Государственное образовательное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

«Липецкий государственный технический университет»

Утверждаю

Директор института

Чупров В.Б.

«_»2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА И СТАЛИ»

Направление подготовки: 150400 Металлургия Профиль подготовки: металлургия чёрных металлов Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная г. Липецк – 2012 г.

1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины «Теория и практика внепечной обработки чугуна и стали» является формирование умений и навыков, необходимых при практическом применении знаний производства стали в основных сталеплавильных агрегатах, внепечной обработки стали всего технологического процесса получения качественной и высококачественной стали, а также формирование личности студента, развитие его интеллекта и умения логически мыслить при изучении технологических процессов и разработке ресурсосберегающих технологий.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Учебная дисциплина «Теория и практика внепечной обработки чугуна и стали» является вариативной частью профессионального цикла по выбору студента образовательной программы подготовки магистров по направлению 150400 «Металлургия».

Для успешного изучения дисциплины «Теория и практика внепечной обработки чугуна и стали» студенты должны освоить материал ряда дисциплин предшествующего периода обучения: «Металлургические технологии», «Материаловедение», «Теоретические основы сталеплавильных процессов», «Теория и технология производства стали 1», «Теория и технология производства стали 2» и «Теория металлургических процессов».

Изучение дисциплины обеспечит формирование у магистров профессионального подхода к решению технологических задач и владению основ производства высококачественной стали, являющейся основным конструкционных материалом, а также свободно владеть элементами разработки и осуществления технологических процессов получения готовой продукции (стали) при конвертерном переделе.

3. Компетенции студента, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины «Теория и практика внепечной обработки чугуна и стали» студент должен:

1) знать:

- основы производства высококачественной стали, являющейся основным конструкционных материалом;

- понятие стали, требования, предъявляемые современной промышленности к стали;

- способы улучшения качества стали внепечной обработкой;

- современные способы внепечной обработки чугуна и стали.

2) уметь:

- рассчитывать дутьевой режим конвертерной плавки;

- рассчитывать ферросплавы для конвертерного процессов;

- разработать современную энерго-ресурсосберегающую технологию производства высококачественных слитков;

- оценить инновационно-технологические риски при внедрении новых технологий;

- осуществлять поиск, анализ, синтез и делать представление информации по материалам и процессам конвертерного передела;

- составлять необходимую техническую документацию по технологическому процессу;

- оценить экономическую эффективность технологических процессов;

3) владеть:

- основной документацией, обеспечивающей технологический процесс;

- методиками расчеты основных процессов, происходящих в сталеплавильном агрегате и при дальнейшем конвертерном переделе;

- методами технико-экономического анализа технологического процесса.

- приемами разработки и осуществления технологических процессов получения металлов и сплавов;

- приемами разработки и осуществления мероприятий по защите окружающей среды от техногенных воздействий производства.

Приобретаемые компетенции Магистр должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):

- повышать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

- проявлять инициативу, брать на себя ответственность (ОК-2);

- формулировать цели и задачи исследований (ОК-4);

- самостоятельно приобретать новые знания и умения, в том числе в областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-6);

- владеть навыками формирования и аргументации собственных суждений и научной позиции (ОК-10).

Магистр должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

1) общепрофессиональными:

- уметь применять инновационные методы решения инженерных задач (ПК-1);

- уметь применять основные принципы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-3);

- уметь разрабатывать технико-экономическое обоснование инновационных решений в профессиональной деятельности (ПК-5);

производственно-технологическая:

- уметь управлять реальными технологическими процессами получения и обработки металлов (ПК-10);

- уметь проводить анализ технологических процессов для выбора путей, мер и средств управления качеством продукции (ПК-12);

- уметь анализировать полный технологический цикл получения и обработки материалов (ПК-13);

- уметь разрабатывать предложения по совершенствованию технологических процессов и оборудования (ПК-15);

организационно-управленческая:

- уметь разрабатывать предложения по повышению эффективности использования ресурсов (ПК-21);

научно-исследовательская:

- уметь на основе системного подхода строить модели для описания и прогнозирования явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ с оценкой пределов применимости полученных результатов (ПК-22);

- уметь разрабатывать технические задания на проектирование нестандартного оборудования, технологической оснастки, средств автоматизации процессов (ПК-29).

4. Структура и содержание дисциплины 4.1. Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, _180часов.

Курс 4.2. План практических занятий и промежуточного контроля Тема 1. Введение.

подготовка металлической шихты к плавке.

Практическая работа №1. Расчет снижения температуры металла аргоном.

процессах внепечной обработки стали.

Практическая работа оптимального температурного режима конвертерной плавки для условий внепечной обработки металла различного сортамента.

Тема 4. Легирование стали в ковше.

Тема 5. Обработка синтетическим Практическая работа №3. Расчет физикохимических обработке синтетическим Тема 6. Продувка инертными газами.

Практическая работа №4. Расчет основных параметров процесса инертными газами.

Тема 7. Продувка порошкообразными материалами.

Практическая работа процесса десульфурации порошкообразным силикокальцием на физической модели.

Практическая работа процессов вакуумирования стали в ковше.

металла со шлаком Способы отделения шлака от металла.

технологии высокого качества.

Практическая работа параметров реальных производственных Содержание и структура курса Модуль 1.

Предварительная подготовка металлической шихты к плавке. Внепечная обработка жидкого чугуна.

Модуль 2.

Взаимодействие металла со шлаком и футеровкой. Гидродинамика, тепло- и массообмен в процессах внепечной обработки стали.

Модуль 3.

Продувка металла инертными газами. Введение реагентов вглубь металла. Обработка стали жидкими и твердыми шлаковыми смесями.

Модуль 4.

Обработка металла вакуумом. Внепечная обработка стали на установках непрерывной разливки. Современные технологии получения стали высокого качества.

Темы практических занятий.

Тема 1. Введение.

Содержание курса. Современное состояние производства стали в Российской Федерации и за рубежом. Перспективы развития. Цели внедоменной обработки.

Тема 2. Предварительная подготовка металлической шихты к плавке.

Внепечная обработка исходной шихты. Задачи, методы. Внедоменная десульфурация чугуна. Внедоменная дефосфорация чугуна. Совместное проведение операций десульфурации и дефосфорации. Обработка чугуна магнием, известью, известняком, карбидом кальция, содой. Совместное проведение операций десиликонизации и дефосфорации. Пути повышения эффективности внепечного рафинирования чугуна. Экономия дефицитных материалов при внепечной обработке чугуна и решение экологических проблем.

Тема 3. Гидродинамика, тепло- и массообмен в процессах внепечной обработки стали.

Гидродинамика струи металла, вытекающего из сталеплавильного агрегата. Тепло и массообмен в ковше. Особенности раскисления металла в ковше при выпуске. Поведение газов в металле при сливе расплава в ковш.

Вторичное окисление расплава при выпуске и использование новых технологий, снижающих вторичное окисление металла при выпуске.

Внепечное регулирование температуры и химического состава стали.

Отсечка шлака. Охлаждение стали в ковше.

Тема 4. Легирование стали в ковше.

Способы раскисления. Технология осаждающего раскисления.

Науглероживание стали. Методы ввода ферросплавов в ковш. Угар элементов ферросплавов при раскислении. Совершенствование технологии раскисления. Защита окружающей среды при раскислении и легировании.

Продукты раскисления, их удаление.

Тема 5. Обработка металла синтетическим шлаком.

Оборудование и технология для выплавки синтетических шлаков.

Состав и физико-химические свойства шлаков. Выбор состава шлака.

Технология обработки металлического расплава синтетическими шлаками.

Химические реакции. Качество стали при обработке шлаками.

Тема 6. Продувка металла инертными газами.

Сущность. Схемы установок. Оборудование. Гидродинамические процессы, происхождящие при: продувке расплава газами. Режимы продувки: стали в ковше. Усреднение химического состава и температуры стали в ковше. Удаление газов и неметаллических включений из расплава.

Экология. Качество металла.

Тема 7. Продувка металла порошкообразными материалами.

Газы-носители и порошкообразные материалы. Схемы установок для ввода порошкообразных материалов. Гидродинамика при продувке металлических расплавов газопорошковыми смесями. Предварительное раскисление и науглероживание, десульфурация при вдувании порошкообразных материалов в металлический расплав. Технология ввода различных материалов и их смесей и жидкий металл: силикокадьдяя, РЗМ, магния, извести и. др. Ввод материалов в виде проволоки и пуль. Влияние вида материала и технологии ввода на качество металла.

Тема 8. Вакуумирование стали.

Теоретические основы обработки стали. Химические реакции. Способы внепечного вакуумирования: ковшевой, струйный, порционный, циркуляционный, при разливке. Вакуумирование металла в вакуумной камере в ковше. Порционное и циркуляционное вакуумирование. Схемы установок. Технология вакуумирования. Вакуумирование металла с его продувкой кислородом. Вакуум-шлаковая обработка. Обработка металлического расплава с использованием пульсирующего перемешивания.

Влияние технологических параметров обработки на качество металла.

Проведение процесса легирования металла и обезуглероживания на установках порционного вакуумирования. Качество металла.

Вакуумирование металла в процессе выплавки. Технологические схемы процесса.

Тема 9. Взаимодействие металла со шлаком и футеровкой. Способы отделения шлака от металла.

Методы отделения шлака от металла при выпуске из сталеплавильного агрегата. Отсечка шлака при разливке стали. Новые исследования в области защиты металла от окисления при выплавке, внепечной обработке и разливке. Технологические схемы.

Тема 10. Современные технологии получения стали высокого качества.

Технологические схемы. Огнеупоры. Обработка стали по способу АSЕА-SК Установки типа LF. Технологические приемы обработки жидкой стали на АКОСе. Подогрев металла /дуговой, индукционный/ в ковше.

Технологические приемы доводки жидкого расплава по химическому составу. Модифицирование неметаллических включений при внепечной обработке стали в ковше. Ковшевое рафинирование стали с индукционным нагревом и перемешиванием. Защита окружающей среды при внепечных способах обработки стали.

4.3. Индивидуальная работа Включает в себя консультации по выполнению практических заданий и подготовка практическим занятиям. Консультации по выполнению курсовой работы на тему: «Разработка ресурсо- и энергосберегающей технологии получения марки стали».

Работа с периодическими научно-техническими журналами «Сталь», «Известия ВУЗов», «Чёрная металлургия», реферативными журналами и др.

Ознакомление и проработка материалов научных конференций по вопросам внепечной обработки чугуна и стали.

4.4. Промежуточный контроль Промежуточный контроль успеваемости контингента студентов осуществляется посредством аттестации (1-я аттестация, в соответствии с Положением о балльно-рейтинговой системе) на основании проведения тестирования по соответствующим темам курса дисциплины, осуществляемых во время проведения коллоквиумов на практических занятиях:

1) тест №1 – Модуль 1. Предварительная подготовка металлической шихты к плавке. Внепечная обработка жидкого чугуна;

2) тест №2 - Модуль 2. Взаимодействие металла со шлаком и футеровкой. Гидродинамика, тепло- и массообмен в процессах внепечной обработки стали;

3) тест №3 – Модуль 3. Продувка металла инертными газами. Введение реагентов вглубь металла. Обработка стали жидкими и твердыми шлаковыми смесями;

4) тест №4 – Модуль 4. Обработка металла вакуумом. Внепечная обработка стали на установках непрерывной разливки. Современные технологии получения стали высокого качества.

4.5. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа студентов (СРС) включает:

- изучение и конспектирование литературы в соответствии с программой курса;

- подготовку к практическим занятиям в соответствии с программой курса;

- самостоятельное изучение некоторых разделов дисциплины, например, новые исследования в области рафинирования стали в ковше шлаками, отсечка шлака в электродуговых и мартеновских печах, специальные методы воздействия на жидкий металл в промежуточном ковше и кристаллизаторе;

- выполнение задания на тему: «Разработка ресурсо- и энергосберегающей технологии получения марки стали» по индивидуальному варианту;

- работу с Internet -источниками;

- подготовку к текущему контролю, проводимому в течение семестра;

- подготовку к экзамену.

Все формы самостоятельной работы студентов обеспечиваются наличием вычислительной техники компьютерного класса кафедры «Металлургия» с Internet-подключением и лицензионным программным обеспечением, а также учебно-методической и справочной литературой по изучаемой дисциплине. Для обеспечения выполнения студентами самостоятельного изучения теоретических вопросов предложена рекомендуемая литература и перечень источников в сети Internet.

При изучении дисциплины используются активные методы привлечения студентов к самостоятельной творческой деятельности. Элементы творчества являются обязательными при выполнении практических работ и при работе на лекциях. При подготовке к практическим, лабораторным работам и лекциям студенты используют справочную и периодическую литературу по соответствующей тематике раздела дисциплины.

Задание на курсовую работу включает следующие технологические расчёты:

- расчёт процесса внепечной обработки жидкого чугуна, процессов выплавки, раскисления и легирования металла, внепечной обработки в сталеразливочном ковше и при разливке на МНЛЗ;

разработку технологической документации (технологической карты) на производство заданной марки тали.

5. Образовательные технологии Основная часть лекционного материала оформлена в виде презентаций с использованием стандартной программы PowerPoint, входящий в пакет MsOffice. Лекционный материал раздается на практических занятиях в помощь к практическому материалу. Около 50% времени практических занятий проводятся с применением информационно-коммуникационных технологий, направленных на формирование и развитие презентационных, коммуникационных, аналитических и экспертных навыков.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов Текущий контроль проводится на практических занятиях с целью определения качества усвоения материала и части дисциплины, предназначенной для самостоятельного изучения. Наиболее эффективным является его проведение по окончании изучения очередной учебной темы с использованием фонда тестовых заданий для текущего контроля.

Пример тестового задания №1 для текущего контроля знаний 1.Какими способами производят отсечку шлака из конвертера?

газодинамической полировкой чистым кипением 2. Продувку силикокальцием осуществляют с целью….

десульфурации металла окисление металла рефосфорации металла подогрева лома Семестровый контроль по итогам освоения дисциплины – экзамен (по билетам).

Пример основных вопросов и задач к экзамену в билетах:

1. Чем отличается порционное от циркуляционного вакуумирования?

2. В чем заключается обработка на установке печь-ковш?

3. Вакуумирование металла с его продувкой кислородом.

4. Особенности раскисления металла в ковше при выпуске.

1. Внедоменная дефосфорация чугуна.

2. Агрегаты для комплексной внепечной обработки стали.

3. Методы ввода ферросплавов в ковш.

4. Модифицирование неметаллических включений при внепечной обработке стали в ковше.

Распределение баллов текущего контроля по видам учебных работ представлено в таблице:

Выполнение курсовой работы по индивидуальному Итого - итоговая аттестация (работа в семестре) Допуском к экзамену служит успешная работа студента в семестре ( и более баллов), а именно, выполнение всех заданий на практических работах и защита курсовой работы, выполненной по индивидуальному варианту.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение данной дисциплины (модуля) а) основная литература:

1. Дюдкин Д.А. Производство стали. Том 1 / Дюдкин Д.А., Кисиленко В.В – М.: «Теплотехник», 2008 г. – 527 с.

2. В.И. Явойский, ред., Металлургия Стали. – М.: Металлургия, 1983 г., 378с.

3. В.А. Кудрин, Металлургия стали – М.: Металлургия, 1989 г., 559с.

4. А.М. Бигеев, Металлургия стали - М.: Металлургия, 1989 г., 430с.

5. В.Г.Воскобойников, В.А.Кудрин, А.И.Якушев. Общая металлургия, М.: Металлургия,1985.

6. В.А.Кудрин. Металлургия стали. М.: Металлургия,1992.

7. Воинов, А.Г.Шалимов и др. Рафинирование стали синтетическим шлаком:М., Металлургия, 1970.

8. Внепечная обработка стали: Учебник/Д.Я.Поволоцкий, В.А. Кудрин, А.Ф.Вишкарев-М.: МИСИС, 1995.

9. Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. М.: том 2.

Раскисление и вакуумная обработка стали. Основы и технология ковшевой металлургии, 1984г.

б) дополнительная литература:

1. Дюдкин Д.А. Производство стали. Том 2 / Дюдкин Д.А., Кисиленко В.В – М.: «Теплотехник», 2008 г. – 401 с.

2. С.В. Колпаков, Р.В. Старов и др., Технология производства стали в современных конвертерных цехах М.: Машиностроение, 1991 г., 463с.

3. В.В. Поляков Ресурсосбережение в черной металлургии М.:

Машиностроение, 1993 г., 320с.

4. Соколов Г.А. Внепечное рафинирование стали—М.,Металлургия, 1977.

5. М.Ф. Сидоренко. Теория и практика продувки металла порошками.

М.: Металлургия,1978г.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

- steeluniversity.org;

- elibrary.ru;

- academic.ru;

- emchezgia.ru.

8. Материально-техническое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) Для реализации образовательного процесса по дисциплине используются мультимедийные лекционные аудитории. Лекционные занятия проводятся с использованием мультимедийных средств, в том числе, комплектов слайдов в формате презентации темы дисциплины.

Кафедра располагает компьютерным классом с современным программным обеспечением, локальной вычислительной сетью и доступом в Internet для работы с Web-ресурсами по изучаемой дисциплине. Научнотехническая библиотека ЛГГУ располагает обширным фондом научнотехнической литературы по данной дисциплине.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО магистратуры по направлению «Металлургия» и профилю подготовки «Металлургия чёрных металлов».

Автор: доц., к.т.н. Роготовский А.Н._ Программа одобрена на заседании кафедры металлургии «_»_2012 г., протокол №_ Председатель ОПН (ОПС): к.т.н. Чупров В.Б. «»2012 г.