Hlavní projekty vedené katedrou od roku 2010

Simulace přenosových pochodů při výrobě a odlévání oceli a úprava metalurgických odpadů pro možnost opětovného použití ve výrobním procesu

SP2011/44

null

prof. Ing. Karel Michalek, CSc.

01. 01. 2011 - 31. 12. 2011

Projekt bude zaměřen na podporu základních aktivit spojených s výzkumem prováděným v rámci řešení doktorských disertačních prací ve třech základních oblastech : I. studium termofyzikálních vlastností reálných metalurgických tavenin - tvorba a testování metodických postupů vhodných pro výzkum reálných oxidických systémů a ocelí (teploty solidu, likvidu, fázových přeměn, tepelné kapacity) II. fyzikální a numerické modelování metalurgických pochodů - modelování lití a krystalizace kovových tavenin v kovových a keramických formách, modelování segregačních jevů a dalších defektů doprovázejících krystalizaci kovových tavenin, modelování homogenizačních a přenosových procesů v licí pánvi, III. úprava metalurgických odpadů pro možnost opětovného použití ve výrobním procesu např. vysoušení pomocí mikrovlnného záření a snižování obsahu škodlivin.

doc. Ing. Karel Gryc, Ph.D.
doc. Ing. Ján Kret, CSc.
prof. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D.
prof. Ing. Karel Michalek, CSc.
Ing. Zbyněk Hudzieczek
Ing. Petr Faruzel
Ing. Vojtěch Sikora
Ing. Petr Klus, Ph.D.
prof. Ing. Karel Michalek, CSc.

Cílem řešení projektu bude výzkum termofyzikálních vlastností tavenin, při kterém bude v první fázi ověřována metodologie měření, která by měla vést k vypracování vlastní standardizované a reprezentativní metodiky studia termofyzikálních vlastností tavenin oxidických systémů a kovů pomocí metody DTA a DSC na zařízení Netsch STA 449 F3 Jupiter.
V oblasti modelování bude cílem experimentální studium přenosových procesů v licí pánvi. Bude studován zejména vliv pozice dmyšných elementů, vliv průtoku homogenizačního plynu a vliv hmotnosti strusky na průběh homogenizačních a přenosových procesů mezi struskou a kovem.
V rámci řešení projektu bude rovněž proveden rozbor aktuální světové literatury zaměřené na řešení otázek spojených s litím a krystalizací oceli kovových tavenin v kovových formách (kokilách) a možností jejich simulace pomocí komerčních softwarových aplikací.
Cílem projektu v oblasti úpravy metalurgických odpadů, pro možnost jejich opětovného využití ve výrobním procesu, bude experimentální studium vysoušení metalurgických odpadů pomocí elektromagnetického záření, spékaní směsí odpadů za účelem vytvoření kusové vsázky a snižování obsahu škodlivin, především Zn z metalurgických odpadů pomocí reakčních činidel.

Určené prostředky projektu budou čerpány především na:
- dovybavení laboratoře měřicí a registrační technikou,
- provedení chemických analýz,
- nákup chemikálií pro studium přenosových procesů (parafínový olej) a chemikálii potřebných pro pokusné spékání (ZnO, CaO, CaCO3…),
- nákup ochranných prostředků a laboratorních pomůcek,
- další materiál související s řešením projektu.
Dále budou prostředky použity pro podporu publikační činnosti, aktivní účasti na konferencích a hrazení služebních cest souvisejících s řešením projektu.

Výstupem projektu bude:
- zpracování disertačních prací,
- standardizování stávající metodiky měření na fyzikálním modelu licí pánve,
- publikace ve formě článků a příspěvků na konferencích,
- vývoj reprezentativní metodiky měření termofyzikálních vlastností tavenin oxidických systémů a kovů na přístroji Netsch STA 449 F3 Jupiter,
- zvládnutí základních výpočtových simulací lití a tuhnutí kovových tavenin,
- rešerše aktuální světové odborné literatury týkající se lití a krystalizace kovových tavenin.

Časový harmonogram:

Oblast I : Studium termofyzikálních vlastností reálných metalurgických tavenin
1-3/2011 Rozbor literatury k problematice termické analýzy oxidických a kovových systémů, příprava laboratoře na instalaci zařízení STA 449 F3 Jupiter.
3-4/2011 Instalace zařízení STA 449 F3 Jupiter, oživení, zaškolení.
4-7/2011 Vývoj metodiky, zkušební experimenty na zařízení STA 449 F3 Jupiter.
8-10/2011 Vývoj metodiky, výběr a testování vhodných matematicko-statistických nástrojů pro hodnocení a interpretaci výsledků – zařízení STA 449 F3 Jupiter.

Oblast II : Fyzikální a numerické modelování metalurgických pochodů
1-6/2011 Provádění experimentů na fyzikálním modelu licí pánve, průběžná analýza výsledků a potřeb prověření dalších variant okrajových podmínek.
7-10/2011 Souhrnná analýza výsledků využitím sofistikovaných matematicko-statistických metod.
1-3/2011 Numerické modelování lití a tuhnutí oceli. Rozbor literatury k problematice lití a tuhnutí oceli zaměřený především na numerické modelování.
4-9/2011 Seznámení se s vybraným softwarem pro numerické simulace metalurgických procesů – zaškolení.
10/2011 Provedení zkušebních simulací.

Oblast III : Úprava metalurgických odpadů
1-3/2011 Vysoušení metalurgických odpadů pomocí elektromagnetického záření.
4-7/2011Spékaní směsí odpadů za účelem vytvoření kusové vsázky.
8-10/2011 Snižování obsahu škodlivin, především Zn z metalurgických odpadů pomocí reakčních činidel a zpracování získaných dat a jejich vyhodnocení.

Pro všechny oblasti :
11-12/2011 Vyhodnocení získaných výsledků, návrh dalšího postupu výzkumu a vypracování závěrečné zprávy