Detail předmětu

Teorie metalurgických procesů

FSI-HPCAk. rok: 2025/2026

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 chemických reakcí uvnitř taveniny a na rozhraních tavenina-atmosféra, tavenina-žárovzdornina a tavenina-struska. Modelování vybraných metalurgických pochodů v programovém prostředí Mathcad.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav strojírenské technologie (ÚST)

Vstupní znalosti

Student musí mít znalosti z anorganické chemie (kvalitativní a kvantitativní stránka chemických reakcí a jejich energetika), základů algoritmického myšlení a strukturovaného přístupu k řešení problémů a práce s PC pod operačním systémem Windows. V rámci předmětu budou shrnuty základy  termomechaniky (1. zákon termodynamiky - teplo, práce, vnitřní energie, entalpie. 2. zák.termodynamiky- entropie) nezbytné pro pochopení podstaty fyzikálně-chemických výpočtů v metalurgii.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zápočet: Podmínky udělení zápočtu: účast ve cvičeních.
Zkouška: Zkouška prověřuje znalost základních vztahů a zejména schopnost jejich aplikace. Zkouška je písemná (příprava) a ústní.
Účast na přednáškách je doporučená, účast na cvičeních je povinná.
Kontrolovanou výukou je účast na cvičení a v případě opakovaných absencí cvičící zadá téma samostatné písemné práce.

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.

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.

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
Seetharaman, S. et al.: Fundamentals of metallurgy,1st ed. Cambridge : Woodhead Publishing Limitid, 2005
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 N-SLE-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D.

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.