Detail předmětu
Teorie metalurgických procesů
FSI-HPC Ak. rok: 2025/2026 Zimní semestr
Předmět seznamuje studenty s fyzikálně chemickými základy metalurgických pochodů v míře umožňující vytváření matematických modelů těchto pochodů a jejich cílevědomé řízení. Odvození základních vztahů pro určování termodynamických aktivit a parciálních molárních volných entalpií složek roztavených slitin. Kriteriální funkce používané při modelování metalurgických pochodů na PC. Tvorba modelů chemických reakcí uvnitř taveniny a na rozhraních tavenina-atmosféra, tavenina-žárovzdornina a tavenina-struska. Modelování vybraných metalurgických pochodů v programovém prostředí Mathcad.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
7
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Student musí mít znalosti z anorganické chemie (kvalitativní a kvantitativní stránka chemických reakcí a jejich energetika), základů algoritmického myšlení a strukturovaného přístupu k řešení problémů a práce s PC pod operačním systémem Windows. V rámci předmětu budou shrnuty základy termomechaniky (1. zákon termodynamiky – teplo, práce, vnitřní energie, entalpie. 2. zák.termodynamiky- entropie) nezbytné pro pochopení podstaty fyzikálně-chemických výpočtů v metalurgii.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Zápočet: Podmínky udělení zápočtu: účast ve cvičeních.
Zkouška: Zkouška prověřuje znalost základních vztahů a zejména schopnost jejich aplikace. Zkouška je písemná (příprava) a ústní.
Účast na přednáškách je doporučená, účast na cvičeních je povinná.
Kontrolovanou výukou je účast na cvičení a v případě opakovaných absencí cvičící zadá téma samostatné písemné práce.
Učební cíle
Cílem předmětu Teorie metalurgických procesů je seznámit studenty s
termodynamickými základy metalurgických procesů tak, aby je byli schopni aplikovat při vytváření matematických modelů těchto procesů s cílem jejich cílevědomého řízení na základě predikce průběhu případně
rovnováhy.
Předmět Teorie metalurgických procesů naučí studenty
analyzovat průběh případně rovnováhu konkrétních metalurgických
procesů pomocí matematických modelů. Studenti se naučí využívat
programového prostředí Mathcad k modelování základních
metalurgických pochodů.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-SLE-P: Slévárenská technologie, magisterský navazující, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Osnova
1.Rovnováha a termodynamická pravděpodobnost dějů.
2.Ideální roztok, Gibbsova energie složek.
3.Reálné roztoky, chemický potenciál složek.
4.Tlaky par složek reálných roztoků, aktivita složek.
5.Standardní stav čisté látky a 1% roztoku.
6.Van't Hoffova reakční izoterma.
7.Termická disociace sloučenin, disociační napětí.
8.Rozpouštění kyslíku v taveninách, dezoxidace.
9.Rozpouštění dusíku a vodíku v kovech, Sievertsův zákon.
10.Termodynamika a kinetika odplyňování.
11.Reakce mezi taveninou a žáruvzdorninami.
12.Molekulová a iontová teorie strusek.
13.Rozdělení kyslíku, fosforu a síry mezi struskou a taveninou.
Cvičení s počítačovou podporou
26 hod., povinná
Osnova
1.Programové prostředí Mathcad, výpočty koncentrací.
2.Model Boudouardovy reakce, Boudouardův diagram.
3.Rozklad vápence, výpočet rozkladné teploty.
4.Analýza průběhu redoxních reakcí.
5.Výpočet tlaku par kovů, závislost na teplotě.
6.Výpočty aktivitních koeficientů ve vícesložkových slitinách.
7.Maximální rozpustnost kyslíku v železe.
8.Výpočet disociačního napětí oxidů.
9.Analýza roztoku kyslíku ve slitině Fe-Al.
10.Analýza rovnováhy uhlík – kyslík v oceli
11.Rozpouštění dusíku v Fe a oceli
12.Reakce mezi taveninou a žáruvzdorninami.
13.Rozdělení kyslíku mezi struskou a železem.