«УТВЕРЖДАЮ: Ректор _И.М. Головных 20_ г. № _ ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Направление подготовки 150400 Металлурия Профиль подготовки 150400.62 Металлургия цветных, редких и ...»

Курс «Применение микропроцессоров и моделирование в производстве тугоплавких металлов и кремния» является дисциплиной по выбору (согласно учебному плану как альтернатива курсу «Применение микропроцессоров и моделирование в производстве алюминия и магния»).

Цель: научить применять микропроцессорные управляющие вычислительные системы (микроконтроллеры) в производстве тугоплавких металлов и кремния.

Дать основные понятия, используемые при моделировании технологических процессов, научить использовать различные приемы моделирования при исследовании процессов, протекающих при получении тугоплавких металлов и кремния.

Задачи освоения дисциплины предусматривают приобретение студентами навыков и умения, которые позволят применять микропроцессорные устройства в конкретных металлургических операциях, представлять механизмы управления технологическими процессами, описывать их, анализировать технологические режимы и работу оборудования, иметь базовые знания по языкам программирования микроконтроллеров и уметь составлять простейшие программы, необходимые для программирования микропроцессоров, знать перспективные направления автоматизации и совершенствования технологических процессов, которые обеспечивают получение продуктов металлургической переработки с заданными характеристиками при минимальных трудовых и материальных затратах.

2. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):

- работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-12);

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

– использовать фундаментальные общеинженерные знания (ПК-1);

– сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПК-4);

– выявлять объекты для улучшения в технике и технологии (ПК-11);

– уметь выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов (ПК-22).

В результате освоения программы дисциплины обучающийся должен – применять теоретические знания в конкретной практической ситуации;

– применять микропроцессорные управляющие вычислительные системы (микроконтроллеры) в производстве тугоплавких металлов и кремния;

– выбирать язык программирования при написании программы для микропроцессоров, используемых в конкретных участках технологического процесса;

– применять структурно-логическую схему при решении управления технологическими процессами;

– правильно осуществлять выбор вспомогательных средств и необходимых компонентов при составлении структурной схемы АСУТП;

– анализировать полученный результат;

– применять основные понятия, законы и приемы моделирования технологических процессов при производстве тугоплавких металлов и кремния;

– применять приемы и методы решения конкретных задач по моделированию;

– использовать адекватный математический и термодинамический аппарат при решении задач моделирования, – о многогранном, конкретном объекте практики – технологических процессах получения тугоплавких металлах и карботермическом способе получения кремния – как объекте для моделирования;

– правила и приемы написания простейших программ на языках программирования низкого уровня;

– основы самостоятельного ориентирования в выборе микропроцессорных устройств с учетом специфики конкретного технологического процесса;

владеть:

- навыками правильного выбора микпроцессорного устройства для решения поставленных задачи при изучении карботермического получения кремния в руднотермических печах.

3. Основная структура дисциплины.

Самостоятельная работа (в том числе курсовое проектирование) Вид промежуточной аттестации (итогового контроля Экзамен по дисциплине), в том числе курсовое проектирование (36) 4. Содержание дисциплины.

4.1. Краткий перечень основных разделов и тем теоретической части дисциплины.

Введение. Место дисциплины в учебном плане при подготовке бакалавров, связь с другими фундаментальными науками.

1. Применение микропроцессоров.

1.1. Основы теории управления технологическими процессами.

1.2. Булевая алгебра.

1.3. Структура микропроцессора.

1.4. Программирование и моделирование микропроцессора.

2. Физико-химическое моделирование высокотемпературного процесса получения кремния в руднотермических печах.

4.2. Перечень рекомендуемых лабораторных работ.

Учебным планом данный вид занятий не предусмотрен.

4.3. Перечень рекомендуемых практических занятий.

1. Двоичные числа. Двоично-десятичные преобразования. Восьмеричная система счисления, действия над восьмеричными числами.

2. Изучение структуры 386 и 8086 процессоров.

3. Составление функциональной блок-схемы программы.

4. Шестнадцатеричные числа, действия с ними.

5. Написание программы на языке ассемблера.

6. Выбор параметров технологического процесса (производство кремния) на контроль, методы и средства для их измерения.

7. Виды датчиков, используемых для измерения основных параметров технологического процесса.

8. Архитектура микропроцессора.

9. Физико-химическое моделирование карботермического процесса с помощью программного комплекса «Селектор».

4.4. Перечень рекомендуемых видов самостоятельной работы.

1. Написание реферата (по предложенной тематике), имеющего целью самостоятельно приобретать новые знания при изучаемой дисциплине, используя современные информационные технологии (например, работая с информацией в глобальных компьютерных сетях Internet).

2. Подготовка к контролю знаний.

3. Самостоятельное изучение разделов дисциплины.

5. Образовательные технологии, применяемые для реализации программы.

При реализации программы применяются следующие образовательные технологии: слайд-лекции по разделам программы, тестирование, компьютерные обучающие программы, компакт-диски с информацией по тематике дисциплины.

6. Оценочные средства и технологии.

Одним из компонентов образовательной программы являются контрольноизмерительные материалы, предназначенные для самоконтроля, контроля знаний, умений, навыков и компетенций. Они могут использоваться для промежуточного и итогового тестирования.

1. Для текущего контроля успеваемости обучающихся предусмотрены контрольные вопросы для закрепления знаний, полученных по отдельным подразделам дисциплины.

2. Для промежуточного контроля знаний и умений предусмотрены тесты по разделам изучаемой дисциплины.

Пример КИМ 1.Выбрать правильный вариант ответа, переведя следующее десятичное число в Si шестнадцатеричное: 19910 = …16.

2.Выбрать правильный вариант ответа, переведя следующее двоичное число в десятичное:

3.Выбрать правильный вариант ответа, переведя следующее десятичное число в двоичное:

4.Выбрать правильный вариант ответа, преобразовав шестнадцатеричное число в двоичное:

5. Выбрать правильный вариант ответа, преобразовав следующее двоичное число в шестнадцатеричный код:

6.Выбрать правильный вариант ответа, преобразовав шестнадцатеричное число в десятичное:

3. Изучение дисциплины заканчивается итоговым контролем:

в 6 семестре – экзамен.

7. Рекомендуемое информационное обеспечение дисциплины.

Основная литература:

1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника: учеб.

для вузов. М.: Высш. школа, 2005. 789 с.

2. Немчинова Н.В., Клёц В.Э. Кремний: свойства, получение, применение:

учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 272 с.

3. Костров Б.В., Ручкин В.Н. Микропроцессорные системы : учеб. пособие.

М.: Десс, 2005. 208 с.

4. Нарышкин А.К. Цифровые устройства и микропроцессоры: учеб. пособие.

М.: Академия, 2006. 317 с.

5. Никаноров А.В. Моделирование процессов и объектов в металлургии:

учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 148 с.

6. Юров В.И. Assembler: учеб. пособие для вузов. СПб.и др.: Питер, 2004.

«ПРОИЗВОДСТВО АЛЮМИНИЯ И МАГНИЯ

И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ»

Направление подготовки: 150400 «Металлургия»

Профиль подготовки: «Металлургия цветных, редких и благородных Квалификация (степень) бакалавр 1. Цели и задачи освоения дисциплины.

Курс «Производство алюминия и магния и проектирование цехов» является дисциплиной по выбору (согласно учебному плану как альтернатива курсу «Производство тугоплавких металлов и кремния и проектирование цехов»).

Цель – научить студентов производить технико-экономический анализ аппаратурно-технологических схем получения алюминия и магния и производить сравнение и анализ показателей вновь разрабатываемых процессов и отдельных технологических переделов с показателями существующих. На базе знаний проблем комплексного использования сырья и создания безотходной технологии с минимальным расходом энергии и улучшением условий труда и сохранением окружающей среды обучить студентов основам проектирования цехов по производству алюминия и магния и умению показать возможность применения вновь разрабатываемых процессов.

Задачи освоения дисциплины – выполнять расчеты материальных, электрических и тепловых балансов электролизеров различного типа при выполнении курсовых проектов новых или реконструируемых аппаратов.

Выполнять расчеты по технико-экономической оценке различных научнотехнических достижений в области электрометаллургии алюминия, магния после предварительной проектной проработки элементов новизны в технологических схемах, конструктивных элементах металлургического агрегата (в дипломных проектах).

2. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):

– самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-4);

– оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ОК-13).

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

– использовать фундаментальные общеинженерные знания (ПК-1);

– сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПК-4);

– выявлять объекты для улучшения в технике и технологии (ПК-11);

- уметь использовать физико-математический аппарат длярешения задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-20);

– уметь выполнять элементы проектов (ПК-23);

– уметь обосновывать выбор оборудования для осуществления технологических процессов (ПК-25).

В результате освоения программы дисциплины обучающийся должен – выполнять чертежи деталей и элементов конструкций;

– выбирать рациональные способы производства алюминия, рассчитывать материальные балансы технологических процессов его производства;

– владеть навыками расчета и проектирования металлургических агрегатов различного технологического назначения, – о многогранном, конкретном объекте практики – электролизе расплавов:

историческую модель развития способа производства, химическую модель процессов в объекте, конкретные модели о физике процесса, электрохимических явлениях на электродах, экономическую модель процесса;

– основные проблемы производства алюминия и магния и, учитывая их существо, научиться инженерно правильно с учетом всех предметных сторон объекта проектировать как отдельный электролизер, так и серию и цех электролизного производства;

владеть:

- навыками металлургичсеких расчетов основного агрегата для получения алюминия – электролизера.

3. Основная структура дисциплины.

Самостоятельная работа (в том числе курсовое проектирование) Вид промежуточной аттестации (итого- Зачет, эквого контроля по дисциплине), в том замен, зачет Экзамен (27), 4. Содержание дисциплины.

4.1. Краткий перечень основных разделов и тем теоретической части дисциплины.

Введение. Место дисциплины в учебном плане при подготовке бакалавров, связь с другими фундаментальными науками.

1. Электрометаллургия алюминия.

1.1. Теория электролиза криолит-глиноземных расплавов.

1.1.1.Строение и свойства электролитов.

1.1.2. Теоретические основы получения алюминия электролитическим способом.

1.2. Виды анодов и технология их производства.

1.3. Технико-экономические показатели процесса электролиза в алюминиевых электролизерах различной конструкции.

1.3.1. Конструкция алюминиевых электролизеров.

1.3.2. Технология электролиза.

1.3.3. Массо- и теплоперенос в электролизерах.

1.3.4. Электролизный цех.

1.3.5. Технико-экономические показатели процесса электролиза.

1.4. Основы проектирования электролизного цеха.

1.5. Электротермия алюминиевых сплавов.

1.6. Вопросы экологии при производстве алюминия.

2. Металлургия магния.

4.2. Перечень рекомендуемых лабораторных работ.

1. Определение объемной, истинной плотности и пористости обожженных образцов анодной массы.

2. Определение зольности анодной массы.

3. Приготовление обожженного образца анодной массы и испытание его на прочность на раздавливание.

4. Сгущение криолита.

4.3. Перечень рекомендуемых практических занятий.

1. Изучение влияния добавок и примесей в электролит, химизм протекающих реакций.

2. Учебная компьютерная программа «Виртуальный электролизер».

3. Конструктивный и технологический расчет электролизера.

4. Электрический расчет электролизера.

5. Составление теплового баланса электролизера.

6. Балансовый метод определения выбросов фтора.

7. Автоматизированная обучающая система исследования процесса обжига катодов алюминиевых электролизеров.

4.4. Перечень рекомендуемых видов самостоятельной работы.

1. Написание реферата (по предложенной тематике), имеющего целью самостоятельно приобретать новые знания в рамках изучаемой дисциплины, используя современные информационные технологии (работая с информацией в глобальных компьютерных сетях, например, в поисковых системах сети Internet).

2. Подготовка к лабораторным работам и оформление результатов выполненной лабораторной работы в виде отчетов, в которых проведен анализ данных и сделаны выводы.

3. Подготовка к контролю знаний.

4. Самостоятельное изучение разделов дисциплины.

5. Выполнение курсового проекта по расчету основных параметров электролизеров различного типа и мощности.

6.Подготовка к зачету.

5. Образовательные технологии, применяемые для реализации программы.

При реализации программы применяются следующие образовательные технологии: слайд-лекции по разделам программы, разбор конкретных производственных ситуаций, лекции в интераквтиной форме («лекции-диалог»), компьютерные обучающие программы.

6. Оценочные средства и технологии.

Одним из компонентов образовательной программы являются контрольноизмерительные материалы, предназначенные для самоконтроля, контроля знаний, умений, навыков и компетенций. Они могут использоваться для промежуточного и итогового тестирования.

1. Для текущего контроля успеваемости обучающихся предусмотрены контрольные вопросы для закрепления знаний, полученных по отдельным подразделам дисциплины.

2. По итогам освоения разделов дисциплины осуществляется тестирование (тесты на воспроизведение; на выбор одного правильного ответа из трех предложенных альтернатив), пример приведен ниже.

Пример КИМ 1. К какой группе цветных металлов относится алюминий?

2.Стандартный электродный потенциал алюминия.

3. Содержание алюминия в земной коре составляет, %:

A) 49,3;

4. Год, в котором П.Эру и Ч.Холл разработали способ получения алюминия электролизом криолитоглиноземного расплава?

A) 1888;

5. Какое соединение в составе электролита оказывает существенное влияние на упругость паров?

6.Как изменяется плотность расплава электролита с повышеним температуры?

А) повышается; Б) понижается; В) не изменяется.

7.Криолитовое отношение кислых электролитов.