4.2. Содержание лекционного курса
|
|
Процессы получения металлов, сплавов и соединений
|
Раздел 1. Классификация процессов в металлургических агрегатах. Исходные материалы и их подготовка к переработке
|
1.1. Содержание и задачи курса. Роль металлов и сплавов в современном мире.
Состояние и перспективы развития производства металлов в России и за рубежом. Технологические схемы современного металлургического производства. Классификация процессов, протекающих в металлургических агрегатах.
|
1.2. Новые материалы, их свойства, методы получения, тенденции изменения свойств используемых материалов.
|
1.3. Влияние состава и свойств исходных материалов на технологию их переработки, качество конечного продукта. Задачи термодинамического и кинетического анализа металлургических процессов.
|
1.4. Руды черных и цветных металлов. Топливо и флюсы металлургического производства. Подготовка сырых материалов. Агломерация и способы получения окатышей из концентратов железных руд.
|
Раздел 2. Технологические схемы восстановительной плавки
|
2.1. Конструкция доменных печей. Исходные материалы доменной плавки. Восстановительные процессы в доменной печи. Процессы горения и теплообмена в доменной печи. Образование чугуна и шлака, десульфурация.
|
2.2. Технология доменной плавки. Продукты доменной плавки. Планировка доменных цехов. Очистка доменного газа. Нагрев и подача дутья. Технико-экономические показатели доменной плавки.
|
2.3. Перспективы развития процессов прямого получения железа. Способы прямого получения железа и их классификация. Восстановительные процессы в агрегатах прямого получения железа. Особенности технологии и устройства агрегатов. Оценка качества металлизованного сырья для производства чугуна, стали, железного порошка. Способы получения восстановительных газов.
|
Раздел 3. Производство стали
|
3.1. Общая характеристика и классификация способов производства стали. Исходные материалы сталеплавильного производства, раскислители, легирующие. Особенности конструкции кислородного конвертера и окислительные процессы, основные технологические операции плавки стали в кислородном конвертере.
|
3.2. Управление режимом дутья в кислородных конвертерах. Разновидности кислородно-конвертерного процесса. Качество кислородно-конвертерной стали. Технико-экономические показатели кислородно-конвертерного процесса. Процессы раскисления и удаления неметаллических включений при выплавке сталей. Способы управления технологией плавки и качеством получаемой стали.
|
3.3. Производство стали в электродуговых и индукционных печах. Устройство электродуговой сталеплавильной печи. Физико-химические процессы во время плавки стали в электропечи. Использование в шихте металлизованного сырья. Теоретические основы и технология открытой индукционной плавки.
|
3.4. Выплавка прецизионных сплавов. Управление технологией плавки и качеством готового металла. Сортамент и качество производимого металла.
|
3.5. Влияние неметаллических включений на свойства качественных сталей и сплавов. Механизм образования неметаллических включений. Поведение неметаллических включений в условиях выплавки и кристаллизации, способы их удаления.
|
3.6. Теоретические основы электрохимических измерений окисленности металлургических расплавов. Управление технологией электроплавки и качеством готового металла на основе электрохимического контроля фаз.
|
Раздел 4. Переплавные процессы и внепечные способы повышения качества стали
|
4.1. Способы внепечного рафинирования стали. Обработка инертными газами, шлаками, порошками. Аргон-кислородное рафинирование, технология выплавки коррозионностойкой стали АКР-процессом.
|
4.2. Обработка металла вакуумом. Физико-химические процессы рафинирования стального расплава при наложении вакуума. Рафинирование стали инертными газами и порошками. Методы глубокой очистки металлов и сплавов. Проблемы космической металлургии.
|
4.3. Вакуумирование в ковше и при разливке. Порционное и циркуляционное рафинирование. Процесс вакуумно-кислородного рафинирования.
|
4.4. Металлургические методы управления качеством электростали. Вакуумно-дуговой переплав. Особенности и эффективность рафинирования от неметаллических включений, газов, примесей цветных металлов.
|
4.5. Переплавные способы. Конструкции плазменных и плавильных электронных установок. Технология переплава. Вакуумно-дуговой переплав (ВДП). Физико-химические процессы, приводящие к глубокому рафинированию стали в ВДП. Электронно-лучевая плавка (ЭЛЛ). Плазменно-дуговой переплав (ПДП). Получение металлов высокой чистоты посредством ЭЛЛ. Повышение качества при ЭШП. Получение крупных слитков. Качество готового металла. Технико-экономические показатели ВДП и ЭШП.
|
Раздел 5. Разливка стали и процессы кристаллизации
|
5.1. Способы разливки стали и факторы, определяющие качество стали. Непрерывная разливка стали. Машины непрерывного литья заготовок. Технология разливки стали. Структура и качество заготовок, способы устранения дефектов.
|
5.2. Кристаллизация и строение слитков спокойной, полуспокойной и кипящей стали. Ликвация элементов в слитке. Химическая неоднородность стальных слитков. Дефекты стального слитка и меры борьбы с ними.
|
Раздел 6. Производство мелкокристаллических и аморфных металлов. Выращивание монокристаллов сплавов и эвтектик
|
6.1. Условия образования аморфной структуры. Способы получения мелкокристаллических и аморфных металлов и сплавов. Методы вакуумного напыления. Получение аморфных материалов ионной имплантацией и с помощью механического воздействия. Получение аморфизированных металлических слоев лазерной обработкой.
|
6.2. Теоретические и технологические основы спинингования. Конструкции промышленных установок. Металлургические факторы управления качеством аморфных металлов и сплавов.
|
6.3. Направленная кристаллизация. Затвердевание многофазных сплавов. Перетектическое и эвтектическое превращения. Управление процессами кристаллизации.
|
Раздел 7. Производство ферросплавов
|
7.1. Ферросплавная печь. Технологические основы производства ферросилиция, ферромарганца, феррохрома. Производство ферросплавов с низким содержанием углерода. Физико-химические процессы при производстве ферросплавов. Требования ГОСТ к ферросплавам.
|
Раздел 8. Металлургия меди и никеля
|
8.1. Процессы ПЖВ. Извлечение кобальта, платины и платиноидов из шламов. Производство алюминия. Производство глинозема. Физико-химические основы получения алюминия электролизом глинозема.
|
|
Тугоплавкие металлы. Порошковая металлургия
|
Раздел 9. Свойства тугоплавких металлов
|
9.1. Сравнительные свойства тугоплавких металлов по группам периодической таблицы Д.И.Менделеева.
|
9.2. Физические, физико-химические, механические, технологические свойства.
|
Раздел 10. Получение соединений тугоплавких металлов
|
10.1. Общая схема производства тугоплавких металлов. Характеристики руд и минералов, вскрытие рудных концентратов.
|
10.2. Очистка технических соединений от примесей.
|
Раздел 11. Способы получения тугоплавких металлов из соединений
|
11.1. Физико-химические основы восстановительных процессов. Восстановление из оксидов углеродом. Теоретические основы, основы технологии.
|
11.2. Восстановление из оксидов водородом. Теоретические и технологические основы.
|
11.3. Восстановление из оксидов металлами. Теоретические и технологические основы.
|
11.4. Восстановление тугоплавких металлов их галоидных соединений.
|
11.5. Электрохимические методы получения тугоплавких металлов.
|
11.6. Получение тугоплавких металлов диссоциацией термически неустойчивых соединений.
|
Раздел 12. Получение компактных заготовок тугоплавких металлов
|
12.1. Физико-химические основы процессов плавки тугоплавких металлов в вакууме.
|
12.2. Плавка в вакуумных дуговых печах.
|
12.3. Электроннолучевая вакуумная плавка.
|
Раздел 13. Производство порошков
|
13.1. Классификация методов получения порошков. Механические методы. Физико-химические методы.
|
13.2. Свойства порошков.
|
13.3. Методы контроля свойств порошков.
|
Раздел 14. Формование и спекание
|
14.1. Подготовка порошков. Процессы при прессовании порошков. Изостатическое прессование, шликерное формование, прокатка и др. виды формования порошков.
|
14.2. Спекание порошков. Твердофазное спекание. Особенности спекания многокомпонентных систем.
|
14.3. Жидкофазное спекание. Практика спекания. Аппаратурно-технологические схемы.
|
|
Литейное производство
|
Раздел 15. Технологический процесс изготовления отливок
|
15.1. Сущность литейного процесса и его значение. Основные операции технологического процесса изготовления литых заготовок.
|
15.2. Литейные сплавы, основные и вспомогательные материалы и оборудование.
|
15.3. Способы изготовления литых заготовок и области их применения. Экологическая характеристика процесса литья.
|
Раздел 16. Особенности производства отливок (деталей) из сплавов на основе
цветных металлов
|
16.1. Литейные сплавы, основные и вспомогательные материалы, оборудование.
|
Раздел 17. Изготовление методами литья заготовок из сплавов на основе
тугоплавких металлов
|
17.1. Способы изготовления литых заготовок (деталей) и области их применения.
|
|
Обработка металлов давлением.
|
Раздел 18. Общие сведения о металлах, их производство и обработка
|
18.1. Электронно-кристаллическое строение, химический состав и физические свойства металлов.
|
18.2. Физическая природа пластической деформации металлов.
|
18.3. Классификация процессов обработки металлов давлением.
|
Раздел 19. Основные положения технологических процессов
|
19.1. Определение, основные виды и параметры процессов прокатки. Сортамент проката и труб, калибровка валков.
|
19.2. Главная линия и технологическое оборудование прокатных и трубных станов.
|
19.3. Классификация и технические характеристики прокатных и трубных станов. Состав и структура прокатных и трубных цехов.
|
Раздел 20. Общие характеристики технологических процессов волочения и прессования, ковки и штамповки металлических изделий на машиностроительных заводах
|
20.1. Особенности и сопоставление технологических процессов обработки металлов давлением.
|
20.2. Научно-технический прогресс в области обработки металлов давлением.
|
|
5. Примерный перечень лабораторных работ
|
|
Табл.3
|
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
|
|
6.1. Рекомендуемая литература (основная и дополнительная)
|
а) основная литература
|
1.а. Челищев Е.В. Металлургия черных и цветных металлов. М.: Металлургия, 1993 г.
|
2.а. Арсентьев П.П. и др. Экспериментальные работы по теории металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989 г.
|
3.а. Рыжонков Д.И., Падерин С.Н., Серов Г.В. Расчеты металлургических процессов на ЭВМ. М.: Металлургия, 1987 г.
|
4.а. Григорян В.А., Белянчиков Л.Н., Стомахин А.В. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1987 г.
|
5.а. Елютин В.П., Павлов Ю.А. Высокотемпературные материалы. Ч. 1. М.: Металлургия, 1972, 254 с.
|
6.а. Кипарисов с.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. М.: Металлургия, 1980, 496 с.
|
7.а. Зюзин В.И., Третьяков А.В. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. Справочник. Издание третье. Челябинск: Металл, 1983 г.
|
8.а. Теория прокатки. Справочник под научной ред. Зюзина В.И., Третьякова А.В. М.: Металлургия, 1982 г.
|
9.а. Технология прокатного производства. Справочник под научной ред. Зюзина В.И., Третьякова А.В. в 2 т. М.: Металлургия, 1991 г.
|
10.а. Технология металлов и материаловедение. Под. Ред. Усовой Л.Ф. М.: Металлургия, 1987 г.
|
11.а. Целиков А.И., Полухин П.И., Зюзин В.И. И др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Издание 2-ое. Учебник для ВУЗов, т. 3. М.: Металлургия, 1988 г.
|
12.а. Смирнов В.С. Теория обработки металлов давление. М.: Металлургия, 1973 г.
|
13.а. Павлов И.М., Федосов Н.М., Северденков В.П. И др. Обработка металлов давлением. М.: Металлургиздат, 1955 г.
|
14.а. Гуляев А.П. Металловедение. Пятое переработанное издание. М.: Металлургия, 1977 г.
|
б) дополнительная литература
|
1.б. Рыжонков Д.И., Падерин С.Н., Серов Г.В. Твердые электролиты в металлургии. М.: Металлургия, 1992 г.
|
2.б. Высокотемпературные материалы. Ч. 2. Под. Ред. Елютина В.П. М.: Металлургия, 1973, 464 с.
|
3.б. Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1973, 608 с.
|
4.б. Зюзин В.И., Бровман М.Я., Мельников А.Ф. Сопротивление деформации сталей при горячей прокатке. М.: Металлургия, 1964 г.
|
5.б. Зюзин В.И. Механическое оборудование металлургических цехов. М.: Металлургиздат, 1960 г.
|
6.б. Целиков А.И., Зюзин В.И. Современное развитие прокатных станов. М.: Металлургия, 1972 г.
|
7.б. Паршин В.С., Костров В.П., Федоров М.И. И др. Машины и агрегаты для обработки цветных металлов. М.: Металлургия, 1988 г.
|
8.б. Потапов И.Н., Коликов А.П., Друян В.М. Теория трубного производства. М.: Металлургия, 1991 г.
|
|
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
|
Плакаты, слайды, раздаточный материал, наглядные пособия, контролирующие компьютерные программы.
|
|
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
|
Лаборатория порошковой металлургии. Прессовое оборудование, печное оборудование.
|
Лаборатория металлургии черных и цветных металлов и физико-химических исследований.
|
Технологическая лаборатория ОМД. Прокатные станы, гидравлические пресса, волочильный стан.
|
|
|
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО по направлению подготовки дипломированных специалистов 651800 - Физическое материаловедение
|
|
Программа составлена на основе рабочей программы МИСиС (ТУ) по данной дисциплине.
|
|
Программа одобрена на заседании Совета УМО по образованию в области металлургии от 29 января 2002 г., протокол №40.
|
|
Зам. председателя Совета УМО В.П.Соловьев
|
|