Geum.ru

Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом

Вид материалаДиплом

Содержание


1. Цель дисциплины
2. Практические умения и навыки
3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)
4. Содержание учебной дисциплины
Раздел 7. Энерго- и ресурсосбережение при производстве стали.
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


__________________ Л.С.Гребнев

"_27_" ___ноября__ 2001 г.


ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ


Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки

дипломированных специалистов 651300 Металлургия

Специальность 110100 Металлургия черных металлов


Москва 2001 г.

1. Цель дисциплины

Научить теоретическим и технологическим основам современных рациональных методов производства стали: выплавка, внепечная обработка и разливка


2. Практические умения и навыки

Научить проводить основные физико-химические расчеты, связанные с выплавкой и внепечной обработкой стали; рассчитывать материальные и тепловые балансы сталеплавильных процессов и процессов внепечной обработки стали; рассчитывать основные технологические и конструктивные параметры установок непрерывной разливки стали.


3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)


Табл. 1


Вид учебной работы
Всего
Семестры




часов
7
8

Общая трудоемкость
280
129
151

Аудиторные занятия
136
59
77

Лекции
85
34
51

Практические занятия (ПЗ)
17
8
9

Лабораторные работы (ЛР)
34
17
17

Самостоятельная работа
144
70
74

Курсовой проект (работа)
*
*
*

Вид итогового контроля



зачет
экзамен



4. Содержание учебной дисциплины


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий


Табл. 2


№
Раздел дисциплины
Лекции
ПЗ
ЛР

1
Основы теории сталеплавильных процессов
*
*
*

2
Производство стали в кислородных конвертерах
*
*
*

3
Производство стали в мартеновских печах
*
*
*

4
Теория и технология внепечной обработки стали
*
*
*

5
Разливка стали
*
*
*

6
Энерго- и ресурсосбережение при производстве стали
*
*




4.2. Содержание лекционного курса


Раздел 1.Основы теории сталеплавильных процессов

1.1. Сталь – основной конструкционный материал современности. Состояние сталеплавильного производства в России и в мире, его экологические проблемы. Классификация сталей, их эксплуатационные и потребительские свойства.

1.2. Структура современных металлургических комплексов - интегрированные и мини-заводы. Объемы производства стали по регионам и видам сталеплавильных переделов. Сравнение обобщенных технико-экономических показателей различных видов переделов.

1.3. Основные положения термодинамики процессов. Константы равновесия. Направление и полнота протекания реакций. Основные стадии процессов, скорости протекания химических реакций. Влияние температуры на состояние равновесия и скорости химических реакций.

1.4. Строение и свойства сталеплавильных шлаков. Основность и окислительная способность шлаков.

1.5. Основные реакции сталеплавильных процессов. Реакция обезуглероживания, её роль в процессах тепло- и массопереноса в сталеплавильных процессах. Окисление марганца, кремния. Процессы десульфурации и дефосфорации в сталеплавильных агрегатах.

1.6. Ресурсо- и энергоемкость различных сталеплавильных процессов, направления по их понижению.


Раздел 2. Производство стали в кислородных конвертерах

2.1.Сущность кислородно-конвертерного способа производства стали. Технологическая схема. Характер процесса и устройство конвертера.

2.2.Шихтовые материалы и их подготовка. Способы предварительной десульфурации, десиликонизации и дефосфорации чугуна. Альтернативные шихтовые материалы. Флюсы.

2.3.Особенности взаимодействия кислородной струи с металлической ванной.

2.4.Варианты кислородно-конвертерного процесса. Конструкции конвертеров и фурм. Огнеупоры.

2.5.Термодинамика и кинетика окисления железа и его примесей (углерода, марганца, кремния, фосфора, серы).

2.6.Поведение примесей по ходу процесса. Получение сталей с ультранизким содержанием углерода.

2.7Тепловой и материальный баланс процесса. Способы охлаждения ванны и повышения доли лома в шихте.

2.8.Контроль и управление процессом.

2.9.Поведение водорода и азота по ходу плавки. Способы снижения их содержания.

2.10.Передел фосфористых, ванадиевых, высоко- и низкомарганцовистых чугунов. АОД-процесс.

2.11.Кислород в металле и шлаке. Факторы, определяющие его содержание. Минимизация окисленности стали в конце продувки. Раскисление металла.

2.12.Очистка и утилизация отходящих газов. Рециркуляция и утилизация побочных продуктов плавки. Проблемы и пути развития конвертерной плавки.

Раздел 3. Производство стали в мартеновских печах

3.11Сущность мартеновского процесса и его варианты. Схема мартеновской печи, элементы ее конструкции. Огнеупорные материалы.

3.12.Шихтовые материалы. Периоды плавки. Теплотехнический период.

3.13.Изменение состава металла, шлака и температуры металла по ходу плавки. Особенности процесса при использовании кислорода. Плавка в двух-ванных агрегатах.

3.14.Материальный и тепловой баланс мартеновской плавки.

3.15.Производство качественных сталей в подовых сталеплавильных агрегатах с пламенным нагревом.

Раздел 4. Теория и технология внепечной обработки стали

4.1.Классификация методов внепечной обработки.

Раскисление стали в ковше. Способы раскисления. Раскисление проволокой. Угар элементов.

4.2. Легирование стали в ковше. Физико-химические и теплотехнические особенности легирования. Особенности использования высокоактивных элементов.

4.3.Способы перемешивания жидкого металла, усреднение его температуры и состава. Продувка металла инертными газами, гидродинамика ванны, технология продувки и оборудование. Индукционное и пульсационное перемешивание.

4.4.Теоретические и технологические возможности рафинирования и дегазации металла при продувке расплава инертными газами.

4.5.Обработка стали шлаками и порошкообразными материалами. Гидродинамика ванны при вдувании порошков. Подготовка порошков и способы их введения в металл.

4.6.Глубокое раскисление, десульфурация и дефосфорация стали при продувке металла порошкообразными реагентами. Проблемы восстановительной дефосфорации.

4.7.Обработка жидкой стали в вакууме. Удаление кислорода, водорода и азота. Удаление неметаллических включений. Изменение температуры в ходе внепечной обработки.

4.8Технологические варианты и оборудование для вакуумирования жидкого металла (обработка в ковше, в струе, в потоке, процессы RH, DH, VOD, VODC, VOD-PB).

4.9.Технология и агрегаты комплексной обработки стали (печь-ковш, АКОС, LF, VAD и др.).

4.10.Глубокое обезуглероживание сталей и высоколегированных расплавов во внепечных агрегатах (АКР, ВКР, CLU и др.). Теоретические и технологические особенности.

4.11.Промежуточный ковш - финишный агрегат внепечной обработки стали. Повышение качества металла и технико-экономических показателей производства за счет внепечной обработки. Использование отработанных шлаков и шламов.

4.12.Взаимодействие металла с атмосферой и шлаками в процессе выплавки и разливки. Способы предотвращения загрязнения металла.

4.13.Теоретические и технологические принципы высокоэффективной комплексной подготовки стали к разливке и кристаллизации с целью повышения эксплуатационных характеристик готовой металлопродукции.

Раздел 5. Разливка стали

5.1.Теоретические основы кристаллизации слитка

5.2.Образование и рост кристаллов. Термическое и концентрационное переохлаждение. Типы структур. Дендритная структура. Связь процессов кристаллизации с условиями теплообмена.

5.3.Ликвация и сегрегация примесей. Модели сегрегации. Усадочные явления. Классификация сталей по степени окисленности.

5.4.Механизм затвердевания разового слитка. Теплообмен в системе “слиток-изложница”.

5.5.Особенности строения слитков кипящей, спокойной и полуспокойной стали.

5.6.Особенности кристаллизации легированных и высоколегированных сталей и сплавов. Дефекты слитков этих сталей и сплавов.

5.7.Разливка высоколегированных сталей и сплавов в изложницы. Способы разливки. Управление температурой и скоростью разливки. Методы улучшения поверхности слитка и снижения головной обрези.

5.8.Сущность непрерывной разливки стали (НРС). Схема процесса. Основное оборудование установок НРС (УНРС). Классификация УНРС. Компановка УНРС. Принципы работы отдельных узлов.

5.9.Промежуточный ковш. Устройство кристаллизаторов и их тепловая работа. Зона вторичного охлаждения (размер и геометрия технологической оси, базовый радиус, точки разгиба, тепловая работа зоны).

5.10.Технология непрерывной разливки. Температурный режим. Скорость вытяжки слитка. Защита от вторичного окисления. Шлаковые смеси.

5.11.Особенности затвердевания непрерывного слитка. Основные дефекты слитков (заготовок) различных типов сталей. Пути борьбы с ними.

5.12.Комплексная технология выплавки, внепечной обработки и разливки автоматной, трубной, электротехнической, шарикоподшипниковой и коррозиостойкой сталей.

5.13.Направления развития непрерывной разливки стали в области конструкций установок и технологии разливки.

Раздел 6. Литейно-прокатные модули

6.1. УНРС без скольжения слитка в кристаллизаторе – двухвалковые, барабанного типа, роторные и барабанно-ленточные. Получение аморфных сплавов, их свойства.

6.2. Литейно-прокатные модули. Производство листовой горячекатаной стали. Принцип создания, основные элементы – УНРС, печь для выравнивания температуры металла, прокатный стан. Процесс CSP (Compact Strip Production) фирмы Шлеман-Зимаг (SMS), его конструктивные и технологические особенности. Процесс ISP (In-line Strip Production) фирмы Маннесман-Демаг. Процесс QSP (Quality Strip Production) фирмы "Sumitomo Metal Industries".

6.3. Сортамент производимой тонколистовой горячекатаной продукции  (толщина и ширина листа). Рынок листовой продукции. Группы перерабатываемых сталей и качество поверхности листа.

6.4. Особенности конструкций и оборудования УНРС для отливки тонких слябов, используемые огнеупоры, изменение температуры сердцевины и поверхности заготовок. Использование эффекта электромагнитного торможения струи в кристаллизаторе.


Раздел 7. Энерго- и ресурсосбережение при производстве стали.

Качество продукции

Сопоставление и оценка различных способов производства стали с этих позиций с учетом решения задач защиты окружающей среды.


5. Примерный перечень лабораторных работ


№
Наименование

1
Холодное моделирование взаимодействия кислородной струи с ванной металла

2
Горячее моделирование кислородно-конвертерной плавки

3
Математическое моделирование кислородно-конвертерной плавки

4
Контроль окисленности металла.

5
Управление процессом доводки плавки в мартеновской печи

6
Раскислительная способность элементов

7
Математическое моделирование раскисления стали порошками

8
Холодное моделирование циркуляционного вакуумирования

9
Поведение азота в легированных расплавах

10
Поведение неметаллических включений при плавке и внепечной обработке стали

11
Строение слитка спокойной стали

12
Химическая неоднородность слитка

13
Моделирование непрерывной разливки стали


6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
  1. Металлургия стали. Под ред. Явойского В.И. и Кряковского Ю.В. М.: Металлургия, 1983.-329 с.
  2. Кудрин В.А. Металлургия стали. М.: Металлургия, 1989.- 559 с.
  3. Григорьев В.П., Нечкин Ю.М., Егоров А.В., Никольский Л.Е. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. М.: “МИСиС”, 1995.-512 с.
  4. Поволоцкий Д.Я., Кудрин В.А., Вишкарев А.Ф. Внепечная обработка стали. М.: “МИСиС”, 1995.-256 с.
  5. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М., Общая металлургия. М. Металлургия, 1998, 768 с.
  6. Технология производства стали в современных конвертерных цехах. Под редакцией Колпакова С.В. М., Машиностроение, 1991, 457 с.


6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Расчетные, обучающие и контролирующие компьютерные программы для практических и лабораторных занятий.


7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

1. Компьютерный класс.

2. Специализированная лаборатория с установками для лабораторного практикума.


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО по направлению 651300 Металлургия


Программа составлена на основе рабочей программы МИСиС (ТУ) по данной дисциплине.


Программа одобрена на заседании Совета УМО по образованию в области металлургии от 21 ноября 2001 года, протокол № 39.


Зам. председателя Совета УМО В.П.Соловьев