ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» Утверждаю _____________________ Руководитель ООП по направлению 150400 зав. кафедрой металлургии проф. В.М. Сизяков РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ МЕТАЛЛУРГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ» Направление: 150400 «Металлургия» Профиль: «Металлургия цветных металлов» Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная Составитель: проф. В.Н. Бричкин САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 1. Цели и задачи дисциплины: Ключевые проблемы развития металлургии и материаловедения вытекают из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, а также перечня критических технологий Российской Федерации. Это позволяет выделить в качестве основополагающего направления развития металлургической отрасли - рациональное природопользование и технологии, способствующие этому с позиций переработки и утилизации техногенных отходов и образований, энергосбережения, создания высокоэффективных материалов нового поколения. Знакомство с этими вопросами, их анализ, определение и оценка эффективных путей решения составляют основные задачи курса «Современные проблемы металлургии и материаловедения». Цель курса – ознакомить будущих магистров с актуальными проблемами металлургии и материаловедения, современными подходами их решения, а также привить навыки самостоятельного анализа тенденций развития металлургической отрасли. 2. Место дисциплины в структуре ООП: Дисциплина «Современные проблемы металлургии и материаловедения» относится к дисциплинам базовой (общепрофессиональной) части учебного цикла по направлению подготовки 150400 «Металлургия». Для освоения учебного материала данной дисциплины необходимы знания по физике; общей и физической химии; металлургии легких и тяжелых металлов; теории пиро- и гидрометаллургических процессов, уметь пользоваться компьютером, работать с информацией из различных источников. 3. Требования к результатам освоения дисциплины: Изучение дисциплины «Современные проблемы металлургии и материаловедения» направлено на формирование у студентов следующих компетенций: ОК-1-8, 10-11, ПК-1-29. В результате изучения дисциплины студент должен: знать: основные тенденции развития металлургии и материаловедения, требований к сырью, металлам, материалам их свойствам и способам производства; уметь: использовать современные информационные технологии для совершенствования процессов управления объектами, создавать и анализировать математические модели исследуемых процессов и объектов. владеть: методами решения оптимизационных задач. 4. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 2,0 зачетных единицы. Вид учебной работы Всего часов Аудиторные занятия (всего) 72 Семестр 3 72 В том числе: Лекции Практические занятия (ПЗ) Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа (всего) В том числе: Курсовой проект (работа) Расчетно-графические работы Реферат Другие виды самостоятельной работы 10 10 52 - 10 10 52 - 30 30 Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) Зачет Общая трудоемкость час зач. ед. 72 2 5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины № п/п 1. 2. Наименование раздела дисциплины Введение. Содержание раздела Тенденции развития человеческого общества и их связь с проблемами минерально-сырьевого комплекса. Влияние технических решений в металлургии и материаловедении на показатели научно-технического прогресса, развитие экономики и обороноспособности страны. Государственное регулирование при решении актуальных проблем народного хозяйства. Сырьевая база цветной металлургии и ведущие Актуальные проблемы цветной тенденции её изменения применительно к основным металлургии и группам цветных и редких металлов. Вовлечение в сферу производства забалансового и нетрадиционного сырья, основные направления их вторичного сырья и сырья техногенного происхождения. Особенности минерально-сырьевой базы энергетического решения. и вспомогательного сырья и актуальные проблемы её развития. Разработка высокоэффективных технологий для добычи и переработки, как традиционных видов сырья, так и вновь выявленных, отличающихся сложными горногеологическими условиями для добычи и неблагоприятным сочетанием химико-минералогического состава для его переработки. Основные направления совершенствования существующих и создания новых технологий, учитывающие использование энергосберегающих решений и ресурсосберегающих процессов. Комплексная переработка исходного сырья, интенсификация технологических процессов, увеличения выхода целевых продуктов и использование экологически безопасных технических решений. Повышение качества производимой продукции и расширение её ассортимента, в том числе, на основе повышения комплексности переработки исходного сырья и производства хозяйственно значимой продукции, обладающей высокими потребительскими свойствами. Создание экологически безопасных производств, отличающихся высокой глубиной переработки сырья на основе комплексного использования всех его компонентов, исключающих накопление отходов. переработка техногенных отходов и образований; Разработка и внедрение ресурсосберегающих технологических процессов и производств, обеспечивающих комплексное решение техникоэкономических и экологических вопросов при добыче и переработке сырья природного и техногенного происхождения. Создание высокопроизводительных, экономичных в эксплуатации и технологичных в изготовлении конструкций машин и механизмов, механизированных и автоматизированных комплексов, аппаратуры для осуществления химико-металлургических процессов, а также вспомогательного оборудования различного назначения. Разработка и внедрение систем автоматизации, обеспечивающих решение ключевых производственных вопросов, занятости обслуживающего персонала во вредных условиях труда, и обеспечивающих достижение высокой экономической эффективности производства на основе передовых достижений в области управления технологическими процессами. 3. Современное состояние и ведущие тенденции развития Актуальные материаловедения в интересах обеспечения потребностей проблемы материаловедения и человечества в высокоэффективных материалах. Проблемы рационального природопользования в процессе производства, основные направления их применения и утилизации материалов в соответствии с жизненным циклом продукции. решения. Применение современных методов исследования и испытаний материалов, металлов и сплавов, с целью прогнозирования их строения и свойств. Основные проблемы металлургии и материаловедения чёрных металлов: экономия раскислителей, ферросплавов и лигатур; увеличения ресурса работы футеровки; экономии материальных и энергетических ресурсов; повышение интенсивности работы оборудования; снижение отсортировки металла по дефектам поверхности и результатам УЗК; исключение аварийных ситуаций на УНРС; необходимость ремонта поверхности непрерывнолитых заготовок и проката из них; обеспечение стабильности свойств и снижение отсортировки проката по механическим характеристикам до 80–90%; снижение затрат на разработку новых сталей и технологий; существенное повышение качества металлопродукции различного назначения. Основные проблемы металлургии и материаловедения цветных металлов: развитие ресурсосберегающих технологий производства сплавов цветных металлов; Повышение качества цветных металлов и сплавов; ресурсосберегающие технологии синтеза лигатур цветных и редких металлов; получение дисперсноупрочнённых сплавов; производство порошков и композиционных материалов на их основе. Современные достижения в области поверхностного упрочнения металлоизделий, повышения их коррозионной устойчивости и придания материалам антифрикционных свойств. 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № Наименование обеспечиваемых п/п (последующих) дисциплин 1. 2. 3. № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин 1 2 3 Методы постановки и решения технологических задач Металлургия лёгких и редких металлов Металлургия тяжёлых и благородных металлов х х х х х х х х х 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий № п/п Наименование раздела дисциплины 1. Введение. 2. Актуальные проблемы цветной металлургии и основные направления их решения. Актуальные проблемы материаловедения и основные направления их решения. 3. - - - - 4 Всего час. 4 - 6 6 - 24 24 - 4 4 - 24 24 Лекц., час. Практ. Лаб. зан. зан. Семин СРС 6. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ. Целью лабораторного практикума является знакомство с примерами технических решений, обеспечивающих решение отдельных проблемных вопросов в области металлургии цветных металлов. 6.1. Примерные темы лабораторных занятий: - Технология синтеза высокоактивных реагентов в технически значимых системах глинозёмного производства; - Комплексная переработка нефелинового концентрата на глинозём и попутную продукцию; - Использование металлотермических процессов в металлургии лёгких и редких металлов. - Химический анализ алюминия и его сплавов; - Плавка алюминия и алюминиевых сплавов; - Определение содержания углерода в чугунах и сталях. 7. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ Целью практических занятий является расчётная оценка и анализ существующих и перспективных технических решений для решения проблемных вопросов металлургии и материаловедения. 7.1. Приметные темы практических занятий: - Балансовый расчёт современного алюминиевого электролизёра и его анализ. - Расчёт материальных потоков глинозёмного производства и их оптимизация; - Термодинамическая оценка применимости металлотермических процессов в производстве металлов и сплавов. 8. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА Время, планируемое на самостоятельную работу, используется в основном для самостоятельной проработки содержания разделов дисциплины. 9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 9.1. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Основная: 1.Солнцев Ю.П. Материаловедение: Учебник для вузов / Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2007. 784 с. 2. Франценюк И.В. Альбом микроструктур чугуна, стали, цветных металлов и их сплавов / И.В. Франценюк, Л.И. Франценюк. М.: Академкнига, 2004. 192 с. 3. В.М. Сизяков. Получение порошков алюминия, магния и титана с использованием методов нанометаллургии / В.М. Сизяков, В.Г. Гопиенко, С.В. Александровский. СанктПетербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2008. 95 с. 4. Орлов А.К. Основы производства и обработки металлов / А.К. Орлов, Г.В. Коновалов. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2006. 115 с. 5. Технология конструкционных материалов: Методические указания к лабораторнысм работам / Санкт-Петербургский государственный горный институт университет. Сост.: А.Я.Бодуэн, Г.В. Коновалов, А,В. Цыбизов. СПб, 2011. 50 с. 6. Материаловедение: Методические указания к лабораторнысм работам / СанктПетербургский государственный горный институт университет. Сост.: А.Я.Бодуэн, Г.В. Коновалов, А,В. Цыбизов. СПб, 2011. 69 с. Дополнительная: 1. Сизяков В.М. Технологические и методологические основы получения алюминия на мощных алюминиевых электролизёрах / В.М. Сизяков, В.Ю. Бажин. СанктПетербургский государственный горный институт университет. СПб, 2011. 130 с. 2. Казанцев Г.Ф. Переработка лома и отходов цветных металлов в ионных расплавах. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 210 с. 3. Александровский С.В. Получение дисперсных порошков титана, циркония, скандия и синтез их тугоплавких наносоединений металлотермическим восстановлением хлоридов. Руда и металлы, 2006ю 243 с. 4. Наумчик А.Н. Применение новых огнеупорных материалов в алюминиевых электролизёрах. Л., изд. ЛГИ, 1985. 44 с. 5. Бричкин В.Н. Металлургия лёгких металлов. Производство алюминия и магния: Лабораторный практикум. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2005. 88 с. 9.2. СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Тематические плакаты, учебные пособия и методические указания для выполнения лабораторных работ и практических заданий, библиотека дипломных проектов, выпускных квалификационных работ, диссертаций и авторефератов, электронных презентаций. 10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ: Занятия по дисциплине проводятся в специализированных лабораториях кафедры металлургии цветных металлов. 11. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ: В качестве средств текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации разработаны проверочные вопросы и задания. Разработчики: Кафедра металлургии (место работы) профессор (занимаемая должность) В.Н. Бричкин (инициалы, фамилия) Эксперты: Кафедра металлургии (место работы) профессор (занимаемая должность) Г.В. Петров (инициалы, фамилия) Кафедра металлургии (место работы) доцент (занимаемая должность) В.Ю. Бажин (инициалы, фамилия)