають діапазон зміни сталеплавильних шлаків, найбільш переважними є методи А.Г. Пономаренко і Е.В. Приходько.

КРИТЕРІЇ ТА МОДЕЛІ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАНнЯ КОЕФІЦІЄНТІВ РОЗПОДІЛУ ЕЛЕМЕНТІВ ШИХТИ МІЖ ПРОДУКТАМИ ДОМЕННОЇ ПЛАВКИ

Скачко О.С., керівник - проф. Тогобицька Д.М.

Національна металургійна академія України

Аналіз розрахунково-аналітичних результатів досліджень фізико-хімічного стану залізорудних матеріалів у різних зонах доменної печі дозволив виявити критерії, що характеризують фізико-хімічні та технологічні властивості шихтових матеріалів, що дозволяють одержати не тільки узагальнений опис іонообмінних процесів впродовж розвитку процесу доменної плавки й формування відповідно первинних, проміжних і кінцевих розплавів, але й створити передумови для прогнозування коефіцієнтів розподілу елементів, що надходять з шихтою, між кінцевими продуктами плавки за схемою «Шихта» + «Технологія» = «Продукти плавки».

Основним прийомом моделювання є процедура «згортки» хімічного складу шихти за аналогією з оксидними розплавами по теорії Приходько Е.В., коли шлакова зв’язка шихти записується у вигляді Ме_ρО, де ρ – показник стехіометрії розплаву, який дорівнює відношенню кількості катіонів до кількості аніонів, ∆е – кількість електронів, що локалізуються у напрямку зв'язку катіон-аніон, а також показники мікронеоднорідності ∆е_н і ∆d, обчислення яких базується на кількісному визначенні ступеня відхилення хімічного еквівалента (∆е) і структурного параметра (d) реальних розплавів, що обчислюють для механічних сумішей вихідних компонентів, записаних у вигляді kiai: ∆∆e=∆e[(K_mi)(A_ij)] - ∑∆e k_i a_i n_i, i=1,m, де k_ia_i – сполуки типу FeО, CaО, SiО₂ і т.д.; [(K_mi)(A_ij)] – формалізований запис катіонної і аніонної підрешіток.

Для побудови моделі оптимальної структури використали методику факторного аналізу, що дозволяє не тільки знизити розмірність вихідного факторного простору, але й розкрити оптимальне угруповання змінних {X^j}^k для них і інтегральної «згортки» F^k.

З огляду на високу «зашумленість» вхідних і вихідних даних виконувалася апріорна процедура регуляції рішення матричної системи збалансованих даних про параметри доменного процесу.