8. Самостоятельная работа

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)