Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
The Refractories Materials
Course of study:
2017/2018
Code:
OM-1-519-s
Faculty of:
Foundry Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Injection Molding Engineering
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Major-Gabryś Katarzyna (katmg@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Major-Gabryś Katarzyna (katmg@agh.edu.pl)
Module summary

Kurs obejmuje podstawowe pojęcia z zakresu materiałów ogniotrwałych, ich klasyfikacje (np. ze względu na charakter chemiczny) oraz zasady doboru i zastosowania w odlewnictwie.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student ma świadomość prawidłowego użytkowania tworzywa ogniotrwałego w aspekcie ekonomicznym w danym procesie technologicznym. M1A_K02, M1A_K04, M1A_K01, M1A_K07 Test,
Activity during classes,
Involvement in teamwork
M_K002 Student potrafi współpracować z konstruktorami, wykonawcami i użytkownikami urządzeń cieplnych oraz pieców. M1A_K02, M1A_K04, M1A_K01, M1A_K03 Test,
Activity during classes
Skills
M_U001 Student potrafi w racjonalny sposób zastosować tworzywo ogniotrwałe w danym procesie technologicznym. M1A_U08, M1A_U09, M1A_U18 Activity during classes,
Test
M_U002 Student ma umiejętności określenia podstawowych właściwości tworzyw ogniotrwałych. M1A_U25, M1A_U08, M1A_U23, M1A_U09 Activity during classes,
Completion of laboratory classes,
Test,
Report,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Student ma wiedzę w zakresie przyswojenia podstawowych definicji i właściwości materiałów ogniotrwałych z naciskiem na materiały stosowane w odlewnictwie. M1A_W11, M1A_W35, M1A_W22, M1A_W09 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Test,
Report
M_W002 Student ma wiedzę, która pozwala na prawidłowe dobieranie i użytkowanie tworzyw ogniotrwałych pod kątem technologicznym i ekonomicznym. M1A_W11, M1A_W22, M1A_W09 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Test,
Report
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student ma świadomość prawidłowego użytkowania tworzywa ogniotrwałego w aspekcie ekonomicznym w danym procesie technologicznym. + - + - - - - - - - -
M_K002 Student potrafi współpracować z konstruktorami, wykonawcami i użytkownikami urządzeń cieplnych oraz pieców. + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi w racjonalny sposób zastosować tworzywo ogniotrwałe w danym procesie technologicznym. + - - - - - - - - - -
M_U002 Student ma umiejętności określenia podstawowych właściwości tworzyw ogniotrwałych. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma wiedzę w zakresie przyswojenia podstawowych definicji i właściwości materiałów ogniotrwałych z naciskiem na materiały stosowane w odlewnictwie. + - + - - - - - - - -
M_W002 Student ma wiedzę, która pozwala na prawidłowe dobieranie i użytkowanie tworzyw ogniotrwałych pod kątem technologicznym i ekonomicznym. + - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Materiały ogniotrwałe

Materiały ogniotrwałe. Definicja, pojęcia ogólne. Zastosowanie materiałów ogniotrwałych w odlewnictwie. Teoretyczne podstawy właściwości termomechanicznych materiałów ogniotrwałych. Metody badań elementarnych właściwości tworzyw ogniotrwałych. Kryteria podziału materiałów ogniotrwałych ze względu na: skład chemiczny i mineralny, ogniotrwałość zwykłą, porowatość, technologię produkcji, obróbkę cieplną. Charakterystyka surowców stosowanych do produkcji materiałów ogniotrwałych. Omówienie właściwości wyrobów ogniotrwałych ze względu na charakter chemiczny wyrobu ogniotrwałego. Składniki materiałów ogniotrwałych. Klasyfikacja surowców na materiały ogniotrwałe. Klasyfikacja materiałów ogniotrwałych wg zunifikowanych norm europejskich PN-EN. Wyroby ogniotrwałe formowane i materiały ogniotrwałe nieformowane.
Wyroby ogniotrwałe kwaśne: krzemionkowe, glinokrzemianowe (szamotowe, wysokoglinowe: mullitowe, andaluzytowe, boksytowe) i korundowe. Właściwości krzemionki (surowca). Polimorfizm – schemat przemian polimorficznych krzemionki, wpływ polimorfizmu na technologię produkcji wyrobów krzemionkowych. Wyroby ogniotrwałe szamotowe. Właściwości surowców: skład chemiczny, mineralny, dyspersyjność i ich wpływ na sposób przeróbki i jakość wyrobów. Właściwości mechaniczne – plastyczność. Celowość zastosowania materiału schudzającego (szamotu) w oparciu o diagram fazowy układu: SiO2 – Al2O3. Podział mas szamotowych ze względu na udział plastycznej gliny i szamotu. Produkcja, właściwości i zastosowanie wyrobów szamotowych. półprodukty na materiały wysokoglinowe. Nowe rozwiązania w zakresie materiałów wysokoglinowych. Materiały ogniotrwałe korundowo-chromowe. Materiały wysokoglinowe modyfikowane SiC do zastosowania w metalurgii.
Wyroby ogniotrwałe zasadowe: wyroby magnezjowe, chromomagnezjowe, wapienno-magnezjowe (dolomitowe), krzemianowo-magnezjowe. Produkcja, skład chemiczny i właściwości klinkieru magnezytowego. Hydratacja. Reakcje hydratacji przebiegające w wyrobach magnezytowych. Przyczyna i zapobieganie procesom hydratacji
w wyrobach magnezytowych. Sztuczne surowce na wyroby magnezjowe. Odmiany wyrobów magnezjowych. Właściwości i zastosowanie wyrobów magnezytowych. Wyroby chromomagnezjowe: produkcja, właściwości, zastosowanie. Chromit.
Surowce, produkcja oraz wpływ dodatku rudy chromitowej na zwiększenie odporności wyrobu na szoki termiczne. Podział wyrobów chromitowo-magnezytowych ze względu na udział rudy chromitowej i magnezytowej. Właściwości wyrobów serii chromit – magnezyt i zastosowanie w odlewnictwie. Wyroby dolomitowe – surowce, produkcja i podział na wyroby: niestabilizowane, impregnowane, stabilizowane. Właściwości i zastosowanie wyrobów dolomitowych. Wyroby wapienne. Gliniany w materiałach ogniotrwałych.Wyroby specjalne: karborundowe, węglowe i cyrkonowe.
Wyroby ogniotrwałe węglowe. Wyroby węglowe grafityzowane i niegrafityzowane: surowce i technologia produkcji. Wpływ właściwości surowców na jakość wyrobów węglowych. Zastosowanie wyrobów węglowych w metalurgii i odlewnictwie.
Specjalne wyroby ogniotrwałe: wiązane chemicznie, topione i o najwyższej ogniotrwałości.
Wyroby o najwyższej ogniotrwałości: wyroby cyrkonowe i berylowe. Surowce (badellit, cyrkon) i produkcja wyrobów cyrkonowych. Właściwości surowców i ich wpływ na jakość wyrobów cyrkonowych. Zastosowanie wyrobów cyrkonowych (w stalownictwie w procesie ciągłego odlewania stali oraz jako wyłożenia kadzi stalowniczych). Wyroby berylowe. Surowce (tlenek berylu, glinokrzemian berylu). Zastosowanie wyrobów berylowych do specjalnego sprzętu.
Klasyfikacja nieformowanych materiałów ogniotrwałych: zaprawy, masy instalacyjne, masy naprawcze, powłoki ochronne. Właściwości i zastosowanie nieformowanych materiałów ogniotrwałych. Przykłady stosowania betonów ogniotrwałych w odlewnictwie.
Wyroby o nietypowej teksturze: izolacyjne, topione, spieki wysokoogniotrwałe.
Ogniotrwałe wyroby topione, surowce, technologia sporządzania, właściwości i zastosowanie.
Zagęszczanie tekstury w toku produkcji wyrobów.
Zużywanie się wyrobów ogniotrwałych podczas pracy (wysoka temperatura, naprężenia cieplne, działania mechaniczne z zewnątrz, korozja).

Laboratory classes:
ćwiczenia laboratoryjne

ćwiczenie nr 1: Wprowadzenie do ćwiczeń laboratoryjnych (1h).
Podział na zespoły laboratoryjne. Zapoznanie studentów z zasadami BHP obowiązującymi w Laboratorium Mas Formierskich. Przedstawienie wymagań dotyczących zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych.

ćwiczenie nr 2: Oznaczanie nasiąkliwości wodnej, wilgotności bezwzględnej i względnej wybranych formowanych wyrobów ogniotrwałych (2h).
Nasiąkliwość wodna to właściwość, która wskazuje na ilość porów otwartych w materiale ogniotrwałym. Nasiąkliwość podobnie jak porowatość jest jednym z czynników decydującym o wartości praktycznego stosowania wyrobu.

ćwiczenie nr 3: Oznaczanie temperatury spiekania wybranego nieformowanego materiału ogniotrwałego. Wyznaczenie temperatury spiekania nietrwałego i trwałego (2h).
Temperatura spiekania jest to właściwość, która w odlewnictwie znalazła największe zastosowanie dla oceny piasków i mas formierskich pod względem ich odporności na działanie wysokiej temperatury.

ćwiczenie nr 4: Oznaczanie wybranych właściwości przykładowego materiału ogniotrwałego nieformowanego (2h).
Badanie ma na celu przeprowadzenie analizy ziarnowej przykładowego materiału ogniotrwałego nieformowanego oraz oznaczenie jego wilgotności oraz nasiąkliwości. Badanie degradacji termicznej przy pomocy badań derywatograficznych.

ćwiczenie nr 5: Oznaczanie wybranych właściwości przykładowego betonu ogniotrwałego (2h).
Badanie ma na celu przeprowadzenie analizy ziarnowej przykładowego materiału ogniotrwałego nieformowanego oraz oznaczenie jego wilgotności oraz nasiąkliwości.
Badanie degradacji termicznej przy pomocy badań derywatograficznych.

ćwiczenie nr 6: Zapoznanie studentów z procesem produkcji materiałów ogniotrwałych w zakładzie produkcyjnym (4h).

ćwiczenie nr 7: Zaliczenie (1h).

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 60 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Preparation for classes 5 h
Participation in laboratory classes 15 h
Participation in lectures 15 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 5 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Pozytywne zaliczenie kolokwium z części wykładowej oraz laboratoryjnej (90%) – zaliczenie odbywa się w formie pisemnej. Pozytywne zaliczenie sprawozdań z części laboratoryjnej (10%). Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych: 100% obecności i 100% zaliczonych sprawozdań.
Zaliczenie może odbywać się w formie ustnej – decyzję podejmuje prowadzący na podstawie ilości osób przystępujących do kolejnego terminu zaliczenia.

Prerequisites and additional requirements:

Obowiązkowa obecność na wykładach (80%). Obowiązkowa obecność na ćwiczeniach laboratoryjnych (100%). Przygotowanie teoretyczne do ćwiczeń laboratoryjnych. Zaliczenie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych. Oddanie sprawozdania w ciągu dwóch tygodni od zrealizowania ćwiczenia. Sprawozdania mogą być przesyłane drogą elektroniczną.

Recommended literature and teaching resources:

1 Szczerba J., Klasyfikacja materiałów ogniotrwałych według zunifikowanych norm europejskich, Materiały Ceramiczne 1/2006, Tom LVIII, s. 6-16.
2 ISO 836:2001 Terminology for refractories
3 PN-69/H-12000 Materiały ogniotrwałe. Ogólna klasyfikacja wyrobów
4 Nadachowski F.: Zarys technologii materiałów ogniotrwałych, Wydawnictwo „Śląsk”, 1972.
5 Janiec Marian: Materiały ogniotrwałe, Państwowe Wydawnictwa Szkolnictwa Wyższego, Chorzów, 1972.
6 Pawłowski St., Serkowski St.: Materiały ogniotrwałe w metalurgii, Skrypty uczelniane nr 1892 Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1995
7 Galos K.: Niektóre surowce przemysłu materiałów ogniotrwałych – charakterystyka mineralogiczno-technologiczna / K. Galos, P. Wyszomirski., Kraków : Polskie Towarzystwo Ceramiczne, 2001. Prace Komisji Nauk Ceramicznych – Polska Akademia Nauk. Oddział w Krakowie. Ceramika , ISSN 0860-3340 ; 64(Polski Biuletyn Ceramiczny) 116 s.
8 Pawłowski, Stanisław: Materiały ogniotrwałe : własności i zastosowanie w urządzeniach przemysłowych. T. 1 / S. Pawłowski, S. Serkowski., Gliwice : Klub Producentów Materiałów Ogniotrwałych : SITPH-Oddział Materiały Ogniotrwałe, 1996.
9 Pawłowski, S., Serkowski, S. (1996). Materiały ogniotrwałe – własności i zastosowanie w urządzeniach przemysłowych. Gliwice.
10 Łukasik, J. (2006). Możliwości zmniejszenia szkodliwego oddziaływania odlewni na środowisko poprzez zastosowanie materiałów izolacyjnych z włókna Superwool 607, Archiwum Odlewnictwa. Rocznik 6, Nr 20.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1 Influence of quartz sand quality on bending strength and thermal deformation of moulding sands with synthetic binders / St. M. DOBOSZ, A. GRABARCZYK, K. MAJOR-GABRYŚ, J. JAKUBSKI // Archives of Foundry Engineering / Polish Academy of Sciences. Commission of Foundry Engineering ; ISSN 1897-3310. — Tytuł poprz.: Archiwum Odlewnictwa. — 2015 vol. 15 iss. 2, s. 9–12.
2 New materials in the production of moulding and core sands / St. M. DOBOSZ, K. MAJOR-GABRYŚ, A. GRABARCZYK // Archives of Foundry Engineering / Polish Academy of Sciences. Commission of Foundry Engineering ; ISSN 1897-3310. — Tytuł poprz.: Archiwum Odlewnictwa. — 2015 vol. 15 iss. 4, s. 25–28.
3 The influence of quartz sand quality on bending strength and thermal deformation of moulding sands with synthetic binders / St. M. DOBOSZ, A. GRABARCZYK, K. MAJOR-GABRYŚ, J. JAKUBSKI // W: Spolupráce 2015 [Dokument elektroniczny] : XXI. mezinárodní konferenci : 22. – 24. 4. 2015 : Dolní Morava, Jeseníky (ČR).
4 Wpływ nanocząstek faz Al2O3 na deformację cieplną mas z uwodnionym krzemianem sodu — [The influence of Al2O3 nanoparticles on thermal deformation of moulding sands with hydrated sodium silicate] / A. GRABARCZYK, K. MAJOR-GABRYŚ, St. M. DOBOSZ // W: III Konferencja doktorantów Wydziału Odlewnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej im. St. Staszica w Krakowie z okazji Dnia Hutnika [Dokument elektroniczny] : 7.05.2015 r.
5 Deformacja cieplna mas z uwodnionym krzemianem sodu modyfikowanym Al2O3 — Thermal deformation of moulding sands with hydrated sodium silicate modified with Al2O3 / Natalia Kaźnica, Aleksandra Grabarczyk, Katarzyna MAJOR-GABRYŚ, Jarosław JAKUBSKI // W: ”Cluster–casting – future” : international scientific conference : 09–12.09.2014 r., Świlcza = „Klaster–odlewnictwo–przyszłość” : międzynarodowa konferencja naukowa. — Rzeszów : RSdruk, 2014. — ISBN: 978-83-63666-90-3. — S. 47–52.
6 Thermostability of montmorillonitic clays / Petr Jelínek, Stanisław M. DOBOSZ, Jaroslav Beňo, Katarzyna MAJOR-GABRYŚ // China Foundry ; ISSN 1672-6421. — 2014 vol. 11 no. 3, s. 201–207.
7 The behavior of bentonite binders for the elevated and high temperatures : [abstract] / P. Jelínek, St. M. DOBOSZ, J. Beňo, K. MAJOR-GABRYŚ // W: Współpraca 2014 : program jubileuszowej XX międzynarodowej konferencji naukowej odlewników polskich, czeskich i słowackich : 24–26.04.2014, Izbicko k/Opola = Spolupráca = Spolupráce / Wydział Odlewnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej im. St. Staszica w Krakowie, Fakulta Metalurgie a Materialoveho Inżenyrstvi. VŠB – Technická Univerzita v Ostravie, Fakulta Strojnícka. Žilinska Univerzita v Žilinie. — [Polska : s. n.], 2014. — S. 11.
8 The behavior of bentonite binders for the elevated and high temperatures — Zachowanie bentonitów odlewniczych w podwyższonych i wysokich temperaturach / P. Jelínek, St. M. DOBOSZ, J. Beño, K. MAJOR-GABRYŚ // Archives of Metallurgy and Materials / Polish Academy of Sciences. Committee of Metallurgy. Institute of Metallurgy and Materials Science ; ISSN 1733-3490. — 2014 vol. 59 iss. 3, s. 1041–1044.
9 The measurement of high-temperature expansion as the standard of estimation the knock-out properties of moulding sands with hydrated sodium silicate — Pomiar ekspansji wysokotemperaturowej jako kryterium oceny wybijalności mas formierskich z uwodnionym krzemianem sodu / K. MAJOR-GABRYŚ, S. M. DOBOSZ, P. Jelínek, J. JAKUBSKI, J. Beňo // Archives of Metallurgy and Materials / Polish Academy of Sciences. Committee of Metallurgy. Institute of Metallurgy and Materials Science ; ISSN 1733-3490. — 2014 vol. 59 iss. 2, s. 739–742.
10 Modyfikacja uwodnionego krzemianu sodu jako spoiwa do sypkich mas samoutwardzalnych przy użyciu Al2O3 — Modification of hydrated sodium silicate, being the binder of self-hardening moulding sands, with Al2O3 compositions / N. Kaźnica, A. Grabarczyk, K. MAJOR-GABRYŚ // Archives of Foundry Engineering / Polish Academy of Sciences. Commission of Foundry Engineering ; ISSN 1897-3310. — Tytuł poprz.: Archiwum Odlewnictwa. — 2013 vol. 13 spec. iss. 3, s. 57–62.

Additional information:

Wykłady oraz ćwiczenia laboratoryjne odbywają się zgodnie z harmonogramem uzgodnionym i przekazanym do wiadomości studentów.