МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Автоматизация литейного производства»
2. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Введение
Предмет науки, задачи дисциплины. Классификация металлургических процессов. Понятие о металлургической системе и ее взаимодействующих фазах. Роль металлургических процессов плавки при появлении сплавов с заданными свойствами.
2.2. Основные законы термодинамики
Основные понятия. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие термодинамический процесс. Теплоемкость. Первый закон термодинамики. Тепловой эффект реакции – закон Гесса и Кирхгофа. Второй закон термодинамики. Энтропия. Свободная энергия. Химическое сродство веществ [1,с.9-35; 2, с.251-263]
2.3. Физико-химические основы металлургических процессов
Основные термодинамические понятия и процессы. Термодинамические потенциалы. Константы равновесия химических реакций. Активность и коэффициенты активности вещества. Определение активности компонентов в металлургических расплавах. Примеры расчета химических уравнений металлургических процессов.
Химическое сродство и прочность химических соединений. Изобарно-изотермический потенциал и упругость диссоциации как мера химического сродства веществ.
Химическое равновесие металлургических процессов. Закон действующих масс (константа равновесия). Принцип смещения равновесия (правило Ле-Шателье). Влияние изменения температуры, концентрации и внешнего давления на характер протекания физико-химических реакций в металлургии. Закон распределения и его применение к анализу металлургических процессов.
Кинетика металлургических процессов. Кинетика гомогенных и гетерогенных процессов. Кинетические и диффузионные области протекания металлургических реакций. Лимитирующее звено гетерогенного процесса и его выявление. Расчет скорости диффузии и химической реакции.
Образование и диссоциация карбонатов. Упругость диссоциации. Условия образования и диссоциации карбонатов. Влияние температуры на упругость диссоциации. Тепловой эффект образования карбонатов, определения карбонатов, определение температуры его разложения.
Образование и диссоциация окислов. Упругость диссоциации. Влияние парциального давления кислорода на упругость диссоциации окислов.[1,с.56-72; 2, с.268-273].
2.4. Строение и свойства фаз, участвующих в металлургических процессах.
Твердые фазы, жидкие шлаки, газовая фаза. Механизм процессов взаимодействия фаз при нагреве. Изменения в строении металлов при нагревании. Плавление кристалла. Строение жидкого металла. Дальний и ближний порядок. Тепловое движение атомов в жидкости.
Основные виды взаимодействия фаз при металлургических процессах плавки сплавов. Окисление элементов химсостава газовой фазой. Взаимодействие металла с углеродом. Взаимодействие расплава с футеровкой печи.
Характеристика процессов обработки литейных сплавов в жидком состоянии. Рафинирование, сущность и методы проведения. Дефосфорация и десульфурация железоуглеродистых сплавов. Раскисление металлов. Физико-химические основы процессов рафинирования.
Металлургические шлаки. Состав и свойства расплавленных шлаков. Функции шлаков. Основность шлаков. Процесс образования шлаков при плавке. [1,с.72-96, 97-134; 2, с.243-251, 273-283].
2.5. Теоретические основы плавки литейных сплавов.
Анализ процессов плавки. Классификация процессов плавки и методы их осуществления, параметры процессов плавки.
Основные характеристики сталеплавельных процессов. Основные этапы плавки стали. Окисление примесей. Условия дефосфорации стали. Окисление углерода, «кип» стали, удаление газов из жидкой стали. Десульфурация. Раскисление стали. Способы раскисления: осадочный, диффузионный, синтетическими шлаками.
Классификация процессов обработки литейных сплавов в жидком состоянии и методы их осуществления. Рафинирование, физико-химические основы процессов рафинирования.
Теория ваграночного процесса. Горение топлива, движение, температура и состав ваграночных газов. Образование шлаков. Науглероживание металла. [1,с.171-182, 298-317; 2, с.233-292, 311-325].