Detail předmětu

Teorie metalurgických procesů

FSI-HPCAk. rok: 2019/2020

Předmět seznamuje studenty s fyzikálně chemickými základy metalurgických pochodů v míře umožňující vytváření matematických modelů těchto pochodů a jejich cílevědomé řízení. Odvození základních vztahů pro určování termodynamických aktivit a parciálních molárních volných entalpií složek roztavených slitin. Kriteriální funkce používané při modelování metalurgických pochodů na PC. Tvorba modelů reakcí uvnitř taveniny a na rozhraních tavenina-atmosféra, tavenina-žárovzdornina a tavenina-struska. Modelování vybraných pochodů v programovém prostředí Mathcad.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Ladislav Zemčík, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav strojírenské technologie (ÚST)

Výsledky učení předmětu

Předmět Teorie metalurgických procesů naučí studenty
analyzovat průběh případně rovnováhu konkrétních metalurgických
procesů pomocí matematických modelů. Studenti se naučí využívat
programového prostředí Mathcad k modelování základních
metalurgických pochodů.

Prerekvizity

Student musí mít znalosti z anorganické chemie (kvalitativní a kvantitativní stránka chemických reakcí a jejich energetika), z termomechaniky (1. zákon termodynamiky - teplo, práce, vnitřní energie, entalpie. 2. zák.termodynamiky – entropie), základů algoritmického myšlení a strukturovaného přístupu k řešení problémů a práce s PC pod operačním systémem Windows.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet: Podmínky udělení zápočtu: účast ve cvičeních.
Zkouška: Zkouška prověřuje znalost základních vztahů a zejména schopnost jejich aplikace. Zkouška je písemná a ústní

Učební cíle

Cílem předmětu Teorie metalurgických procesů je seznámit studenty s
termodynamickými základy metalurgických procesů tak, aby je byli schopni
aplikovat při vytváření matematických modelů těchto procesů s cílem
jejich cílevědomého řízení na základě predikce průběhu případně
rovnováhy.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na přednáškách je doporučená, účast na cvičeních je povinná.
Kontrolovanou výukou je účast na cvičení, presenci vede cvičící. V případě absencí cvičící zadá téma samostatné písemné práce.

Základní literatura

Hae-Geon Lee: Chemical Thermodynamics for Metals and Materials,1st ed. London: Imperial College Press. 1999
Moore,W.J.: Physical Chemistry, 4th ed. New Jersey: Prentice-Hall, Inc. 1972
Shamsuddin, M: Physical Chemistry of metallurgical Processes. Hoboken, New Jersey, USA: John Wiley & Sohns, 2016. (CS)
Turkdogan,E.T.: Fundamentals of Steelmaking, 1st ed. London: The Institute of Materials. 1996.

Doporučená literatura

Brdička,R., Dvořák,J.: Základy fysikální chemie. 2. vyd. Praha: Academia. 1977
Komorová,L., Imriš,I.: Termodynamika v hutníctve. 1. vyd. Bratislava: Alfa. 1989
Myslivec,T.: Fyzikálně chemické základy ocelářství. 2.vyd. Praha: SNTL. 1971

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-SLE , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor M-SLE , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Ladislav Zemčík, CSc.

Osnova

1.Rovnováha a termodynamická pravděpodobnost dějů.
2.Ideální roztok, Gibbsova energie složek.
3.Reálné roztoky, chemický potenciál složek.
4.Tlaky par složek reálných roztoků, aktivita složek.
5.Standardní stav čisté látky a 1% roztoku.
6.Van't Hoffova reakční izoterma.
7.Termická disociace sloučenin, disociační napětí.
8.Rozpouštění kyslíku v taveninách, dezoxidace.
9.Rozpouštění dusíku a vodíku v kovech, Sievertsův zákon.
10.Termodynamika a kinetika odplyňování.
11.Reakce mezi taveninou a žáruvzdorninami.
12.Molekulová a iontová teorie strusek.
13.Rozdělení kyslíku, fosforu a síry mezi struskou a taveninou.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D.

Osnova

1.Programové prostředí Mathcad, výpočty koncentrací.
2.Model Boudouardovy reakce, Boudouardův diagram.
3.Rozklad vápence, výpočet rozkladné teploty.
4.Analýza průběhu redoxních reakcí.
5.Výpočet tlaku par kovů, závislost na teplotě.
6.Výpočty aktivitních koeficientů ve vícesložkových slitinách.
7.Maximální rozpustnost kyslíku v železe.
8.Výpočet disociačního napětí oxidů.
9.Analýza roztoku kyslíku ve slitině Fe-Al.
10.Analýza rovnováhy uhlík - kyslík v oceli
11.Rozpouštění dusíku v Fe a oceli
12.Reakce mezi taveninou a žáruvzdorninami.
13.Rozdělení kyslíku mezi struskou a železem.