Geum.ru

Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом

Вид материалаДиплом

Содержание


Примерная программа дисциплины
Процессы получения и обработки материалов
1. Цель дисциплины
2. Практические умения и навыки
3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)
4. Содержание учебной дисциплины
Процессы получения
Тугоплавкие металлы.
Литейное производство
Обработка металлов давлением
5. Примерный перечень лабораторных работ
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ










УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента

образовательных программ и стандартов

профессионального образования

_______________________ В.И..Кружалин

"_07_" ___июня__ 2002 г.
















ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ










ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ







Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки

дипломированных специалистов 651800 Физическое материаловедение

Специальность 070800 Физико-химия процессов и материалов





































Москва 2002 г.




1. Цель дисциплины

Сформировать знания об основных технологиях производства металлов и соединений, стадиях передела; о порошковой металлургии и производстве композитов; литейном производстве и получении монокристаллов; о средствах и задачах обеспечения качества металлопродукции. Научить основам обработки материалов давлением и резанием; получения неорганических неметаллических материалов.

2. Практические умения и навыки

Уметь проводить:

- расчеты процессов восстановительной и окислительной плавки, прямого получения металлов и процессов внепечного рафинирования, материального и энергетического балансов металлургических процессов и их эффективности;

- оценку уровня свойств; назначение и выбор исходных материалов, технологии получения изделий порошковой металлургии, нанокристаллических, аморфных металлов и сплавов, монокристаллов, металлических композиций и тугоплавких материалов;

- эксперименты по изучению металлургических процессов и определению основных физико-химических, физических и др. свойств металлов и сплавов;

- математическую обработку экспериментальных результатов с использованием ЭВМ;

- определять основные технические параметры способов обработки металлов давлением и применять их в процессе проектирования технологических режимов.

Научить работать с металлургическими установками, различными типами печей.




3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)




Табл.1




Вид учебной работы
Всего часов
Семестры

7
8

Общая трудоемкость
190
112
78

Аудиторные занятия
102
68
34

Лекции
51
34
17

Практические занятия (ПЗ)
17
17



Семинары (С)









Лабораторные работы (ЛР)
34
17
17

Самостоятельная работа
88
44
44

Курсовой проект (работа)









Расчетно-графическая работа









Реферат









Другие самостоятельные работы









Вид итогового контроля



экзамен
зачет




4. Содержание учебной дисциплины




4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.




Табл.2




№

Раздел дисциплины

Лекции
ПЗ
С
ЛР




Процессы получения

металлов, сплавов и соединений












1.
Классификация процессов в металлургических агрегатах, исходные материалы и их подготовка к переработке.

*









2.
Технологические схемы восстановительной плавки.
*
*



*

3.
Производство стали.
*
*



*

4.
Переплавные процессы и внепечные способы повышения качества стали.
*
*



*

5.
Разливка стали и процессы кристаллизации.
*
*






6.
Производство мелкокристаллических и аморфных сплавов.

*

*



*

7.
Производство ферросплавов.
*









8.
Металлургия меди и никеля.
*
*









Тугоплавкие металлы.

Порошковая металлургия












9.
Свойства тугоплавких металлов.
*
*



*

10.
Получение соединений тугоплавких металлов.
*
*






11.
Способы получения тугоплавких металлов из соединений.
*
*



*

12.
Получение компактных заготовок тугоплавких металлов.
*









13.
Производство порошков.
*
*



*

14.
Формование и спекание.
*
*



*




Литейное производство



*






15.
Технологический процесс изготовления отливок.
*
*






16.
Особенности производства отливок (деталей) из сплавов на основе цветных металлов.
*
*






17.
Изготовление методами литья заготовок из сплавов на основе тугоплавких металлов.
*
*









Обработка металлов давлением












18.
Общие сведения о металлах, их производство и обработка.
*
*






19.
Основные положения технологических процессов.
*






*

20.
Общие характеристики технологических процессов волочения и прессования, ковки и штамповки металлических изделий на машиностроительных заводах.

*







*




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




№

Наименование

1.
Восстановление железорудных материалов твердым углеродом.

2.
Изучение кинетики процессов обезуглероживания стали.

3.
Изучение процессов раскисления жидкого металла методом ЭДС с твердыми электролитами.

4.
Экспериментальное определение активности и параметров взаимодействия кислорода в жидком металле.

5.
Изучение кинетики восстановления нанокристаллических материалов

6.
Получение тугоплавких металлов из оксидов восстановлением углеродом.

7.
Плавка тугоплавких металлов.

8.
Получение порошка механическим измельчением.

9.
Изучение физических и технологических свойств порошков.

10.
Определение коэффициентов деформации при холодной прокатке (при условии постоянства объема прокатываемого металла).

11.
Определение соотношения между величинами пластической деформации металла в разных направлениях (в горизонтальной плоскости) при прессовании (на основе принципа наименьшего сопротивления).

12.
Исследование величины неравномерности деформации (по высоте полосы) при продольной прокатке металла на качество продукции.

13.
Исследование зависимости уширения металла от ширины полосы и величины обжатия при продольной прокатке.




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