Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Theory of electrometallurgical processes
Course of study:
2019/2020
Code:
ZSDA-3-0159-s
Faculty of:
Szkoła Doktorska AGH
Study level:
Third-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Szkoła Doktorska AGH
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
English
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Migas Piotr (pmigas@agh.edu.pl)
Dyscypliny:
inżynieria materiałowa
Module summary

Topic includes description of liquid metals production technologies based on electro-metallurgical processes (EAF). Main reactions occurring in the aggregate. Mass and heat exchange. Characteristics of aggregate construction and smelting technology. Description of energy. Slag foaming phenomenon – theory of reduction of metal oxides in liquid slag phases. Refining processes of liquid steel, slag-ionic solutions.

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)
Skills: he can
M_U001 rozumie, potrafi opisać i zaprojektować podstawowe urządzenia elektrometalurgiczne oraz wybrane procesy technologiczne SDA3A_U04, SDA3A_U02 Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 posiada wiedzę o teoretycznych aspektach produkcji ciekłej stali metodami elektrometalurgicznymi SDA3A_W02, SDA3A_W01 Test
M_W002 posiada wiedzę o podstawowych reakcjach i przebiegu zjawisk w procesach elektrometalurgicznych SDA3A_W02, SDA3A_W01 Test
M_W003 posiada wiedzę o budowie urządzeń elektrometalurgicznych SDA3A_W02, SDA3A_W01 Test
M_W004 posiada wiedzę o stosowanych nowoczesnych technologiach produkcji stopów metali w procesach elektrometalurgicznych SDA3A_W02, SDA3A_W01 Test
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Skills
M_U001 rozumie, potrafi opisać i zaprojektować podstawowe urządzenia elektrometalurgiczne oraz wybrane procesy technologiczne - - - - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 posiada wiedzę o teoretycznych aspektach produkcji ciekłej stali metodami elektrometalurgicznymi + - - - - + - - - - -
M_W002 posiada wiedzę o podstawowych reakcjach i przebiegu zjawisk w procesach elektrometalurgicznych - - - - - + - - - - -
M_W003 posiada wiedzę o budowie urządzeń elektrometalurgicznych - - - - - - - - - - -
M_W004 posiada wiedzę o stosowanych nowoczesnych technologiach produkcji stopów metali w procesach elektrometalurgicznych - - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 82 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 h
Preparation for classes 10 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 h
Realization of independently performed tasks 15 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Inne 5 h
Module content
Lectures (15h):

1.Development of electrometallurgical processes. Main chemical reactions in the process-oxidation, dephosphorization. Process characteristics, behavior of selected elements under the conditions of the electric arc process.
2.Construction of an electric arc furnace: furnace shell, tap-hole, refractories lining.
3.Sources of energy used in the process. Balance of consumption energy. Modern technologies to minimize energy consumption.
4.Liquid slag in the process – characteristics. Technology of foamed slag, analysis of the phenomena of reduction metallic oxides in liquid slag phases.
5.Possibilities of modeling and description of phenomena and optimization of steel smelting process in EAF.
6.Characteristics of the technology of graphite electrode production, properties, mechanisms of wear. Selected secondary metallurgy technologies e.g. electroslag refining (ESR).
7.Construction, work principle and control of aggregates used in ferroalloy metallurgy. Technologies production of selected ferroalloys.
8.Credit.

Seminar classes (15h):

1.Characteristics of modern technologies and intensification of the steel smelting process in an electric furnace. Shredders, heating systems of scrap, monitoring of foamed slag level.
2.Control of power consumption, process intensification through the use of oxygen lances, gas burners, slag foaming, CO post-combustion.
3.Theoretical modeling of steelmaking slag, depending on temperature as well as pressure and gas atmosphere using thermodynamic bases.
4.Preparation of the materials and heat balance of the melt in the arc furnace.
5.Electricity supply systems for the arc furnace: transformer, high-current path, measuring and control devices.
6.Oxygen and carbon lances, gas burners, gas-permeable fittings. Environmental protection systems: gas extraction and purification systems, dog house.
7.DC arc furnace: construction steel production technology. Comparison of pros and cons of DC and AC furnaces.
8.Induction furnaces: operating principle, construction. Steel production technology in an induction vacuum furnace.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Seminar classes: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Seminar classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Method of calculating the final grade:

ocena końcowa = 0,4 oceny z ćwiczeń seminaryjnych + 0,6 oceny z zaliczenia

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Prerequisites and additional requirements:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień
zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na
zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla
przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów
niekończących się egzaminem).

Recommended literature and teaching resources:

1.Karbowniczek M.; Stalowniczy piec łukowy, Wydawnictwa Naukowe AGH, 2015.
2.Sosnowski R. Żelazostopy. Skrypt Politechniki Śląskiej. Gliwice 1986.
3.Gładysz J. Metalurgia żelazostopów. Ćwiczenia laboratoryjne. Skrypt AGH, 2002
4.Karbowniczek M.; Ćwiczenia z elektrometalurgii stali, Skrypt AGH
5.Lauri Holappa; Secondary Steelmaking, Process Metallurgy, Chapter 1.6, Elsevier, Volume 3, 2014,
6.Tochowicz S.; Wytapianie stali w piecach elektrycznych, Wyd. „Śląsk”, Biblioteka Metalurga,
7.Madias J.; Electric Furnace Steelmaking; Treatise on Process Metallurgy, Elsevier, Volume 3, 2014,
8.Merete Tangstad; Manganese Ferroalloys Technology, Chepter 7, Treatise on Process Metallurgy, Elsevier, Volume 3, 2014,
9.Gasik M.; Handbook of Ferroalloys, Theory and Technology, Aalto University Foundation, Espoo, Finland, Elsevier, 2013.
10.Bergman K., Gottardi R.: Design criteria for the modern UHP electric arc furnace with auxiliaries., Ironmaking and Steelmaking, 1990, vol 17, No. 4, s. 156-159
11.Kirschen M, Zettl K. M., Echterhof T. Pfeifer H.; Models for EAF energy efficiency, Electric Steelmaking, www.steeltimesint.com, 2017,
12.Logar V, Dovžan D., Škrjanc I.; Modeling and Validation of an Electric Arc Furnace: Part 1; and ”Part 2, Thermo-chemistry“, Heat and Mass Transfer; ISIJ International, Vol. 52 (2012), No. 3, pp. 402–412, pp. 413-423,
13.Pfeifer H., Kirschen M.: Thermodynamic analysis of EAF energy efficiency and comparison with a statistical model of electric energy demand, materiały konferencji EEC 2005 Birmingham, 9-11.05.2005

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

http://www.bpp.agh.edu.pl/

Additional information:

None