IMPACT OF THE COMPOSITION AND STRUCTURES ON THE PROPERTIES OF MASSIVE PRODUCTS

A. S. Bobryk

Abstract


Introduction. The complexity of production technology of massive metal products, which include cast iron rolls, does not allow predicting accurately their mechanical properties in advance. Therefore, most existing models for predicting the mechanical properties of rolling rolls are based on experiment statistics and expert estimates. It is proposed to create a model for forecasting the mechanical properties of rolling mills by evaluating their chemical composition and structure. Materials and methodology. Roller cast iron of the СПХН-49 and СПХН-45 brand was selected as the study material. Metallographic analysis of the rolls structure was carried out in accordance with the State Standard 3443. It was found that the carbide content was in the range of 8… 14 %, plate graphite - 0,5… 1,3 %. The length of inclusions of graphite corresponded to a score of ПГД45…ПГД180. The results of the experiment. Prediction models  of mechanical properties of cast iron rolls СПХН-49 and СПХН-45 depending on their chemical composition and structure were obtained. The maximum error in the prediction of sВ rolls based on the analysis of chemical composition elements is 2,40 %; sизг - 5,85 %; KC – 5,81 % and HSD – 3,19 %. When estimating the mechanical properties of the rolls, based on the analysis of the elements of their structure, the maximum prediction errors were 4,83 % for sВ - 4,83 %; sизг - 4,58 %; KC – 5,74 % and HSD – 2,81 %. The pair correlation coefficients R2 of the obtained models are fixed within 0,55...0,94, which indicates the possibility of using the obtained models as an express method for the rapid determination of the mechanical properties of rolls СПХН-49 and СПХН-45 in the working range of parameters. Histograms of the influence of the studied parameters on the mechanical properties are constructed. Conclusions. As a result of the study of operating range parameters of the chemical composition and structure of the rolls СПХН-49 and СПХН-45, the forecast models of their properties are obtained. The analysis of the literature has allowed the use of expert estimates to rank the selected parameters.


Keywords


cast iron rolls; chemical composition; mechanical properties; structure; model; forecast

References


Кривошеев А. Е. Литые валки : монография. Москва : Металлургиздат, 1957. 360 с.

Скобло Т. С., Воронцов Н. М., Будагьянц Н. А. и др. Прокатные валки из высокоуглеродистых сталей : монография. Москва : Металлургия, 1994. 336 с.

Большаков В. И., Волчук В. Н., Дубров Ю. И. Идентификация многопараметрических, многокритериальных технологий и пути их практической реализации. Металознавство та термічна обробка металів. 2013. № 4. С. 5–11.

Большаков В. И., Волчук В. Н., Дубров Ю. И. О прогнозировании качества целевого продукта в периодических технологиях. Доповіді НАН України. 2014. № 11. С. 77–81. URL: https://doi.org/10.15407/ dopovidi2014.11.0771

Волчук В. Н. Исследования влияния химического состава чугунных прокатных валков на их механические свойства. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. Дніпропетровськ, 2014. № 5. С. 12–18. URL: http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/40698

Волчук В. Н. К определению области компромисса характеристик качества материалов. Металознавство та термічна обробка металів. 2015. № 3. С. 21−25. URL: http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/23-30

Дубров Ю., Большаков В., Волчук В. Пути индентификации периодических многокритериальных технологий : монография. Саарбрюккен : Palmarium Academic Publishing, 2015. 236 с. URL: https://www.palmarium-publishing.ru/extern/listprojects

Bolshakov V.I., Volchuk V.M., Dubrov Yu.I. Regularization of One Conditionally III-Posed Problem of Extractive Metallurgy. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2018. Vol. 40, № 9. Рр. 1165−1171. URL: DOI: 10.15407/mfint.40.09.1165

Большаков Вад. І., Большаков В. І., Волчук В. М., Дубров Ю. І. Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття. Вісник НАН України. 2015. № 9. С. 69–73. URL: http://dx.doi.org/ 10.15407/visn2015.09.069

Большаков В. И., Волчук В. Н., Дубров Ю. И. Применение теоретико-информационного подхода для идентификации структуры металла. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2014. № 8. С. 4–9. URL: http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/4134

Volchuk V., Klymenko I., Kroviakov S., Orešković M. Method of material quality estimation with usage of multifractal formalism. Tehnički glasnik - Technical Journal. 2018. Vol. 12. № 2. Pp. 93-97. URL: https://doi.org/10.31803/tg-20180302115027

Волчук В. Н. К применению фрактального формализма при ранжировании критериев качества многопараметрических технологий. Металлофизика и новейшие технологии. 2017. Т. 39. № 3. С. 949−957. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130334

Bol’shakov V., Volchuk V., Dubrov Yu. Fractals and properties of materials : monograph. Saarbrucken : Lambert Academic Publishing, 2016. 140 p. URL: https://www.lap-publishing.com/catalog/details/store/tr/book/978-3-330-01812-9/fractals-and-properties-of-materials?search=Fractals

Волчук В. М. Модель оцінювання твердості чавунних валків СПХН-43 та СШХНФ-47. Металознавство та термічна обробка металів. 2019. № 4. С. 22–35. URL: https://doi.org/10.30838/ J.PMHTM.2413.241219.22.597

Kroviakov S., Zavoloka M., Dudnik L. and Kryzhanovskyi V. Comparison of strength and durability of concretes made with sulfate-resistant portland cement and portland cement with pozzolana additive. Electronic Journal of the Faculty of Civil Engineering Osijek-e-GFOS. 2019. Vol. 10. № 19. Pp. 81-86. URL: https://doi.org/10.13167/ 2019.19.8

Lyashenko Т., Voznesensky V., Krovyakov S. Analysis of water effect on fracture toughness in cement-based composites using computational materials science methods. International symposium on brittle matrix composites. 2000. Pp. 210−219. URL: http://pascal-francis.inist.fr/vibad/index.php? action=getRecordDetail&idt =1141801

Волчук В., Токосов C. Спосіб прогнозу механічних властивостей чавунних валків. ScienceRise. 2018.

T. 11. С. 57−61. URL: https://doi.org/10.15587/2313-8416.2018.150342

Bolshakov V. I., Bolshakov V. I., Volchuk V. M., Parhomenko O. F. Evaluation of High Strength Steel Fatigue. UDCS'19 : Fourth International Iron and Steel Symposium (April 4−6, 2019). Karabuk : Karabuk University, 2019 (Turkey). Vol. 4. Pр. 415-417. URL: https://drive.google.com/open?id=1jfWwEhSuRl-3bGcv-dG7CzYnmMh7 KcVT

Большаков В. И., Волчук В. Н., Дейнеко Л. Н., Дубров Ю. И. Композиция метода планирования экстремальных экспериментов и экспертной информации для формирования системы прогноза качества материалов. Перспективные задачи инженерной науки. Вып. 2. Под общ. ред. акад. МИА, д. т. н., проф. В. И. Большакова. Днепропетровск : GАUDEAMUS, 2001. C. 203-208.

Большаков В. И., Волчук В. Н., Дейнеко Л. Н., Дубров Ю. И. Формирование модели прогноза качества материала, основанной на экспертной оценке и активном эксперименте. Компьютерное материаловедение и обеспечение качества : матер. к 45-му Междунар. сем. по моделированию и оптимизации композитов. Одесса : АстроПринт, 2006. С. 146-150.

Mishutin А., Kroviakov S., Pishev O., Soldo B. Modified expanded clay lightweight concretes for thin-walled reinforced concrete floating structures. Technical Journal. 2017. Vol. 11, № 3. Pp. 121-124. URL: https://hrcak.srce.hr/ 186657


GOST Style Citations