Цели и задачи дисциплины
- познакомить студентов с историей металлургии;
- дать представление о сещности металлургических процессов;
- научить студентов правильно определять задачи, стоящие перед бакалаврами металлургии.
Основными задачами дисциплины являются:
• приобретение знаний истории развития металлургических технологий на базе переработки природного сырья;
• владение знанием основ теории, технологии и аппаратурного оформления наиболее значимых металлургических производств, в особенности, связанных с переработкой и рациональным использованием ресурсов металлургического производства.
Краткое содержание дисциплины
1. Железо. Свойства металла. Стали и сплавы на основе железа. Ценные свойства железа. Железо – основа развития современной цивилизации.
2. Медный и бронзовый века.
Самородная медь и получение меди в отражательной печи. Предварительный обжиг концентратов перед плавкой. Характеристика штейнов, шлаков, газов. Использование воздуха. Преимущества
и недостатки использования меди. Сплав меди и олова. Бронзовый век.
3. Классификация железорудных материалов. Флюсы. Горение топлива. Технология агломерационного производства. Получение железорудных окатышей. Производство чугуна в доменных печах. Тигельный способ получения стали из чугуна, пудлингование, конвертерные процессы и мартеновские печи. Внедоменное получение первичного металла.
Сырье и топливо. Качество металлизованного сырья. Агрегаты для получения первичного металла.
4. Производство чугуна в доменных печах.
Доменная печь. Основные процессы. Нагрев и разложение шихты.
Процессы восстановления в доменных печах. Науглероживание железа и формирование чугуна. Качество чугуна. Шлакообразование в доменных печах. Свойства шлака. Поведение серы в доменных печах. Горение топлива у фурм доменной печи. Движение газа и материалов в доменной печи. Нагрев дутья. Кислород в доменной плавке. Конструкция доменных печей. Профиль печи. Футеровка и кожух. Система охлаждения. Чугунная и шлаковая летки. Воздушные фурмы. Засыпной аппарат.
Оборудование доменных цехов. Подача материалов к доменной печи. Устройства для уборки чугуна и шлака.
5. Различные способы получения стали. Тигельная булатная сталь. Пудлингование. Конвертерные процессы. Окисление углерода. Бессемеровский и томасовский процессы. Поведение серы при конвертерных процессах. Особенности конвертерного процесса с продувкой кислородом через дно. Комбинированная продувка. Проблемы переработки скрапа в конвертерах.
Мартеновские печи, способ регенерации тепла отходящих газов братьев Сименсов.
6. Электрометаллургические процессы. История возникновения и перспективы развития электросталеплавильного производства.
Особенности получения низкоуглеродистых сталей в дуговой печи внепечными методами. Современные методы проведения восстановительного периода в основной печи. Раскисление. Выплавка стали в электродуговых печах с кислой футеровкой.
Физико-химические основы вакуумной плавки: раскислительная способность углерода, поведение неметаллических включений, дегазация, взаимодействие металла с футеровкой, раскисление, испарение.
Открытая и вакуумная индукционная плавка (ИП и ВИП). Поведение огнеупоров при ИП и ВИП. Технология плавки. Интенсификация технологического процесса при ИП и ВИП.
Вакуумный дуговой переплав (ВДП). Влияние электрического режима на процессы рафинирования. Строение жидкой ванны и динамика ее изменения. Структура металла при ВДП и пути управления ее формированием. Основные дефекты слитков ВДП и пути их предупреждения.
Электрошлаковый переплав (ЭШП). Состав шлаков при ЭШП. Механизм рафинирования металла от неметаллических включений.
Электронно-лучевой переплав (ЭЛП). Температурный режим. Особенности формирования слитка при ЭЛП.
Десульфурация стали в ковше: обработка синтетическими шлаками и продувка порошками. Сульфидная емкость шлаков. Механизм процессов десульфурации при продувке порошкообразными материалами. Управление процессами десульфурации. Варианты безокислительной дефосфорации стали.
Раскисление и дегазация стали в вакууме. Способы вакуумирования и их сравнительная эффективность. Вакуумное обезуглероживание. Влияние вакуумирования на качество стали. Понятие «чистая сталь».
Проблема непрерывных процессов производства стали. Технологические преимущества непрерывных процессов в сравнении с периодическими. Наиболее опробованные и перспективные варианты непрерывного сталеплавильного процесса. Комбинирование непрерывного сталеплавильного процесса с непрерывной прокаткой. Перспективы непрерывных сталеплавильных процессов.
7. Гидрометаллургия меди. Подготовка сырья к гидрометаллургической переработке. Химизм основных реакций выщелачивания. Практика кучного, бактериального и автоклавного выщелачивания.
8. Булатная сталь. Цементация и азотирование. Первобытные способа закалки стали. Тайна булата Аносова П.П.
9. История российской металлургии от Акинфия Демидова до плазмы.
10. Плазменная плавка и плазменно-дуговой переплав (ПДП). Особенности горения плазменной дуги. Взаимодействие металла с газами в условиях плазменной дуги. Легирование металла азотом. Плавка стали в плазменной печи с керамическим тиглем.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
ОПК-1
Способен решать задачи профессиональной деятельности, применяя методы моделирования, математического анализа, естественнонаучные и общеинженерные знания
ОПК-5
Способен решать научно-исследовательские задачи при осуществлении профессиональной деятельности с применением современных информационных технологий и прикладных аппаратно-программных средств
УК-1
Способен осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач
УК-11
Способен формировать нетерпимое отношение к проявлениям экстремизма, терроризма, коррупционному поведению и противодействовать им в профессиональной деятельности