Направление 150000 «Металлургия»

Специальность 150600 «Обработка металлов давлением»

 

 

Магнитогорск

 

 

Учебно-методический комплекс рассмотрен на заседании кафедры «Металлургия чёрных металлов» «____» ________________ 2007 г. (Протокол № ___)

 

Заведующий кафедрой В.Н. Селиванов

 

 

Учебно-методический комплекс одобрен методической комиссией химико-металлургического факультета«____» ________________ 2007 г. (Протокол № ___)

 

Председатель В.А. Бигеев

 

 

Учебно-методический комплекс составлен Будановым Б.А., к.т.н., доцентом кафедры МЧМ

Содержание УМК:

 

 

1. Рабочая программа по дисциплине «Основы производства и обработки металлов»

2. Приложение А Методические материалы по дисциплине

«Основы производства и обработки металлов»

А.1 Методические рекомендации для преподавателей

А.2 Методические указания для студентов

А.3 Методические материалы для подготовки и осуществления

текущего и рубежного контроля, заключительного контроля

в форме зачета

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова»

 

УТВЕРЖДАЮ:

Декан химико-металлургического

факультета

_____________ В.А. Бигеев

 

____________________

(дата)

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Основы производства и обработки металлов»

Направление 150000 «Металлургия»

Специальность 150600 «Обработка металлов давлением»

Факультет….…..химико-металлургический

Кафедра……металлургия черных металлов

Курс...................……………………........…3

Семестр........................………………….…5

Лекции, час...........………………………...36

Лабораторные занятия, час.….…………..18

Практические занятия, час.….…………..18 Экзамен……. - сем.

Самостоятельная работа, час…………….78 Зачет...……... 5 сем.

Всего часов по ГОС……………………..150 К.р.…......…... - сем

 

Магнитогорск

2007 г.

Рабочая программа составлена на основе ГОС ВПО по направлению (специальности) 651300 «Металлургия», утвержденного 03.03.2000г. (код и наименование),

________________________________________________________________________

(обозначение или наименование другого документа университетского уровня по направлению, специальности, специализации)

 

Рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры метал­лургии черных металлов

__ июля 2007 г., протокол № __.

 

Зав. кафедрой МЧМ В.Н. Селиванов

 

Рабочая программа одобрена методической комиссией факультета техноло­гий и качества ___ ________2007 г., протокол №___.

 

 

Председатель

методической комиссии В.М. Салганик

 

 

Согласовано:

Зав.кафедрой обработки

металлов давлением В.М. Салганик

 

 

Рабочая программа составлена Будановым Б.А., доцентом кафедры МЧМ

1 Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

1.1 Цель преподавания дисциплины

Цель преподавания дисциплины "Основы производства и обработки металлов " - дать студентам знания:

- о сырьевых материалах доменного производства, техноло­гии и качестве подготовки их к плавке;

- о процессах, протекающих в доменной печи, видах чугу­нов и технологии их выплавки;

- о способах и технологии выплавки стали, ковшевой обра­ботки металла;

- о способах и технологии разливки стали;

- о качестве продукции доменного и сталеплавильного про­изводства.

1.2 Задачи изучения дисциплины

Задача преподавания дисциплины "Основы производства и обработки металлов" заклю-чается в изучении студентами структуры современно­го металлургического производства, технологии выплавки чугуна, стали, ковшевой обработки металла и разливки стали.

1.3 Перечень дисциплин, усвоение которых студентом необходимо для изучения данной дисциплины

Для успешного усвоения курса "Основы производства и обработки металлов" студенты должны владеть знаниями, предусмотренными прог­раммами следующих дисциплин:

- Общая химия;

- Физика;

- Физическая химия;

- Высшая математика.

Основные формы приобретения теоретических знаний по дисцип­лине "Основы производства и обработки металлов" - слушание лекций и са­мостоятельное изучение литературных источников. Закрепление по­лученных теоретических знаний достигается на ла­бораторных и практических занятиях. Сдача зачета является заключительной фор­мой отчета студента по изучению дисциплины. До сдачи зачета студенты должны выполнить лабораторные работы и написать итоговую контрольную работу на положительную оценку.

2 Содержание дисциплины

2.1 Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий

2.1.1 Наименование тем и объем в часах лекционных

занятий

Введение.....……………………………….................................1

Железорудное сырье......……………………….........................2

Металлургия чугуна.......………………………….....................4

Теоретические основы сталеплавильного производства........4

Конвертерное производство стали....…………………............6

Мартеновское производство стали.…………………..............2

Электро- и спецэлектрометаллургия стали.……………........5

Внепечная обработка стали…………….………………..........6

Разливка стали…………………………………………………6

Итого…………………………………………………………..36

 

2.1.2 Содержание лекционных занятий

2.1.2.1 Введение

Цель и задачи дисциплины. Структура металлургического пред­приятия и виды выпус-каемой продукции.

2.1.2.2 Железорудное сырье

Сырьевые материалы доменного производства. Металлургические свойства руд: состав пустой породы, содержание полезных и вредных примесей, физические и физико-химические свойства, однородность. Минералогические типы железных руд. Основные месторождения и за­пасы руд. Заменители руд, добавки. Флюсы, их назначение и качес­тво. Основные месторождения флюсов и их заменителей. Требования, предъявляемые к рудному сырью.

Назначение и методы подготовки сырья к плавке. Дробление и измельчение материалов, получение порошков. Сортировка и грохоче­ние. Усреднение, его способы и применяемое оборудование. Обогаще­ние руд. Способы обогащения, схемы основного оборудования и прин­цип его действия. Обжиг руд, его сущность и разновидности. Цель, сущность и способы агломерации. Общее устройство и принцип работы агломерационной машины конвейерного типа. Производство окатышей. Сущность процессов получения сырых окатышей и их обжига.

Топливо. Роль углерода в производстве черных металлов. Ос­новные виды топлива. Сущность процесса коксования. Общее устрой­ство и работа коксовой батареи. Показатели качества кокса.

2.1.2.3 Металлургия чугуна

Сущность процессов, протекающих в доменной печи: противоточ­ное движение шихты и газов, нагрев шихты, испарение вла­ги, разложение карбонатов, восстановление железа и других элемен­тов, состав и нагрев дутья, горение топлива у фурм и процесс теп­лообмена, плавление и шлакообразование, десульфурация металла в печи.

Науглероживание железа и образование чугуна. Виды выплавля­емых чугунов. Внедоменная обработка чугуна.

Использование доменного шлака и колошниковой пыли. Очистка и использование доменного газа.

Состав доменного цеха. Общее устройство доменной печи. Мето­ды интенсификации доменной плавки: комбинированное дутье и его нагрев, повышение давления газов, применение пылеугольного топли­ва.Основные технико-экономические показатели и перспективы раз­вития доменного производства.

Внедоменное получение железа. Роль и назначение процессов прямого получения железа. Производство губчатого железа газооб­разными восстановителями в толстом и тонком слоях. Восстановление твердым углеродом.

2.1.2.4 Теоретические основы сталеплавильного производства

Назначение стали и ее классификация. Способы производства стали. Основные реакции сталеплавильных процессов (окисление уг­лерода, кремния, марганца, серы, фосфора). Сталеплавильные шлаки, их назначение, химический состав и строение. Газы в стали. Рас­кисление и легирование стали. Неметаллические включения.

2.1.2.5 Конвертерное производство стали

Конвертерные процессы с донным воздушным дутьем (бессеме­ровский и томасовский).

 

Кислородно-конвертерный процесс. Устройство кислородного конвертера. Шихтовые материалы. Технология плавки в кислородном конвертере с верхней подачей дутья. Режим продувки. Потери метал­ла при продувке. Состав конвертерных газов и их очистка. Контроль и автоматизация кислородно-конвертерной плавки. Разновидности кислородно-конвертерного процесса с верхней подачей дутья. Пере­дел фосфористых чугунов.

Конвертерные процессы с комбинированной продувкой. Особен­ности конструкции конвертера и технологии плавки.

Качество кислородно-конвертерной стали. Технико-экономичес­кие показатели и перспективы развития кислородно-конвертерного производ­ства стали.

2.1.2.6. Мартеновское производство стали

История возникновения мартеновского процесса. Устройство мартеновской печи и принцип ее работы. Топливо для мартеновских печей.

Разновидности мартеновского процесса. Основной скрап-рудный процесс на жидком чугуне. Технология плавки. Основной скрап-про­цесс на твердой шихте. Кислый мартеновский процесс.

Интенсификация мартеновской плавки: интенсификация процесса горения топлива и продувка жидкого металла кислородом.

Конструкция и принцип работы двухванного сталеплавильного агрегата. График совмещения операций в двух ваннах. Технология плавки.

Технико-экономические показатели производства стали в марте­новских и двухванных печах. Качество и сортамент выплавляемой стали.

 

2.1.2.7. Электро- и спецэлектрометаллургия стали

Электрометаллургия стали. Роль электрометаллургии на совре­менном этапе. Преимущества электроплавки при производстве высо­кокачественной стали. Классификация электропечей.

Устройство дуговых сталеплавильных печей. Общее описание печи. Способы загрузки шихты в печь.

Способы выплавки стали в дуговых электропечах. Плавка с окислением (на свежей шихте) - наиболее распространенный, ти­пичный вариант плавки в крупных основных дуговых печах. Плавка без окисления (методом переплава). Плавка методом смешения. Тех­нология плавки в основной печи методом полного окисления. Ших­товка плавки. Окислительный период. Интенсификация процессов пу­тем продувки ванны кислородом. Восстановительный период плавки. Наводка белого или карбидного шлака. Корректировка состава ме­талла и введение легирующих примесей.

Производство стали в индукционных печах. Устройство печи и элементы плавильной установки. Технология плавки стали. Загруз­ка. Плавление. Раскисление и легирование. Производство стали в вакуумных индукционных печах.

Производство стали специальными способами переплава. Вакуум­ный дуговой переплав. Конструкция печи и технология процесса. Плазменно-дуговой переплав. Электронно-лучевой переплав. Элек­трошлаковый переплав. Требования к составу шлака. Технология пе­реплава. Раскисление шлака. Вывод усадочной раковины.

Технико-экономические показатели производства стали в электропечах, качество и сортамент выплавляемой стали. Перспективы развития электро-сталеплавильного производ-ства.

Назначение ферросплавов.

2.1.2.8 Внепечная обработка стали

Способы и назначение внепечной обработки стали. Обработка металла вакуумом. Способы внепечного вакуумирования. Продувка ме­талла инертными газами. Оборудование для ввода инертных газов в металл. Обработка металла жидкими синтетическими шлаками и твер­дыми шлакообразующими смесями.

 

2.1.2.9 Разливка стали

Современная теория кристаллизации стали. Технологические варианты передела по способу разливки: в слитки и на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Способы разливки стали в изложницы: сверху и сифонным способом, преимущества и недостатки. Технологическое оборудование для разливки стали. Подготовка изложниц к разливке. Технология разливки кипящей, полуспокойной и спокойной стали в изложницы. Кристаллическое строение, макроструктура, химическая неоднородность и распределение неметаллических включений в слитках кипящей, полуспокойной и спокойной стали. Основные внутренние и поверхностные дефекты слитка. Непрерывная разливка стали. Основные типы МНЛЗ. Устройство основных узлов МНЛЗ. Технология непрерывной разливки стали. Структура и дефекты непрерывнолитой заготовки.

 

 

2.2 Лабораторные занятия, их наименование и обьем в часах

1 Моделирование образования усадочной раковины в стальных слитках (6ч).

2 Изучение кристаллического строения и макроструктуры сталь­ных слитков (4ч).

3 Изучение кристаллического строения и макроструктуры непрерывнолитых заготовок (4ч).

4 Изучение на модели кристаллизации слитка (4ч).

 

2.3 Практические занятия, их наименование и обьем в часах

1 Классификация сталей. Маркировка сталей (4ч).

2 Определение расхода кислорода для продувки жидкого металла (2ч).

3 Определение количества и состава шлака (2ч).

4 Определение расхода флюсов для обеспечения опти­мального щлакового режима (2ч).

5 Определение расхода раскисляющих и легирующих добавок на плавку (4ч).

6 Определение температуры металла в конце продувки и массы охлаждающей присадки стального скрапа (4ч).

 

 

2.4 Содержание и объем самостоятельной работы студентов

 

Самостоятельная работа студентов запланирована в объеме 78 часов. На подготовку к выполнению запланированных учебным планом лабораторных работ и практических занятий в течение семестра отводится 40 часов. На подготовку и написание итоговой контрольной работы, предусмотренной рубежным контролем рейтинговой системы оценки знаний студентов - 38 часов. План - график самостоятельной работы студентов приведен в разделе 3.3.

 

3 Учебно методические материалы по дисциплине

3.1 Основная и дополнительная литература

3.1.1 Основная

1 Еланский Г. Н., Линчевский Б. В., Кальменев А.А. Основы производства и обработки металлов. -М.: МГВМИ, 2005. 416 с.

2 Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая метал­лургия. -М.: Металлургия, 1985. 480 с.

3 Общая металлургия. /Челищев Е.В., Арсентьев П.П. и др.-М.: Металлургия, 1971. 480 с.

3.1.1 Дополнительная

1 Коротич В.И., Братчиков С.Г. Металлургия черных метал­лов. -М.: Металлургия. -1987. 240 с.

2 Севрюков Н.Н., Кузьмин В.А., Челищев Е.В. Общая метал­лургия. -М.: Металлургия, 1976. 568 с.

3.2 Перечень методических указаний на проведение учебных занятий

 

1 Селиванов В.Н., Столяров А.М., Масальский С.С. Моделирование образования усадочной раковины в стальных слитках / Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине “Теория и технология производства стали” для студентов специальности 150101. – Магнитогорск: МГТУ, 2006. – 7с.

2 Селиванов В.Н., Столяров А.М. Физическое моделирование кристаллизации стального слитка / Методические указания для выполнения лабораторной работы для студентов специальности 150101 специализации “Металлургия стали”. – Магнитогорск: МГТУ, 2007. – 12с.

3 Селиванов В.Н., Столяров А.М. Строение стальных слитков / Методические указания к лабораторным занятиям для студентов специальности 110100. – Магнитогорск: МГТУ, 2004. – 8с.

4 Селиванов В.Н., Столяров А.М. Строение непрерывнолитой заготовки / Методические указания для выполнения лабораторной работы по дисциплине “Теория, технология и оборудование для разливки стали” для студентов специальности 110100 специализации “Металлургия стали”. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 14с.

 

 

3.3 План-график самостоятельной работы студентов

 

 

Вид контроля

Н е д е л и

Количество баллов

Количество часов

Текущий контроль

лекц.

практ.

лабор.

Рубежный контроль

вид

ИКР

балл

Максимальный балл

Суммарный балл

 

ИКР- итоговая контрольня работа.

Полное количество баллов: 100

Минимальное количество баллов для допуска к зачету: 35

Минимальное количество баллов для оценки “зачтено”, выставляемого автоматически:

зачтено 50 и более;

Заведующий кафедрой МЧМ ___________________ В.Н.Селиванов

Ведущий преподаватель ____________________ Б.А. Буданов

 

Согласовано:

Заведующий выпускающей кафедрой МЧМ ____________________ В.Н.Селиванов

Приложение А

Методические материалы по дисциплине
«Основы производства и обработки металлов»

А.1 Методические рекомендации для преподавателей

 

На первом лекционном занятии следует рассказать о целях и задачах изучения дисциплины «Основы производства и обработки металлов». Необходимо представить структуру курса и программу его изучения с указанием списка основной и дополнительной литературы. Должна быть дана информация об объеме лекций, лабораторных и практических занятий, итоговой форме контроля – зачете, о рейтинговой системе оценки знаний студентов условиях получения автоматического зачета по дисциплине.

В лекционном курсе особое внимание уделяется теоретическим основам производства чугуна и стали: термодинамике и кинетике протекающих процессов. Должны быть тщательно пояснены основные реакции, протекающие при производстве чугуна и стали. При рассмотрении оборудования и технологии выплавки, ковшевой обработки и разливки стали необходимо сообщать информацию о современных разработках в области сталеплавильного производства, тенденциях и направлениях их развития.

На первом практическом занятии подробно рассматривается классификация сталей и их маркировка. Студенты получают индивидуальные задания, а затем осуществляется групповой анализ полученных результатов по каждой выданной марке стали и оценивается правильность проделанной работы.

На всех последующих занятиях производится решение задач по тематике проводимого занятия. При этом производится оценка активности, оперативности и правильности результатов решения. Поощряется активная работа студента у доски и на местах в случае более быстрого решения задачи. Результаты каждой решённой задачи подвергаются коллективному обсуждению и анализу.

На последнем практическом занятии подводятся итоги по рейтинговой системе оценки знаний каждого студента с объявлением о возможности получения автоматически зачета по дисциплине при условии написания итоговой контрольной работы на положительную оценку.

А.2 Методические материалы для студентов