Огнеупорные материалы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГТУ «МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ»
"Утверждаю"
Председатель НМСП «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей»
И.А. Прибытков
"____" ______________ 2007 г.
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Теплофизические свойства огнеупорных и теплоизоляционных
материалов»
для подготовки бакалавров техники и технологии по направлению
"Металлургия"
профиль
«Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей»
Москва 2007
Аннотация
Дисциплина предназначена для подготовки бакалавров. Направленность дисциплины практико-ориентированная. Дисциплина непосредственно связана с профессиональной подготовкой, полученные студентами знания используются при прохождении
инженерной практики. Дисциплина представляет собой единое целое и не разбивается на
самостоятельные части.
Курс «Теплофизические свойства огнеупорных и теплоизоляционных материалов»
является неотъемлемой частью основной образовательной программы подготовки бакалавра по профилю «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей».
2
1. Цель обучения
Научить выделять основные свойства теплоизоляционных и огнеупорных материалов, формализовать условия службы огнеупоров в различных агрегатах, аргументировано
выбирать огнеупоры и теплоизоляторы, выявлять причины выхода огнеупоров из строя.
2. Приобретаемые умения и навыки на основе полученных знаний
для формирования частных компетентностей и свойств личности:
умения:
-использовать данные о стандартных свойствах огнеупорных и теплоизоляционных материалах для их сравнительной оценки (Л. № 4-15; ПЗ № 3,4,6,7) ОПК-2; ИК-5;
-применять полученные знания для аргументированного выбора теплоизоляционных и
огнеупорных материалов в тех или иных металлургических агрегатах (Л. №16-26;
ПЗ № 2-6) ИД-1,3; ОПК-4;СПК-3;
-описывать условия службы огнеупорных материалов в металлургических агрегатах конечным набором формализуемых признаков (Л. № 16-26; ПЗ № 8) ИД-1,3; ОПК-4;СПК-3;
-обосновывать зависимость между структурой и химическим составом огнеупорных материалов с одной стороны и их свойствами с другой стороны. (Л. № 1-3; ПЗ № 3)
ИД-1; ИД-3;ОПК-9;
навыки:
- самостоятельной работы с литературой (в том числе периодической, патентной и интернет-публикациями) для поиска информации о новых разработках в области технологии
огнеупоров и их применения (ДЗ №1,2,3)ЛС-3,6;ИД-6; ИК-5,6; СПК-3;
- решения теоретических и практических типовых и системных задач, связанных с профессиональной деятельностью– проектированием печей (ПЗ № 8) ИД-1,3; ОПК-4;СПК-3;
-логического творческого и системного мышления (ПЗ№3-8) ИД-1,2,3;ИК-1;
- обосновывать принятие решения и делать выбор в альтернативных ситуациях (ПЗ №7,8);
- проведения испытаний огнеупорных материалов и измерения их характеристик (ПЗ
№1,2) ИК-3; ОПК-5;
- визуального определения огнеупорных и теплоизоляционных материалов (ПЗ №1-2,4-6)
ИК-5;
.
3
3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)
Табл. 1
Вид учебной
Зачетных единиц Всего часов
Часы в семестрах
работы
7
Общая трудоем-
4,53
136
136
2,23
67
67
1,70
51
51
16
16
69
69
кость
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
0,53
Самостоятельная
работа
Вид итогового
2,3
Экзамен
контроля
4
4. Содержание учебной дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
Табл. 2
№
Раздел дисциплины
1
Свойства и служба огнеупорных материалов
2
Кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупорные
Лекции
ПЗ
6
2
материалы
3
2
6
Магнезиальные, магнезиальношпинелидные и цир-
2
конистые огнеупорные материалы
6
4
Неоксидные огнеупорные материалы
4
2
5
Теплоизоляционные материалы
4
2
6
Неформованные огнеупорные материалы
4
2
7
Примеры применения огнеупорных материалов в
14
2
8
2
аглодоменном производстве и плавильных печах
черной металлургии
8
Примеры применения огнеупорных материалов в
нагревательных печах, плавильных печах цветной
металлургии и неметаллургических печах
4.2. Содержание лекционного курса
Семестр 7
Огнеупорные материалы
(51 час)
Раздел 1. Свойства и служба огнеупорных материалов
(6 часов) /1а, 2а,3а, 1б, 3б/
1.1. Классификация огнеупорных материалов. Принципиальная схема производства огнеупоров. Свойства огнеупорных материалов. Рабочие свойства огнеупорных материалов. Огнеупорность. Сопротивление абляции. Деформация под нагрузкой при высоких температурах.
1.2. Механические свойства огнеупорных материалов при высокой температуре. Ползучесть (крип). Ударная вязкость. Постоянство объема. Прочность. Пористость.
Сопротивление истиранию. Термостойкость. Шлакоустойчивость.
5
1.3. Служба огнеупорных материалов. Устойчивость к разрушающему воздействию газов. Газопроницаемость. Физические свойства огнеупоров. Плотность. Теплоемкость. Термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР). Эффективная теплопроводность. Электропроводность. Растрескивание. Металлизация огнеупоров.
Раздел 2. Кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупорные материалы
(6 часов) /1а, 2а, 3а, 1б, 3б/
2.1. Кремнеземистые огнеупорные материалы. Кремнеземистое сырье. Основы
технологии динаса. Свойства динаса. Область применения динаса. Кварцевое стекло. Технология кварцевого стекла. Свойства кварцевого стекла. Область применения кварцевого
стекла.
2.2. Алюмосиликатные огнеупорные материалы. Шамотные и полукислые огнеупоры. Сырье. Основы технологии. Свойства. Область применения.
2.3. Высокоглиноземистые огнеупорные материалы. Сырье. Основы технологии
прессованных спеченных изделий. Свойства прессованных спеченных изделий. Область
применения прессованных спеченных изделий. Основы технологии плавленолитых изделий. Область применения плавленолитых изделий. Основы технологи шликернолитых изделий. Свойства шликернолитых изделий. Область применения шликернолитых изделий.
Лейкосапфир.
Раздел 3. Магнезиальные, магнезиальношпинелидные и цирконистые огнеупорные материалы
(6 часов) /1а, 2а, 3а, 1б, 3б/
3.1. Периклазовые и известковопериклазовые огнеупоры. Периклазовые огнеупоры. Периклазовое сырье. Технология пластичнопрессованных спеченных периклазовых огнеупоров. Свойства пластичнопрессованных спеченных периклазовых огнеупоров.
Область применения пластичнопрессованных спеченных периклазовых изделий Технология плавленого периклаза. Свойства и применение плавленого периклаза. Известковопериклазовые огнеупоры Известковопериклазовое сырье. Свойства известковопериклазовых
огнеупоров. Периклазоуглеродистые огнеупоры Основы технологии периклазоуглеродистых огнеупоров Область применения.
3.2. Периклазошпинелидные огнеупорные материалы. Определение шпинелидных соединений. Хромсодержащие огнеупоры Сырье для производства хромсодержащих огнеупоров Технология периклазохромитовых и хромитопериклазовых огнеупоров.
Свойства периклазохромитовых и хромитопериклазовых огнеупоров. Применение пери6
клазохромитовых и хромитопериклазовых огнеупоров. Хромитовые огнеупоры. Магнезиальносиликатные огнеупоры. Форстерит. Форстеритовое сырье. Технология форстеритовых огнеупоров. Свойства форстеритовых огнеупоров. Область применения форстеритовых огнеупоров. Периклазофорстеритовые изделия.
3.3. Шпинельные огнеупоры. Цирконистые огнеупоры. Благородная шпинель
Основы технологии шпинели. Свойства шпинельных огнеупоров. Цирконистые огнеупорные материалы. Бадделеитовые (циркониевые) огнеупоры Бадделеитовое сырье. Технология бадделеитовых огнеупоров. Свойства бадделеитовых огнеупоров. Применение бадделеитовых огнеупоров. Цирконовые огнеупоры Технология циркона. Свойства цирконовых
огнеупоров. Бадделеитокорундовые огнеупоры Применение бадделеитокорундовых огнеупоров.
Раздел 4. Неоксидные огнеупорные материалы
(4 часа)
/1а, 2а, 3б/
4.1. Карбидкремниевые огнеупоры. Свойства и синтез карборунда. Основы технологии карборундовых изделий. Основы технологии карборундовых изделий. Связь технологии и свойств карборундовых изделий. Область применения карбидкремниевых огнеупоров.
4.2. Углеродистые огнеупорные материалы. Структура и свойства углерода.
Связь технологии и свойств углеродистых материалов. Углеродсодержащие огнеупоры.
Раздел 5. Теплоизоляционные материалы.
(4 часа)
/1а, 2а, 3б/
5.1. Ячеистые теплоизоляционные материалы. Естественные ячеистые теплоизоляторы. Диатомит. Технология и свойства диатомита. Область применения диатомита.
Вермикулит. Свойства и применение вермикулита. Искусственные ячеистые теплоизоляционные материалы. Основы технологии шамота-лекговеса. Свойства шамотных легковесных изделий. Высокоогнеупорные легковесные изделия. Подбор и применение ячеистых теплоизоляционных материалов.
5.2. Волокнистые теплоизоляционные материалы. Естественный волокнистый
теплоизолятор асбест. Свойства асбеста. Область применения асбеста. Искусственные волокнистые теплоизоляторы. Стекловолокно. Основы технологии стекловолокна. Свойства
стекловолокна. Применение стекловолокна. Шлаковое волокно. Базальтовое волокно.
Кварцевое волокно. Муллитокремнеземистое волокно. Высокоогнеупорные волокнистые
теплоизоляторы.
7
Раздел 6. Неформованные огнеупорные материалы
(4 часа)
/1а, 2а, 4б/
6.1. Шовные материалы, огнеупорные бетоны и набивные массы. Шовные материалы. Огнеупорные бетоны. Набивные массы.
6.2. Торкрет-массы и гарнисажные футеровки. Выбор огнеупоров. Торкретмассы. Гарнисажные футеровки. Температурные швы и свойства огнеупоров. Принципы
выбора огнеупоров.
Раздел 7. Примеры применения огнеупорных материалов в аглодоменном
производстве и плавильных печах черной металлургии
(14 часов) /2а, 3а, 2б, 3б, 5б/
7.1. Футеровка коксовых батарей, горнов агломашин и шахты доменных печей. Огнеупоры в коксовых батареях. Футеровка зажигательного горна агломашины Футеровка доменных печей. Верхняя часть шахты. Нижняя часть шахты и распар.
7.2 Лекция 7.2 Огнеупоры в подфурменной части доменных печей. Заплечики и фурменная зона Футеровка горна. Футеровка лещади
7.3. Ремонт и защита футеровки доменных печей. Огнеупоры, используемые
при транспортировке жидкого чугуна. Огнеупоры в воздухонагревателях. Ремонт
футеровки доменных печей. Огнеупоры леток. Огнеупоры в футеровке выпускных желобов. Воздухонагреватели доменных печей. Чугуновозные ковши.
7.4. Футеровка сталеплавильных агрегатов. Мартеновские печи. Дуговые сталеплавильные печи Огнеупоры в мартеновских печах Подины мартеновских печей Основные своды мартеновских и двухванных печей. Огнеупоры в нижнем строении мартеновских печей. Огнеупоры в футеровках дуговых сталеплавильных печей (ДСП) Огнеупоры в подинах ДСП. Стены ДСП. Своды ДСП.
7.5. Футеровка сталеплавильных агрегатов. Кислородные конверторы. Индукционные печи. Выбор огнеупоров для кислородного конвертера. Характер износа
конвертерной футеровки. Огнеупоры в индукционных печах
7.6. Служба огнеупоров в сталеразливочных ковшах. Разрушающие факторы.
Монолитные футеровки ковшей. Перспективные основные футеровки ковшей. Огнеупоры
для разливки стали. Стопорная разливка. Бесстопорная разливка.
7.7. Огнеупоры в машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Огнеупоры в установках внепечного вакуумирования стали. Специфика службы футеровки
стальковша при непрерывной разливке. Огнеупоры для узла подачи стали в кристаллиза8
тор. Стопоры-моноблоки и разливочные стаканы. Огнеупоры в установках внепечного вакуумирования стали Специфика износа огнеупоров в вакууматорах. Футеровка узлов,
контактирующих с расплавом. Футеровка узлов, не контактирующих с расплавом.
8. Примеры применения огнеупорных материалов в нагревательных печах,
плавильных печах цветной металлургии и неметаллургических печах
(8 часов)
/2а, 3а, 6б, 7б, 8б, 9б/
8.1. Огнеупоры в нагревательных и термических печах. Футеровка нагревательных колодцев. Футеровка методических печей Огнеупоры в глиссажных трубах. Футеровка кольцевых и карусельных печей Футеровка термических печей
8.2. Огнеупоры в некоторых печах цветной металлургии. Огнеупоры в печи Ванюкова. Кессонированная часть ограждения печи. Футерованная часть ограждения печи.
Огнеупоры в печи взвешенной плавки (ПВП) Огнеупоры в стационарной анодной печи
8.3. Огнеупоры в некоторых неметаллургических печах. Огнеупоры в стекловаренных печах. Огнеупоры во вращающихся печах для обжига цементного клинкера
8.4. Огнеупорные материалы в высокотемпературной термометрии. Электроизоляция термопар. Защитная арматура термопар. Калильные стаканы Высокотемпературные световоды.
9
4.3. Перечень тем практических занятий
Семестр 7
(16 часов)
Табл. 3
№
Наименование
Кол-во
часов
1
Экспериментальное определение свойств огнеупорных материа-
2
лов
2
Свойства и служба огнеупорных материалов
2
3
Кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупорные материалы
2
4
Магнезиальные и магнезиальношпинелидные огнеупорные мате-
2
риалы
5
Неоксидные огнеупорные материалы
2
6
Теплоизоляционные и неформованные огнеупорные материалы
2
7
Применение огнеупорных материалов в аглодоменном производ-
2
стве и плавильных печах черной металлургии
8
Применение огнеупорных материалов в нагревательных печах,
плавильных печах цветной металлургии и неметаллургических
печах
4.4. Перечень тем семинарских занятий
Программой учебной дисциплины семинарские занятия не предусмотрены
4.5. Перечень тем лабораторных занятий
Программой учебной дисциплины лабораторные занятия не предусмотрены
10
2
5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
5.1. Рекомендуемая литература
(основная и дополнительная)
основная литература
1а. Огнеупоры и огнеупорные изделия. М.: Издательство стандартов, 1975г, 672с.
2а. Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров. М.: Металлургия, 1978г, 375с.
3а. Теплотехника металлургического производства. т.1,2. Учебное пособие для вузов/Кривандин В.А., Арутюнов В.А., Белоусов В.В. и др.–М.: МИСиС,2002, с.286–295.
дополнительная литература
16. Сборщиков Г.С. Теория горения и элементы печей. Раздел: Огнеупоры. Курс лекций
для специальности 1103. М.: МИСиС, 1993, 82с.
2б. Огнеупоры: материалы, изделия, свойства и применение. Каталог-справочник в 2-х
книгах под ред. И.Д. Кащеева– М.: Теплоэнергетик, 2003.
3б. Стрелов К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. М.: Металлургия, 1985г, 480с.
4б. Сборщиков Г.С., Крупенников С.А. Теплотехника: Расчет и конструирование элементов промышленных печей. Учебно-методическое пособие. М.: МИСиС, 2004-179с.
5б. Леонидов Н.К. Конструкция и оборудование доменных печей. Итоги науки и техники.
Серия «Производство чугуна и стали». Том 17. Производство чугуна. М.:ВИНИТИ 1987,
с. 62-142.
6б. Процесс Ромелт /Под ред. В. А. Роменца. - М.: МИСИС, Издательский дом «Руда и
Металлы», 2005. -400 с.
7б. Кобахидзе В.В. Тепловая работа и конструкции печей цветной металлургии: Учебник
для вузов. –М.: МИСИС, 1994,309 с.
8б. Беленький А.М, Дубинский М.Ю., Ладыгичев М.Г., Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М. Измерение температуры: теория, практика, эксперимент: Справочное издание: В 3-х томах.
Т.2. Измерение температуры в промышленности и энергетике /Под ред. А.М. Беленького,
В.Г. Лисиенко. – М.: Теплотехник, 2007. — 736 с.
9б. Материалы высокотемпературной термометрии. Куритнык И.П., Бурханов Г.С., Стаднык Б.И. М.: Металлургия, 1986.-309с.
11
5.2. Средства обеспечения освоения дисциплины (перечень обучающих, контролирующих и расчетных программ, диафильмов, кино- и телефильмов)
Демонстрационная презентация
6. Материально-техническое обеспечение дисциплины (указываются специализированные лаборатории и классы, основные установки и стенды)
Экспозиция огнеупорных и теплоизоляционных материалов учебной лаборатории К-111а.
7. Методические рекомендации по организации обучения (включаются в программу
по усмотрению разработчиков)
Рекомендуется уделять особое внимание вопросам практического применения полученных знаний, критериям выбора огнеупоров, вопросам стойкости футеровки. Необходимо демонстрировать студентам огнеупоры из указанной в п.6 экспозиции.
8. Перечень заданий для самостоятельного выполнения
Табл. 4
Задания
Срок выдачи
Срок сдачи
№-№ разделов
(№ недели)
(№ недели)
дисциплины
1
4
2-6
5
8
7-8
11
12
1
Реферат №1: «Продукция основных отечественных и зарубежных огнеупорных
заводов»
Реферат №2: «Современные технические
и экономические тенденции в применении
огнеупоров»
Реферат №3: «Перспективные разработки
в производстве огнеупоров»
12
9. Перечень контрольных мероприятий
Семестр 7
Табл. 5
Вид контрольного мероприя-
Срок проведения
Контролируемый объем учебного
тия
(№ недели)
курса (№№ разделов)
Тест №1
4
1
Тест №2
6
2
Тест №3
8
3
Тест №4
10
4
Тест №5
12
5,6
Контрольная работа №1
14
7
Контрольная работа №2
16
8
Контрольные работы проводятся в часы практических занятий в указанные сроки.
Самоконтроль знаний проводится в дни и часы, устанавливаемые преподавателем, в среде
e-learning.
Автор программы доц. каф. ТЭМП
Капитанов В.А.
Программа одобрена на заседании кафедры ТЭМП
протокол №____от____20____
Зав. каф. ТЭМП
________________
Прибытков И.А.
13