ЖҰмыс бағдарламасы «Құю және кристалдандыру»

Оқу жұмыс бағдарламасының беттік парағы

Нысан ПМУ ҰС Н 7.18.3/30

Қазақстан республикасының білім және ғылым министрлігі

Павлодар

Мамандық бойынша элективтік пәндер каталогы негізінде әзірленген пәннің жұмыс бағдарламасын бекіту парағы

Нысан ПМУ ҰС Н 7.18.3/34

БЕКІТЕМІН:

___________Н.Э. Пфейфер

«___»________20___ж.
Құрастырушылар: т.ғ.к., профессор ______________ Сүйіндіков М.М.

магистр, оқытушы ______________ Шошай Ж.Ш.

Металлургия кафедрасы

ОҚУ ЖҰМЫС БАҒДАРЛАМАСЫ

«Құю және кристалдандыру» пәні

20__ж. «__»_________№__ хаттама

Металлургия, машина жасау және көлік факультетінің оқу әдістемелік кеңесі қолдады 20__ ж. «__» _____ №__ хаттама

ММЖжКФ деканы________ Тоқтағанов Т.Т. 20_ ж..«__»______

ОӘБ бастығы _____________ Е.Н. Жуманкулова 20___ж. «___»_________

20___ж. «____»___________________ Хаттама №____

Пәндi оқытудағы мақсат – болашақ мамандарды болат пен қорытпаларды құю мен кристалдандыру теориясы мен практикасы, сапалы металл алудың прогрессивті әдістері, әртүрлі ақаулардың пайда болу себептері мен оларды жою тәсілдері туралы оқыту.

Пәндi оқытуда қойылатын мiндеттер – болат пен қорытпаларды құю мен кристалдандыру теориясы мен практикасы, сапалы металл алудың прогрессивті әдістері, әртүрлі ақаулардың пайда болу себептері мен оларды жою тәсілдері туралы студенттерге білім беру.

пәнді оқу нәтижесінде студенттердің білуі керек:

• 
  болаттар мен қорытпалардың кристалдану теориясын;
  
• 
  қазіргі заманғы металдарды қорамсауытқа құю, ДҮҚМ, таратып құю машиналарында құю технологияларын;
  
• 
  құйма металдағы ақаулардың және құю кезіндегі апатты жағдайлардың туындау себептерін;
  
• 
  металл сапасын бақылау және басқару әдістерін.
  

• 
  құю технологиясын басқара және кристалдану үрдісіне оң әсер ете алуы;
  
• 
  физика-химиялық, жылутехникалық және гидродинамикалық заңдылықтарды математикалық өрнектей алуы;
  
• 
  металдағы ақаулардың және құю кезіндегі апатты жағдайлардың алдын-алу шараларын істей алуы;
  

– стандарттарға сәйкес әдістер мен өлшеу құрылғыларын таңдау (техникалық регламентпен);

– аспабтар мен жабдықтарды қолдана білу.

• 
  физика-химиялық, жылутехникалық және гидродинамикалық заңдылықтарды математикалық өрнектей алуы
  
• 
  металл сапасын арттыру және жарамды құйма деңгейін көтеру шараларын қолдана алуы
  
• 
  
  

Бұл пәнді меңгеру үшін келесі пәндерді оқу кезінде алған білімдері және машықтары болуы керек: Мамандыққа кiрiспе, физика, математика, ақпараттану, сызба геометрия және инженерлік графика, қолданбалы механика, құю өндірісі, металлургиялық жылутехника, металлургиялық процестердің теориясы.

Пәнді оқып меңгеру және алған білімі келесі пәндерді ұғынуға қажетті: металлургия өндірісінің технологиясы 1, металлургия өндірісінің технологиясы 2, металлургиялық цехтардың жабдықтары және жобалау, құю және кристалдандыру, кен дайындау және байыту.

4.2 Пәннің тақырыптар мазмұны

1. 
   тақырып. Кіріспе. Кристалдану негізі
   

Сұйық болат пен қорытпалардың құрылымы мен қасиеттері. Қатты, сұйық және газ тәрізді заттардың сипаттамалары. Сұйық және қатты күйлердің ұқсастықтары. Жақын және алыс тәртіптер. Сұйық күйдің негізгі теориялары. Тесіктер теориясы. «Шоғырлар» және «сиботаксистер» теориясы. Сұйықтар құрылымының уақыт факторын есепке алатын гипотезасы. Кристалдану температурасы және жылуы. Металдың аса суынуы туралы түсінік. Кристалдану өскіні туындауының термодинамикалық шарты. Кристалдану үрдісінің математикалық өрнегі. Кристалл өскінінің межелік радиусы. Гомогенді және гетерогенді кристалдану. Гомогенді және гетерогенді кристалдану кезіндегі өскін туындау ерекшеліктері. Металдың аса суыну дәрежесінің және беттік керілу күшінің өскіннің межелік радиусы мәніне әсері. Металдарды I және II текті модификаторлармен өңдеу. Кристалдардың өсуі және пішіндері. Кристалдардың өсуі және пішін қалыптасуы үрдістерінің термодинамикасы. Негізгі теңдеулері.

Дендриттік кристалдану. Дендриттердің түзілу және олардың өсуін тоқтату себептері. Қайтара суыту кезіндегі дендриттер рекристаллизациясы. Металл құрылымының түйірленуі және полигондалуы. Қоспаланған металдардың кристалдық құрылымының қалыптасу ерекшеліктері. Кристалдану үрдістерін сипаттайтын негізгі теңдеулер.

2 тақырып. Құймакесектер мен үздіксіз құйылған дайындамалардың қатаюының жылутехникалық негіздері. Болат құймалардың құрылымы

Кристалдану және қатаю кезіндегі жылуфизикалық үрдістер. Құймадан қорамсауытқа немесе кристалдандырғышқа жылу тасымалдануы. Құйма мен қорамсауыт арасындағы саңылаудың өзгеруі. Тыныш, жартылай тыныш және қайнаған болат құймасы құрылымының қалыптасуы. Қосфазалы аймақ. Кристалдану шебі және жылдамдығы. Құрылымы әркелкі аймақтар. Қоспаланған болаттар мен ферроқорытпалар құймасының құрылым түзілу ерекшеліктері. Транскристалдану. Құрылым әркелкілігінің дамуына әсер ететін факторлар. Құрылым түзу үрдістерін басқару әдістері.

Элементтер ликвациясы. Сегрегация. Ликвациялық үрдістердің даму дәрежесі мен темір-ликвирленуші элемент күй диаграммасы арасындағы байланыс. Ликвациялық үрдістердің математикалық өрнектелуі. Құймакесектің химиялық әркелкілігі. Оң және теріс сегрегация аймақтары. Ортадан тыс және өстік ликвация. Суыну конусы. Құю жылдамдығы мен температурасының, құйма массасы мен пішінінің, металдың химиялық құрамының сегрегацияға әсері. Ликвациямен күресу әдістері.

3 тақырып. Болат құйма ақауларының табиғаты мен жіктелімі

Құймакесектің негізгі ақаулары. Олардың металдарды қысыммен өңдеу кезіндегі өзгерістері. Болат балқытудағы және илемдеу өндірісіндегі ақаулардың ұқсастықтары мен негізгі айырмашылықтары. Шөгу. Шөгу құбылыстары. Ұзындық және көлемдік шөгу. Шөгу ақауларының көріністері. Шөгу қуысының түзілу механизмі және шөгудің математикалық өрнектелуі. Шөгу алдындағы ұлғаю. Қоспаланған және көміртекті болат құймалардың шөгу қуысының тереңдігін азайту шараларының негізгі бағыттары.

Кристалдану және суыну кезінде түзілетін жарықшақтар. Көлденең және бойлық жарықшақтардың түзілу механизмдері. Құймакесектерде жарықшақтар туындау шарттары. Ішкі кристалларалық жарықшақтар. Жарықшақтармен күресу шаралары. Қоспаланған болаттардағы жарықшақтар түзілу ерекшеліктері.

Ликвациялық ақаулар. Жалпылай және шеттік ликвация. Ликвациялық шаршы. Алюминиймен қоспаланған және онымен қоспаланбаған болаттардағы ликвация. Ликвациялық ақаулармен күресу шаралары.

Қабықшалар, қыртыс орамдануы, газ көпіршіктері, қоспаланған болаттардың өзіне тән ақаулары.
4 тақырып. Қорамсауытқа болат құюдың технологиялық негіздері

Болат құю әдістері. Үстінен құю. Сифонды құю. Артықшылықтары мен кемшіліктері. Тыныш болатты қож астында және басқа қорғаныш жамылғы астында құю. Суспензиялы (қоймалжың) құю. Реттелуші қысыммен құю. Электрқожды құю.

Құюға арналған жабдықтар. Тығынсыз құю. Артықшылықтары мен кемшіліктері.

Қорамсауыттар мен үстемелер. Қорамсауыт материалдары. Қорамсауыттың геометриялық өлшемдері. Үстемесіз қорамсауыттар. Құймакесектің бас жағын жылыту әдістері.

Гидродинамикалық үрдістер және қорамсауытты толтыру кезіндегі ағыстардың таралуы. Гидродинамиканың математикалық өрнектелуі. Құю жылдамдығы мен металл температурасының тиімді мәндерін таңдау. Құю температурасы мен жылдамдығын реттеу. Пештен тыс өңдеудің әсері.

Болаттың арнаулы түрлерін құю ерекшеліктері. Экзоқоспалар, жылытқыш ұнтақтар, жылдам құю. Құймакесектер мен дайындамалардың сапасын бақылау. Қорамсауытқа болат құю кезіндегі кемістіктер мен апаттық жағдайлар. Олардың алдын-алу және жою шаралары.

5 тақырып. Болатты үздіксіз құюдың технологиялық негіздері

Үздіксіз құю қондырғылары, олардың сипаттамалары. ДҮҚМ құрылымы. ДҮҚМ негізгі тетіктері. Үздіксіз құю кезіндегі физика-химиялық, жылутехникалық және гидродинамикалық үрдістер. Үздіксіз құюдың негізгі технологиялық көрсеткіштері. Металды қайта тотығудан қорғау. Майлағыштар және қорғаныш жамылғылар түрлері. ДҮҚМ металлургиялық ұзындығын және құю жылдамдығын есептеу. ДҮҚМ-да жеделдете құю.

Болат пен дайындаманың жекелеген түрлерін құюға арнап ДҮҚМ түрін таңдау. Радиалды ДҮҚМ. Үздіксіз құюдың одан әрі даму бағыттары.

Құюға дайындау. Болатты бірлеп балқытып құю және балқыту соңынан іле тағы балқытып құю. ДҮҚМ дайындамасының құрылым қалыптасу ерекшеліктері. Өзіне тән ақаулары, олармен күресу шаралары. Үздіксіз құю кезіндегі апатты жағдайлар, олардың алдын-алу және жою. Үздіксіз құю технологиясын жетілдіру.

6 тақырып. Құймакесектердің сапасын жақсарту жолдары

Болатты қож астында және қорғаныш жамылғы астында құю. Болатты суспензиялы түрде құю. Болатты электрқож арқылы құю. Электрқожда қайта балқыту. Вакуумды доғалы қайта балқыту. Болатты реттелетін қысыммен құю. Құймакесектің кристалдану және қатаю үрдісіне сырттан әсер ету.

7 тақырып. Қара металдарды құюға арналған жабдықтар. Отқатөзімді материалдар

Құюға арналған шөміштер. Құймакесек өндірісіндегі ауыспалы жабдықтар: қорамсауыттар, орталық қорамсауыттар, қосымша үстемелері, тығындар, қорамсауыт пен төсемдерге арналған қыстырмалар, қақпақтар, қорамсауыт таситын арбалар.

Ауыспалы жабдықтарды болат құю алдында дайындау. Қорамсауыттарды, үстемелерді, жылытқыштары бар қорамсауыттарды дайындау.

Отқатөзімді материалдар. Шөмішке, құймакесектің бас жағын жылытуға арналған отқатөзімділер, болатты сифон арқылы құюға арналған отқатөзімді бұйымдар, болатты пештен тыс өңдеу қондырғысына қажетті отқатөзімділер. Болатты үздіксіз құюда қолданатын отқатөзімділер, мертельдер, тығыздағыштар.

Сұйық және қатты күйдегі ферроқорытпалардың физика-химиялық және жылутехникалық қасиеттері. Ферроқорытпалар кристалдануы кезіндегі ликвациялық үрдістер. Ферроқорытпаларды құю әдістері. Әртүрлі қорамсауыттарға құю. Қабаттап құю. Ферроқорытпаларды машинамен құю. Түйірлеу.

Құю технологиясы. Құю температурасы мен жылдамдығын таңдау. Құю кезіндегі ликвациямен күресу. Ферроқорытпаларды топтап құюға арналған машиналар.

Машинамен құю кезіндегі ұсақтардың түзілуіне құю жылдамдығының, металл температурасының және құймакесек қалыңдығының әсері. Ұсақтарды пайдаға жарату тәсілдері. Суспензия түрінде құю. Құймакесек құрылымы. Қорамсауыттар мен мульдалардың тұрақтылығын арттыру әдістері. Аппатты жағдайлар мен олардың алдын-алу шаралары.

Ферроқорытпаларды пештен ағызу және құю кезіндегі металл мен қожды ажырату. Металл шашырандыларын пайдаға жарату. Денесі бітік құймакесектерді алу. Вакуумдеу және оттексіздендіру.

Топталған ферроқорытпаларды құюдың технологиялық ерекшеліктері. Ферроқорытпаларды ұсату, сұрыптау, сапасын бақылау және қаптау.

Ферроқорытпаларды құюдың жаңашыл тәсілдері.

4.3 Тәжірибелік сабақтардың мазмұны мен тізімі

1. 
   тақырып – Кіріспе. Кристалдану негізі
   

Металл балқымалардың қалып (қорамсауыт) ішінде ағуы.

Бернулли теңдеуін металл ағынын есептеуге қолдану.

№2 сабақ

Тепе-теңдік және теңсіздік күйде кристалдану

№3 сабақ

Құйма мен қорамсауыт арасындағы жылу алмасуды есептеу.

Құйманың қорамсауыт ішінде тұру уақытын табу.

№4 сабақ

Құймакесектің қатаю уақытын анықтау.

№5 сабақ

Құйманың қорамсауыт ішінде тұру уақытын анықтау.

№6 сабақ

Үздіксіз құйылған құйманың қалыптасуын зерттеу

№7 сабақ

Үздіксіз құюды үлгілеу (гидродинамикасын, қатаю үрдісін)

Гидравликалық үлгілеудегі кристалдандырғыштың масштабын анықтау.
6 тақырып – Құймакесектердің сапасын жақсарту жолдары

№8 сабақ

ДҮҚМ көрсеткіштерін есептеп үйрену.

Ұсынылатын әдебиет: [2], 139-168 беттер; [4], 73-112 беттер.

1. 
   тапқырып. Дайындамаларды үздіксіз құюдың қисық желілі және көлденең машиналарының құрылымы мен жұмысы.
   

3 тақырып. Үздіксіз құйылған құймакесектердің сапасын қалыптастыру.

1. 
   Разливка черных металлов/Власов Н.Н., Король В.В., Радя В.С.: Справочное изд., перераб. И доп. М.: Металлургия, 1987.
   
2. 
   Малевич Ю.А., Самойлович Ю.А. Теплофизические основы затвердевания отливок и слитков.-Минск.: Выш.шк., 1989.-203 с.
   
3. 
   Машиностроение. Энциклопедия в 40 томах. Том IV-5 Машины и агрегаты металлургического производства. –М.: Машиностроение, 2004 – 912 с.
   
4. 
   Тепловые процессы при непрерывном литье стали. –М.: Металлургия, 1982.-152 с.
   
5. 
   Специальные способы литья: Справочник/ В.А.Ефимов, Г.А. Анисович, В.Н.Бабич/ Под общ. Ред. В.А.Ефимова. –М.: Машиностроение, 1991. -436 с.: ил.
   
6. 
   Разливка и кристаллизация: методические указания к практическим занятиям/ сост. П.О.Быков, И.Э.Штиль –Павлодар: ПГУ им.С.Торайгырова, 2007. -57 с.
   
7. 
   Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия: уч.для вузов. -6-е изд., перераб. и доп. –М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. -768 с.
   
8. 
   Авдеев В.А. и др. Основы проектирования металлургических заводов: Справочное издание/ В.А.Авдеев, В.М.Друян, Б.И.Кудрин. –М.: Интермет Инжиниринг, 2002. -464 с.
   
9. 
   Инкин С.В., Мазалов И.Ф., Пикунов М.В., Тен Э.Б., Шуголь Б.М. : Инженерные расчеты по теории литейных процессов. Под ред. Б.М.Шуголя. Алма-Ата: «Рауан», 1991. -224 с.
   
10. 
    Смирнов А.Н., Пилюшенко В.Л., Минаев А.А., Момот С.В., Белобров Ю.Н. Процессы непрерывной разливки. –Донецк: Изд-во ДНТУ, 2002 – 535 с.
    
11. 
    Непрерывная разливка стали на радиальных установках/ Сладкоштеев В.Т., Потанин Р.В., Суладзе О.Н. и др. –М.: Металлургия, 1974. -228 с.
    

12. Лабораторные работы по технологии литейного производства: Учеб. пособие. А.В. Курдюмов, А.М.Михайлов, Б.В.Бауман. Под общ. Ред. А.В.Курдюмова. -2-е изд. М.: Машиностроение, 1990. -272 с.

13. Фомин Б.А. Металлургия вторичного алюминия: Уч. пособие для вузов. –М.: Экомет, 2004. -240 с.

14. Қазақша-орысша, орысша-қазақша терминологиялық сөздiк: Металлургия және кен iсi/жалпы ред.басқарған А.Қ.Құсайынов –Алматы, 2000 –288 бет.

15. Орысша-қазақша түсiндiрме сөздiк: Металлургия /Жалпы ред. басқарған проф. Е.Арын –Павлодар,2002 –65 бет..

Мамандықтың жұмыс бабындағы оқу жоспарынан үзінді көшірме

Нысан ПМУ ҰС Н 7.18.3/32

5В070900 «Металлургия» мамандықтарының жұмыс оқу жоспарынан

Кафедра меңгерушісі _________ М.М. Сүйіндіков 20___ж. «____» _____