In addition to thermomechanical treatment, one of the main factors affecting the mechanical properties of steel is the chemical composition. The chemical composition may vary for a special high-strength low-alloy steel to meet certain mechanical property requirements. This work presents an approach, based on the method of physical-chemical modelling developed at the Z.I. Nekrasov Iron and Steel Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, to optimise the chemical composition of high-strength structural steels. The principle of this method is to describe the chemical composition of a melt by a complex of integral model parameters of interatomic interaction, characterising the chemical and structural state of the melt. The experimental data were analysed to obtain the regression model for mechanical properties based on the parameters of interatomic interaction. Finally, a multi-criteria optimisation method was applied to obtain an optimal set of microalloying elements which ensure the required mechanical properties.
The aim of the work was to predict the most significant physicochemical characteristics (melting temperature and density) of new chromium-containing ferroalloys with reduced chromium content and increased silicon content. The applied methodology and criteria for quantitative assessment took into account microheterogeneity of multicomponent metal melts, melting temperature and density. Information about these characteristics is necessary for studying the kinetics of melting, assimilation of the leading elements of ferroalloys by the metal melt, and determining the efficiency of their use. An original approach is used to solve the modeling tasks, which is based on the concept of physicochemical modeling of interatomic interaction processes in melts, developed under the leadership of Professor E. V. Prykhodko. According to the developed concept, metal melts are considered as chemically unified systems, and a change in their composition affects a complex of physical and chemical properties caused by a change in the parameters of their electronic structure. To evaluate and take into account the influence of the microheterogeneity of the structure of melts of ferroalloy systems, the method of calculating criteria (ΔZy and Δd) was used, characterizing the degree of difference in the electronic and structural state of the melt as a chemically unified system, as opposed to a mechanical mixture of their initial components. Using these criteria and experimental ones, the values of the most important physicochemical characteristics of new compositions of chromium-containing ferroalloys, which are missing in the literature, were obtained. The results of the calculation of these properties can be used to change and improve the characteristics of chromium-containing ferroalloys in order to develop their rational compositions.
В настоящее время наиболее широко используются методы доводки стали по химическому составу посредством процессов легирования как одной добавкой, так и комплексными лигатурами для формирования требуемых свойств металлопродукции. С целью получения качественно новых характеристик хромоникелевых сталей необходимо расширять номенклатуру используемых легирующих добавок с учетом эффективности их усвоения. Безусловно подбор вводимых добавок в сталь относится к сложному многостадийному физико-химическому процессу, который в первую очередь должен обеспечить условия для максимальной степени усвоения и равномерномерности распределения присаживаемой лигатуры с минимальными энергетическими и сырьевыми потерями. Температурный фактор является одним из важнейших катализаторов процессов усвоения легирующих, модифицирующих и рафинирующих добавок, эффективности протекания реакций и распределения ведущих элементов между металлом и шлаком, а также наиболее информативным показателем для принятия решений по управлению температурным режимом плавки. Основываясь на особенностях строения металлических расплавов выдвинута идея о подходе к выбору легирующих добавок с учетом их микронеоднородности. В работе предложены математические модели для прогнозирования температур ликвидус и солидус хромоникелевых сталей с использованием концепции направленной химической связи. Результаты исследований рекомендуются к использованию в промышленных условиях с целью научно-обоснованного выбора легирующих добавок и направленного формирования конечного продукта, что обеспечит снижения энергетических затрат посредством интеграции разработанных моделей в АСУТП сталеплавильного производства.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.