ИСТИНА

В результате быстрого роста требований различных отраслей техники, промышленности, хозяйства, одной из ключевых для экономики страны задач является обеспечение для массовых конструкционных сталей предельно высокого и стабильного комплекса свойств, как правило, трудно сочетаемых, при условиях получения высоких качественных характеристик металлопродукции, законодательного стремления снижения материальных и энергетических затрат на производство. Это делает необходимым разработку и использование совершенно новых научных и технологических принципов и подходов для достижения указанных характеристик при производстве стали. Проект впервые в мировой практике направлен на установление возможностей и условий реализации оригинального подхода радикального повышения уровня и стабильности комплекса технологических, служебных свойств конструкционных сталей, не традиционным затратным методом достижения предельно высокой степени чистоты металла по примесям, неметаллическим включениям (с последующим созданием специальных систем легирования и микролегирования), а путем придания им благоприятной для улучшения структуры и свойств металла формы (тип, количество, размер, морфология, распределение по объему) существования. Поставленная цель будет достигнута благодаря проведению детальных теоретических и экспериментальных, (на лабораторных и промышленных образцах), исследований процессов формирования и эволюции неметаллических включений, форм присутствия примесей, комплексных фазовых выделений на всех этапах производства (переделах) стали. Первоначально, на базе развития представлений о жидких шлаках и металлических расплавах, как ассоциированных растворах, экспериментального определения недостающих данных о термодинамических, физико-химических свойствах, будут установлены все возможные типы неметаллических включений, образующиеся при ковшовой обработке наиболее перспективных конструкционных сталей, в общем случае, содержащие следующие легирующие, микролегирующие и примесные элементы: С, Mn, Si, Сr, Nb, V, Ti, Mo, Al, Ni, Zn, P, N, S, O, Sn. При этом с использованием ряда разработанных оригинальных подходов будет выполнен учет взаимодействия металла со шлаком и футеровкой, возникновение областей температурно-концентрационной неоднородности при доведении химического состава, обработки стали кальцийсодержащими и другими материалами. В дальнейшем, с использованием моделей кристаллизации, учетом оригинальных принципов подавления ликвационных процессов и дальнейшего повышения однородности состава структуры и свойств стали при горячей пластической деформации, а также существования фазового расслоения в карбонитридных и других взаимных системах, будут определены условия образования всех возможных фазовых выделений при затвердевании и обработке твердого металла. На основе разработанных структурно-геометрических, кристаллографических, термодинамических, физико-химических принципов будет определены возможность и условия формирования комплексных выделений путем последовательного и параллельного отложения разных фазовых составляющих в единый объект. Полученные результаты будут проверены экспериментально, и будет исследовано влияние разных типов фазовых выделений, прежде всего комплексного состава, на структурное состояние, технологические и служебные свойства стали. Это позволит на завершающем этапе выполнения проекта сформулировать научные и технологические принципы получения нового поколения конструкционных сталей с принципиально более высокими и стабильными технологическими и служебными характеристиками при снижении материальных и энергетических затрат на производство.

Due to the rapid growth of requirements of the various branches of technology, industry, and economy, one of the key tasks for the country's economy is to provide the extremely high and stable complex of properties for structural steels, which as a rule are difficult to combine under the conditions of high metal quality characteristics obtaining and the legislative tendency to reduce material and energy costs for the production. It entails the development and the use of completely new scientific and technology concepts and approaches to achieve these characteristics in the steel production. The Project, for the first time in the world practice, is aimed at the identification of the opportunities and conditions for the original approach and the radical increase in the level of stability of the technological and service properties complex of structural steel. This Project does not imply the use of conventional cost method for achieving the extremely high purity of metal concerning impurities, non-metallic inclusions (with the subsequent creation of special systems of alloying and microalloying). It involves the method of formation of favorable forms of impurities, non-metallic inclusions (type, quantity, size, morphology, distribution by volume), which are essential to achieve the desired structure and properties of the metal. The goal will be achieved by carrying out the detailed theoretical and experimental studies (using laboratory and industrial samples) of the formation and evolution of non-metallic inclusions, forms of the impurities presence, complex phase precipitates at all stages of steel production. Initially, the concepts of associated solutions will be developed for liquid slag and metal melts and experimental determination of the missing data on the thermodynamic and physico-chemical properties will be carried out. All possible types of non-metallic inclusions formed during the ladle treatment of the most promising structural steels will be identified, in general, containing the following alloying, micro-alloying and impurity elements: C, Mn, Si, Cr, Nb, V, Ti, Mo, Al, Ni, Zn, P, N, S, O, Sn. At the same time, using a number of the developed original approaches, we will take into account the interaction of metal with the slag and lining, emergence of the areas of temperature and concentration inhomogeneity during the chemical composition finishing, steel treatment with calcium containing and other materials. In the following the conditions of all possible phase precipitates formation during solidification and processing of the solid metal will be determined by means of crystallization models, principles of the original suppression of phase segregation processes and further improvement of the structure and properties of steel uniformity during hot plastic deformation as well as the existence of the phase separation in the carbonitride and other reciprocal systems. Based on the developed structural and geometrical, crystallographic, thermodynamic and physic-chemical principles we will determine the possibility and conditions for complex precipitates formation by parallel and sequential deposition of different phase components into a single object. The results will be verified experimentally. The effect of different types of phase precipitates, firstly of complex composition, will be studied on the structural state, processing and service characteristics of the steel. This will allow at the final stage of the Project implementation to formulate the scientific and technology concepts of a new generation of structural steels producing with a fundamentally higher and stable processing and service characteristics while reducing material and energy costs for the production.