熱軋畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)范文
時(shí)間:2023-03-29 05:54:52
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篇1
冶金工程是一門研究從礦石(或其他金屬資源)中提取鋼鐵或有色金屬材料并進(jìn)行加工的應(yīng)用學(xué)科,可以分為化學(xué)冶金學(xué)(Chemicalmetallurgy)和物理冶金學(xué)(Physicalmetallurgy),如圖1所示。從礦石提取金屬的生產(chǎn)過程稱為化學(xué)冶金學(xué);通過成型加工,制備有一定性能的金屬或合金材料的學(xué)科稱為物理冶金學(xué)。目前,冶金工程專業(yè)的課程設(shè)置以化學(xué)冶金學(xué)為主,包括鋼鐵冶金、冶金物理化學(xué)、冶金傳輸原理、有色金屬冶金等課程。盡管也開設(shè)金屬學(xué),材料加工技術(shù)等課程,但內(nèi)容較為寬泛,針對(duì)性不強(qiáng)。2007年,本文開始承擔(dān)江蘇大學(xué)冶金工程專業(yè)材料加工技術(shù)課程的教學(xué)任務(wù),結(jié)合多年從事鋼鐵生產(chǎn)、科研的經(jīng)歷,根據(jù)自己對(duì)物理冶金和化學(xué)冶金的理解,以拓寬畢業(yè)生專業(yè)口徑、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為目的,將教學(xué)重點(diǎn)調(diào)整為“塑性加工及物理冶金理論”,取得了良好的效果。
一、增加物理冶金教學(xué)內(nèi)容的思路
為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和需求,拓寬專業(yè)、寬口徑專業(yè)教育已成為冶金領(lǐng)域培養(yǎng)人才的重要模式。目前,冶金工程專業(yè)設(shè)置涵蓋了鋼鐵冶金專業(yè)、有色冶金專業(yè)和冶金物理化學(xué)專業(yè),改變了過去專業(yè)劃分過細(xì)的弊端,增強(qiáng)了學(xué)生的適應(yīng)性,提高了學(xué)生獨(dú)立工作的能力。這體現(xiàn)了教育思想觀念由“對(duì)口”向“適應(yīng)”轉(zhuǎn)變的進(jìn)程。但是,也應(yīng)認(rèn)識(shí)到,隨著冶金技術(shù)的進(jìn)步,物理過程在冶金中的重要性日顯突出,物理冶金和化學(xué)冶金(傳統(tǒng)冶金)同等重要。冶金工程專業(yè)的教學(xué)重點(diǎn)以化學(xué)冶金學(xué)為主是毋庸置疑的,但適當(dāng)增加、補(bǔ)充和生產(chǎn)密切相關(guān)的物理冶金學(xué)的教學(xué)內(nèi)容也是大有裨益的。首先,物理冶金學(xué)和化學(xué)冶金學(xué)是冶金工程學(xué)科不可分割的組成部分。例如鋼鐵生產(chǎn)是從鐵礦石中提取鋼鐵并加工成鋼材的過程,包括煉鐵(焦化、燒結(jié))、煉鋼、精煉、連鑄、軋鋼、熱處理等工藝環(huán)節(jié)。鋼鐵生產(chǎn)的集成技術(shù)已經(jīng)打破了冶金、軋鋼和熱處理的明確分工,尤其是薄板坯連鑄連軋技術(shù)的興起,更是將煉鋼、連鑄、軋鋼等工藝環(huán)節(jié)有效地聯(lián)系在一起。為了得到性能合格的鋼材,需要控制鋼材的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu),化學(xué)冶金學(xué)可以解決化學(xué)成分控制的問題,在鋼鐵生產(chǎn)中由連鑄之前的工藝環(huán)節(jié)完成,最終的組織狀態(tài)則通過后續(xù)的成型加工和熱處理實(shí)現(xiàn)??梢姡撹F生產(chǎn)需要化學(xué)冶金學(xué)和物理冶金學(xué)的綜合知識(shí),只有把兩者結(jié)合才能解釋并解決鋼鐵生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題。目前,冶金工程專業(yè)的主要教學(xué)內(nèi)容為化學(xué)冶金,盡管也開設(shè)了金屬學(xué)等課程,但內(nèi)容寬泛,針對(duì)性不強(qiáng),學(xué)生對(duì)鋼材加工和熱處理過程中組織、結(jié)構(gòu)和性能的變化不甚了了,無法對(duì)鋼鐵生產(chǎn)建立起系統(tǒng)、全面的認(rèn)識(shí)。其次,物理冶金學(xué)和化學(xué)冶金學(xué)的內(nèi)容是互相聯(lián)系的,通過物理冶金學(xué)的學(xué)習(xí),能夠促進(jìn)對(duì)化學(xué)冶金學(xué)的深入理解。例如:冶金過程熱力學(xué)中自由能的計(jì)算,是判別、變更或控制化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的趨勢(shì)、方向和達(dá)到平衡態(tài)的手段,運(yùn)用熱力學(xué)計(jì)算可以分析鋼中元素的氧化還原問題。由于Cu氧化的標(biāo)準(zhǔn)自由能和鐵相比更高,在煉鋼吹氧過程中,將被鐵保護(hù)而不被氧化。而銅是鋼材熱加工產(chǎn)生熱脆的有害元素,這是由于加熱過程中鐵被氧化,銅在軋件表面富集,成為液相后沿奧氏體晶界滲透,弱化晶界而造成熱塑性降低。所以,只有通過配料降低鋼中的Cu含量。這樣,就會(huì)對(duì)Cu在鋼中的危害、控制及氧化還原的熱力學(xué)條件有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)??梢?,通過物理冶金的學(xué)習(xí),冶金工程專業(yè)的學(xué)生可以更加深刻地理解冶金過程熱力學(xué)中元素氧化還原的規(guī)律性,認(rèn)識(shí)到合理控制化學(xué)成分的必要性。另外,物理冶金課程在冶金工程專業(yè)的引入能夠拓寬學(xué)生的知識(shí)面,增加畢業(yè)生的適應(yīng)性,促進(jìn)將來工作和事業(yè)的發(fā)展。鋼鐵生產(chǎn)中需要專才,更需要通才。鋼鐵生產(chǎn)的集成技術(shù)已經(jīng)打破了冶金、軋鋼和熱處理的明確分工,化學(xué)冶金學(xué)和物理冶金學(xué)的知識(shí)相互聯(lián)系、相互融合。只有具備了化學(xué)冶金學(xué)和物理冶金學(xué)的綜合知識(shí),才能使畢業(yè)生對(duì)操作崗位的工藝特點(diǎn)和目的要求有更深刻的認(rèn)識(shí);在產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí),才能對(duì)復(fù)雜工藝環(huán)節(jié)的影響因素做出準(zhǔn)確判斷,并制定出切實(shí)可行的解決方案。市場(chǎng)疲軟和原材料漲價(jià)的雙重影響,壓縮了鋼鐵行業(yè)的利潤(rùn)率空間,而且產(chǎn)品的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,產(chǎn)品開發(fā)日益受到重視,新產(chǎn)品開發(fā)更需要具備化學(xué)冶金學(xué)和物理冶金學(xué)的綜合知識(shí),對(duì)冶金工程專業(yè)的畢業(yè)生在知識(shí)面和綜合能力上提出了更高的要求。例如,Ti微合金化高強(qiáng)鋼的開發(fā)主要是利用了納米尺寸TiC的沉淀強(qiáng)化作用,需要通過控制軋制和控制冷卻來實(shí)現(xiàn),但由于鈦容易氧化的特點(diǎn),必須在精煉后期用鋁充分脫氧后加入鈦才能提高其收得率。通過類似產(chǎn)品開發(fā)的實(shí)例,將枯燥的書本知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合,使學(xué)生加深對(duì)物理冶金學(xué)和化學(xué)冶金學(xué)的理解,提高綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。
二、增加物理冶金教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐
依據(jù)冶金工程的專業(yè)特點(diǎn),結(jié)合多年現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和科學(xué)研究的經(jīng)歷,本文自2007年起在冶金工程專業(yè)開設(shè)了“塑性加工及物理冶金理論“課程。由于江蘇大學(xué)冶金工程專業(yè)畢業(yè)生的分配去向主要是武鋼、沙鋼、興澄等鋼鐵企業(yè),課程重點(diǎn)針對(duì)鋼材塑性加工過程中的物理冶金問題,講解塑性加工的原理、工藝以及物理冶金學(xué)理論,包括化學(xué)冶金的產(chǎn)品再加工和熱處理產(chǎn)生的金屬及合金組織、結(jié)構(gòu)的變化,以及由此造成的金屬材料的機(jī)械、物理、化學(xué)、工藝性能的變化。課程設(shè)置在大四上學(xué)期,此時(shí)鋼鐵冶金、冶金物化和金屬學(xué)等相關(guān)教學(xué)已經(jīng)結(jié)束,學(xué)生具備了化學(xué)冶金的基礎(chǔ)知識(shí),通過認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí),對(duì)鋼鐵生產(chǎn)流程和工藝環(huán)節(jié)有了一定的了解。課程設(shè)置為30學(xué)時(shí),教學(xué)內(nèi)容包括以下5個(gè)部分:(A)介紹大型鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)流程,及物理冶金在其中的地位和作用;(B)介紹鋼材的分類,重點(diǎn)使學(xué)生認(rèn)識(shí)鋼材的用途,以及由此帶來的對(duì)成分、組織和性能的要求;(C)軋制工藝學(xué),包括軋鋼生產(chǎn)基本工序、軋機(jī)分類、組成和布置形式、厚度和板型控制等;(D)軋制原理介紹,包括塑形加工基本概念、軋制過程基本概念、實(shí)現(xiàn)軋制過程的條件、延伸和寬展等;(E)物理冶金概論,強(qiáng)韌化機(jī)制,熱變形和冷卻過程中的組織變化,控制軋制和控制冷卻,微合金化元素的作用,等。采用計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)方式授課,大大提高了教學(xué)的效率。由于教學(xué)內(nèi)容是本文多年學(xué)習(xí)和科研工作的總結(jié),并加入許多最新成果和圖片,知識(shí)貼近實(shí)際而新鮮;注意收集國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)、會(huì)議資料和各大鋼廠的生產(chǎn)實(shí)例,內(nèi)容生動(dòng)直觀,激發(fā)起學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。例如,關(guān)于鋼材按用途分類,結(jié)合西氣東輸?shù)墓こ探ㄔO(shè)講述管線鋼的強(qiáng)度級(jí)別和性能要求;建筑用鋼的講解則展示了鳥巢、水立方美侖美奐的圖片及其中鋼材的使用情況。授課過程中擯棄了按部就班、照本宣科的填鴨式教學(xué),采用融會(huì)貫通、舉一反三的教學(xué)方法。以不銹鋼為例,先介紹不銹鋼的相關(guān)知識(shí),由不銹鋼的金屬學(xué)問題、耐蝕原理講述配料熔煉法、返回吹氧法和高碳真空吹煉法3個(gè)階段的發(fā)展歷史。最后,重點(diǎn)講述碳的選擇性氧化———奧氏體不銹鋼冶煉的去碳保鉻問題。這樣就會(huì)使學(xué)生對(duì)不銹鋼的生產(chǎn)工藝以及化學(xué)冶金學(xué)和物理冶金學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用有了深入的理解。在課堂教學(xué)外,注重生產(chǎn)實(shí)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中物理冶金的教學(xué)。在鋼鐵企業(yè)的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)期間,結(jié)合對(duì)中厚板、熱軋帶鋼和棒線材生產(chǎn)線的參觀,在介紹生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上,為學(xué)生重點(diǎn)講解軋制和冷卻過程中的組織、性能變化及微合金化元素的固溶和析出規(guī)律。使學(xué)生認(rèn)識(shí)到軋制和冷卻中組織復(fù)雜的演變過程,其中加工硬化、回復(fù)、再結(jié)晶、相變和第二相粒子的析出過程交織在一起。在為大三學(xué)生開設(shè)的專業(yè)講座中,也注意把物理冶金學(xué)的知識(shí)貫穿其中:以瑞典SSAB公司為例,用英文幻燈片講述鋼鐵的生產(chǎn)流程;結(jié)合最新資料介紹國(guó)際和國(guó)內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì);運(yùn)用物理冶金和化學(xué)冶金的綜合知識(shí)介紹管線鋼、汽車板等專用鋼種的產(chǎn)品開發(fā)實(shí)踐。在指導(dǎo)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí),依據(jù)自己的科研方向,確定產(chǎn)品開發(fā)、組織性能分析、強(qiáng)韌化機(jī)理等緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的題目,加深畢業(yè)生對(duì)物理冶金學(xué)的認(rèn)識(shí)并掌握物理冶金的研究方法,注重培養(yǎng)他們綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題和解決問題的能力,為踏入工作崗位或繼續(xù)深造做好準(zhǔn)備。