Теория металлургических процессов (стр. 1 из 13)

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

А.М. Панфилов

Теория металлургических процессов

Учебное электронное текстовое издание

Подготовлено кафедрой «Теория металлургических процессов»

Научный редактор: проф., докт. хим. наук М.А. Спиридонов

Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Физико-химия металлургических систем и процессов», «Теория металлургических процессов» для студентов всех форм обучения металлургических специальностей.

Регламентированы правила организации работ в практикуме «Теория металлургических процессов» кафедры ТМП (специализированная аудитория

Мт-431 им. О.А. Есина). Описаны методика и порядок выполнения лабораторных работ, приведены требования к содержанию и оформлению отчетов по лабораторным работам согласно действующим ГОСТам и рекомендации по их выполнению.

© ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2008

Екатеринбург

2008

Содержание

Введение ...................................................................................................................................................... 4

1 Организация работ в лабораторном практикуме по теории металлургических процессов ............. 4

1.1 Подготовка к лабораторной работе ................................................................................................. 5 1.2 Рекомендации по обработке результатов измерений и оформлению отчета .............................. 5

1.3.1 Построение графиков .................................................................................................................. 5

1.3.2 Сглаживание экспериментальных данных ............................................................................... 7

1.3.5 Численное дифференцирование функции, заданной набором дискретных точек ................ 8

1.3.6 Определение методом наименьших квадратов коэффициентов полинома,

аппроксимирующего некоторый набор данных ................................................................................ 9

1.3.7 Представление результатов ...................................................................................................... 10

2 Описание лабораторных работ ............................................................................................................. 11

2.1 Изучение кинетики высокотемпературного окисления железа (Работа № 13) ......................... 12

2.1.1 Общие закономерности окисления железа ............................................................................. 12 2.1.2 Описание установки и порядок проведения опытов ............................................................. 14

2.1.3 Обработка и представление результатов измерений ............................................................. 15

Контрольные вопросы ....................................................................................................................... 17

2.2 Изучение температурной зависимости удельной электропроводности оксидных расплавов

(Работа № 14) ......................................................................................................................................... 19

2.2.1 Общие сведения о природе электрической проводимости шлаков ...................................... 19

2.2.2 Описание установки и методики измерений .......................................................................... 21

2.2.3 Порядок выполнения работы ................................................................................................... 23

2.2.4 Обработка и представление результатов измерений ............................................................. 24

Контрольные вопросы ....................................................................................................................... 25

2.3 Исследование кинетики десульфурации металла шлаком на имитационной модели (Работа №

15) ............................................................................................................................................................ 26

2.3.1 Общие сведения о кинетике десульфурации металла шлаком ............................................. 26

2.3.2 Математическая модель процесса ........................................................................................... 29

2.3.3 Порядок проведения работы .................................................................................................... 30

2.3.4 Обработка и представление результатов измерений ............................................................. 31

Контрольные вопросы ....................................................................................................................... 32

2.4 Термографическое изучение процессов диссоциации природных карбонатов (Работа № 16) 33

2.4.1 Общие закономерности диссоциации карбонатов ................................................................. 33

2.4.2 Схема установки и методика проведения работы .................................................................. 39

2.4.3 Обработка и представление результатов измерений ............................................................. 39

Контрольные вопросы ....................................................................................................................... 41

2.5 Изучение температурной зависимости вязкости оксидных расплавов (Работа № 17) ............. 42

2.5.1 Природа вязкого сопротивления оксидных расплавов .......................................................... 42

2.5.2 Описание установки и методика измерений вязкости........................................................... 43

2.5.3 Порядок проведения работы .................................................................................................... 45

2.5.4 Обработка и представление результатов измерений ............................................................. 45 Контрольные вопросы ....................................................................................................................... 46

2.6 Восстановление марганца из оксидного расплава в сталь (Работа № 18)

47

2.6.1 Общие закономерности электрохимического взаимодействия металла и шлака ............... 47

2.6.2 Модель процесса ....................................................................................................................... 49

2.6.3 Порядок проведения работы .................................................................................................... 50

Контрольные вопросы ....................................................................................................................... 52 Список литературы ................................................................................................................................... 53

Нормативные ссылки

В методических указаниях использованы ссылки на следующие стандарты:

СТП УГТУ-УПИ 1-96	Стандарт предприятия. Общие требования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ).
ГОСТ Р 1.5-2002	ГСС. Стандарты. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению.
ГОСТ 2.105-95	ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
ГОСТ 2.106-96	ЕСКД. Текстовые документы.
ГОСТ 6.30 2003	УСД. Унифицированная система организационнораспорядительной документации. Требования к оформлению документов.
ГОСТ 7.32-2001	СИБИД. Отчет о научно-исследовательской работе.
ГОСТ 7.54-88	СИБИД. Представление численных данных о свойствах веществ и материалов в научно-технических документах. Общие требования.
ГОСТ 8.417-2002	ГСОЕИ. Единицы величин

Обозначения и сокращения

ГОСТ	Государственный стандарт бывшего СССР или межгосударственный стандарт (в настоящее время).
ГОСТ Р	Стандарт, принятый Государственным комитетом Российской Федерации по стандартизации и метрологии (Госстандарт России) или Государственным комитетом Российской Федерации по жилищной и строительной политике (Госстрой России).
ГСС	Государственная система стандартизации.
ГСОЕИ	Государственная система обеспечения единства измерений.
ИТ	Информационные технологии
МНК	Метод наименьших квадратов
ПК, ПЭВМ	Персональный компьютер
СТП	Стандарт предприятия
ТМП	Теория металлургических процессов

Введение

Выполнение лабораторных работ по изучению свойств в системе металл-шлак и процессов, происходящих в металлургических агрегатах, позволяет лучше понять возможности физикохимического метода анализа и получить навыки его практического применения. Дополнительно студент знакомится с реализацией некоторых методов экспериментального и модельного исследования отдельных физико-химических свойств и металлургических процессов в целом, приобретает навыки обработки, анализа и представления экспериментальной информации.

1 Организация работ в лабораторном практикуме по теории металлургических процессов

В лабораторном практикуме по теории металлургических процессов основным является компьютерный сбор экспериментальной информации. Этим определяется ряд особенностей организации работы:

Каждый студент получает индивидуальное задание, выполняет эксперимент целиком или указанную его часть и обрабатывает полученную информацию. Результат работы включает полученные числовые характеристики изучаемого явления и погрешности их определения, графики, иллюстрирующие выявленные особенности, и выводы, полученные по всей совокупности информации. Расхождение количественных результатов работы, приводимых в студенческих отчетах, по сравнению с контрольными оценками не должно превышать 5 %.

Основным вариантом оформления результатов является обработка экспериментальных данных, построение графиков и формулирование выводов в электронных таблицах Microsoft.Excel или OpenOffice.Calc.

По разрешению преподавателя временно допускается представление рукописного отчета с необходимыми иллюстрациями и с графиками, выполненными на миллиметровой бумаге.

Отчет по выполненной лабораторной работе передается преподавателю, ведущему лабораторный практикум, не позже, чем в рабочий день, предшествующий очередной лабораторной работе. Порядок передачи (по электронной почте, в перерыв любому преподавателю или лаборанту, ведущим в данный момент занятия) определяет преподаватель.