VŠTE:NE_VTE Výrobní technologie pro ekon. - Informace o předmětu

NE_VTE Výrobní technologie pro ekonomy

Rozsah

2/2/0. 5 kr. Ukončení: zk.

Vyučující

Ing. Kamil Koza (cvičící)
doc. Ing. Ladislav Socha, MBA, Ph.D. (cvičící)

Garance

doc. Ing. Ladislav Socha, MBA, Ph.D.
Katedra aplikovaných technologií a materiálového výzkumu – Ústav technicko-technologický – Rektor – Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích
Dodavatelské pracoviště: Katedra aplikovaných technologií a materiálového výzkumu – Ústav technicko-technologický – Rektor – Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích

Rozvrh seminárních/paralelních skupin

NE_VTE/NE5: So 29. 3. 8:00–9:30 B3, 9:40–11:10 B3, 11:25–12:55 B3, So 12. 4. 8:00–9:30 B3, 9:40–11:10 B3, 11:25–12:55 B3, So 10. 5. 8:00–9:30 B3, 9:40–11:10 B3, L. Socha
NE_VTE/P01: St 14:50–16:20 B5, L. Socha
NE_VTE/S01: St 16:30–18:00 B5, L. Socha

Předpoklady

NE_SMT Strojírenské materiály pro ekonomy

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.

Cíle předmětu opírající se o výstupy z učení

Předmět je zaměřen na získání poznatků o progresivních technologiích výroby technických materiálů používaných ve strojírenské praxi. Pozornost je věnována základním technologickým souvislostem mezi surovinovými zdroji, technologií výroby, zpracování kovů a jejich slitin. Studenti získají představu o podstatě technologických procesů recyklace, výroby, zpracování a odlévání kovů a jejich slitin, které se výraznou měrou podílejí na užitných vlastnostech kovových materiálů. Předmět dále poskytuje náhled do problematiky moderních GREEN technologií výroby slitin železných a neželezných kovů se zaměřením na redukci uhlíkové stopy, zlepšení energetické efektivity, použití obnovitelných zdrojů, recyklaci a opětovné použití materiálů a aplikace nízkouhlíkových technologií. Studenti se seznámí s možnostmi moderních GREEN technologií, které výrazně snižují ekologický dopad, představují zodpovědný přístup k ochraně životního prostředí při implementaci ekologicky šetrných technologií výroby, které zároveň podporují udržitelnost průmyslu. Tyto znalosti jsou základem pro získání představy o možnostech aplikace technických materiálů ve strojírenské praxi. Výsledkem studia jsou tedy znalosti a kompetence z transferu technického a technologického know-how do procesů ekonomického řízení produkčních společností s ohledem na moderní trend udržitelnosti průmyslu při nižší ekologické stopě a šetrnější k životnímu prostředí. Studium umožňuje získat jedinečné poznatky o základních i moderních GREEN technologiích recyklace, výroby a zpracování kovů a jejich slitin v rámci uceleného technologického řetězce během studia ekonomie a managementu.

Výstupy z učení

Student bude po absolvování předmětu schopen:
- definovat základní rozdělení ocelí, litin a slitin neželezných kovů a dále charakterizovat mechanické, technologické vlastnosti uvedených materiálů;
- charakterizovat požadavky moderní společnosti na trend implementace GREEN technologií ve strojírenské praxi;
- definovat základní pochody, rafinační technologie a mimopecní zpracování používané při metalurgickém zpracování ocelí, litin a neželezných kovů;
- charakterizovat GREEN technologické procesy recyklace, výroby, zpracování a odlévání ocelí, litin a neželezných kovů v praxi;
- aplikovat teoretické i praktické poznatky z oblasti metalurgie k řízení metalurgického zpracování ocelí, litin a neželezných kovů;
- definovat vliv GREEN technologií na snížení ekologického dopadu při implementaci ekologicky šetrných technologií výroby podporujících udržitelnost průmyslu
- využít svých znalostí slévárenských technologií k rozhodování o použití vhodného metalurgického pochodu a následného postupu zpracování při výrobě ocelí, litin a neželezných kovů;
- určit základní typy metalurgických vad, příčiny vzniku a možnosti jejich odstranění.

Osnova

• Přednášky:
• 1. Úvod do výrobních technologií – význam, současný stav a perspektivy jednotlivých technologií, trend GREEN technologií ve výrobě, ekologické aspekty výroby oceli, litin a neželezných kovů.
• 2. Charakteristika rozdělení a značení ocelí, zásady přípravy vsázky pro tavbu oceli, možnosti využití recyklovaných materiálů a druhotných surovin, základní metalurgické reakce a technologické postupy GREEN technologií.
• 3. Technologie a princip výroby oceli v primárních agregátech – kyslíkové konvertory, elektrické obloukové pece, udržitelné přístupy k výrobě oceli implementací GREEN principů.
• 4. Zpracování oceli na zařízeních sekundární metalurgie – pánvové pece a vakuovací stanice.
• 5. Odlévání odlitků, průběh tuhnutí odlitků, vady odlitků, možnosti zvýšení efektivity jakostní výroby – odlévání do forem, kokily a zařízení plynulého odlévání.
• 6. Základní rozdělení slévárenských litin, zásady přípravy vsázky pro tavbu litiny, možnosti recyklace a použití obnovitelných zdrojů a postupů GREEN.
• 7. Slévárenská zařízení a postupy tavení – kuplové pece, elektrické a indukční pece, využití recyklovaných materiálů, druhotných surovin, zvýšení efektivity postupy GREEN technologií.
• 8. Charakteristika metalurgických pochodů výroby a mimopecní zpracování litin – základní metalurgické reakce, očkování a modifikace a technologické postupy GREEN technologií.
• 9. Výroba odlitků, slévárenské směsi a formy, ekologie slévárenských směsí, redukce uhlíkové stopy, zlepšení energetické efektivity, druhy modelů, vtoková soustava, rozdělení a charakteristika metalurgických vad litin.
• 10. Základní druhy slitin hliník, hořčík, měď a zinek – chemické složení, vsázkové suroviny, možnosti recyklace a použití obnovitelných zdrojů a postupů GREEN.
• 11. Materiálové vlastnosti slitin neželezných kovů – mechanické, fyzikální a technologické.
• 12. Principy metalurgického zpracování – tavicí a udržovací pece, modifikace, očkování, rafinační postupy, udržitelné přístupy k výrobě neželezných kovů implementací GREEN technologií.
• 13. Základní metody odlévání slitin neželezných kovů – netrvalé a kovové formy, možnosti zvýšení efektivity jakostní výroby, charakteristika vad slitin neželezných kovů a jejich rozdělení, kontrola odlitků a oprava vad.
• Semináře:
• 1. Úvodní cvičení → práce s normami → charakteristika, rozdělení, značení ocelí, litin a neželezných kovů; seznámení s principy GREEN technologií ve strojírenské praxi; bezpečnostní pokyny pro návštěvu slévárenských provozů.
• 2. Laboratorní praktika → Modelování procesu krystalizace oceli → příprava a realizace modelování krystalizace, nastavení odlišných technologických podmínek dle principů GREEN technologií, vyhodnocení a vypracování laboratorního protokolu.
• 3. Laboratorní praktika → Vliv parametrů odlévání na vznik staženiny → příprava a realizace laboratorního odlévání, nastavení odlišných technologických podmínek dle principů GREEN technologií, vyhodnocení a vypracování laboratorního protokolu.
• 4. Laboratorní praktika → Studium heterogenity odlitků z oceli → příprava a realizace studia segregace na vybraných jakostech ocelí, nastavení odlišných technologických podmínek dle principů GREEN technologií, vyhodnocení a vypracování laboratorního protokolu.
• 5. Exkurze → Představení základních a GREEN technologií výroby oceli prostřednictvím edukačních videí z tuzemských a zahraničních ocelářských podniků.
• 6. Výpočtové cvičení → Očkování a modifikace litin → stanovení metalurgických účinků očkování a modifikace tavenin, nastavení odlišných technologických podmínek dle principů GREEN technologií, vypracování výpočtového protokolu dle jednotlivých zadání.
• 7. Laboratorní praktika → Světelná mikroskopie → příprava vzorků různých jakostí litin → analýza struktur a stanovení jednotlivých typů litin, vyhodnocení a vypracování laboratorního protokolu.
• 8. Exkurze → Seznámení s aktuálním stavem slévárenského průmyslu a posouzení možností implementace GREEN technologií prostřednictvím edukačních videí v podmínkách tuzemských a zahraničních sléváren litiny.
• 9. Laboratorní praktika → Fyzikální modelování rafinace hliníkových slitin → příprava a realizace fyzikálního modelování na modelu FDU (Foundry Degassing Unit), nastavení odlišných technologických podmínek dle principů GREEN technologií, vyhodnocení a vypracování laboratorního protokolu.
• 10. Laboratorní praktika → Termická analýza slitin neželezných kovů → příprava a roztavení vybraných slitin, realizace termické analýzy, vyhodnocení a vypracování laboratorního protokolu.
• 11. Laboratorní praktika → Stanovení naplynění hliníkových slitin → příprava a roztavení vybraných slitin, realizace naplynění stanovením Dichte Indexu, Straube-Pffeifer testu, Drosstestu, nastavení odlišných technologických podmínek dle principů GREEN technologií, vyhodnocení a vypracování laboratorního protokolu.
• 12. Exkurze → Seznámení s aktuálním stavem slévárenského průmyslu hliníku a zinku a posouzení možností implementace GREEN technologií v podmínkách tuzemských a zahraničních sléváren neželezných kovů.
• 13. Vypracování testu se zaměřením na probrané učivo a jednotlivá cvičení.

Literatura

povinná literatura
• MACHEK, V., 2015. Kovové materiály 4: výroba a zpracování ocelí a litin. Praha: České vysoké učení technické. ISBN 978-80-01-05686-8.
• QUADER, M. A. et. al. A comprehensive review on energy efficient CO2 breakthrough technologies for sustainable green iron and steel manufacturing. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015, vol. 50, pp. 594-614.
• FAN, Z., FRIEDMANN, S. J. Low-carbon production of iron and steel: Technology options, economic assessment, and policy. Joule. 2021, vol. 5, no. 4, pp. 829-862.
• FISCHEDICK, M. et. al. Techno-economic evaluation of innovative steel production technologies. Journal of Cleaner Production. 2014, vol. 84, pp. 563-580.
• SAHOO, M. a S. SAHU, 2014. Principles of Metal Casting. 3rd ed. [s. l.]: McGraw Hill Professional. ISBN 9780071789752.
• NĚMEC, M., B. BEDNÁŘ a B. BRYKSÍ STUNOVÁ, 2016. Teorie slévání. 2. vyd. Praha: České vysoké učení technické. ISBN 978-80-01-06026-1.
• MATUCHA, J. a I. NOVÁ, 2014. Slévárenské formy. Liberec: Technická univerzita. ISBN 978-80-7494-083-5.
• LI, Ch-L., DONG, L., SUN, X-M. Study on the Impact on Environment in Ductile Iron Production. Advanced Materials Research. 2011, vol. 183, pp. 367-371.
• MICHNA, Š. a L. MICHNOVÁ, 2014. Neželezné kovy. Děčín: Štefan Michna, Lenka Michnová. ISBN 978-80-260-7132-7.
• MICHNA, Š., 2015. Technologie a zpracování hliníkových materiálů. 2. vyd. Ústí nad Labem: Štefan Michna. ISBN 978-80-260-7706-0.
• RAABE, D. et. al. Making sustainable aluminum by recycling scrap: The science of “dirty” alloys. Progress in Materials Science. 2022, vol. 128.
• GHOSH, M., BANERJEE, P. S., RAY, H. S. Examining Energy and Environment Issues in Non-ferrous Metallurgy in the Light of Industrial Metabolism. Journal of Materials and Environmental Science. 2014, vol. 5, no. 2, pp. 380-389.

doporučená literatura
• BEDDOOES, J. a M. J. BIBBY, 1999. Principles of Metal Manufacturing Processes. [s. l.]: Butterworth-Heinemann. ISBN 9780080539553.
• ŠENBERGER, J., 2008. Metalurgie oceli na odlitky. Brno: VUTIUM. ISBN 978-80-214-3632-9.
• BHANDARI, S. et. al. Assessment for Replacing Coal and Petroleum Product with Green Hydrogen for Steel and Iron Production. American Journal of Modern Energy. 2024, vol. 10, no. 1, pp. 1-10.
• GAO, W. et. al. Comprehensive utilization of steel slag: A review. Powder Technology. 2023, vol. 422.
• SHATOKHA, V. Environmental Sustainability of the Iron and Steel Industry: Towards Reaching the Climate Goals. European Journal of Sustainable Development. 2016, vol. 5, no. 4, pp. 289-300.
• BROADBENT, C. Steel’s recyclability: demonstrating the benefits of recycling steel to achieve a circular economy. The International Journal of Life Cycle Assessment. 2016, vol. 21, pp. 1658-1665.
• JELÍNEK, P., 2007. Slévárenství. 5. vyd. Ostrava: VŠB-Technická univerzita Ostrava. ISBN 978-80-248-1282-3.
• VONDRÁK, V., J. HAMPL a A. HANUS, 2005. Metalurgie litin: mimopecní zpracování roztavené litiny. Ostrava: VŠB-Technická univerzita Ostrava. ISBN 80-248-0777-7.
• ZHU, Y., KEOLEIAN, G. A., COOPER, D. R. A parametric life cycle assessment model for ductile cast iron components. Resources, Conservation and Recycling. 2023, vol. 189.
• NĚMEC, M. a J. PROVAZNÍK, 2008. Slévárenské slitiny neželezných kovů. Praha: České vysoké učení technické. ISBN 978-80-01-04116-1.
• SILBERNAGEL, A., 2011. Struktura, vlastnosti, zkoušení a použití kovů. Ostrava: Kovosil. ISBN 978-80-903694-6-7.
• SCHARF, S. et. al. FOUNDRY 4.0: An innovative technology for sustainable and flexible process design in foundries. Procedia CIRP. 2021, vol. 98, pp. 73-78.
• DIOP, M. A. et. al. Green Power Furnaces in Aluminum Cast House for Scrap Preheating Using CO2-Flue Gas. Journal of Sustainable Metallurgy. 2021, vol. 7, pp. 46-59.

Organizační formy výuky

přednáška
seminář
tutoriál

Komplexní výukové metody

frontální výuka
skupinová výuka - kooperace
projektová výuka
brainstorming
kritické myšlení
samostatná práce – individuální nebo individualizovaná činnost
výuka podporovaná multimediálními technologiemi

Studijní zátěž

Aktivita	Počet hodin za semestr
	Prezenční forma	Kombinovaná forma
Příprava na průběžný test	12	12
Příprava na přednášky	26
Příprava na seminář, cvičení, tutoriál	25	25
Příprava na závěrečný test	15	15
Účast na přednáškách	26
Účast na semináři/cvičeních/tutoriálu/exkurzi	26	78
Celkem:	130	130

Metody hodnocení a jejich poměr

zkouška - písemná 70 %
test - průběžný 30 %

Podmínky testu

Na začátku semestru vyučující informuje studenty, jakým způsobem úspěšně předmět ukončit. Na konci semestru proběhne průběžný test (30 %). Zkouška bude písemná na 70 bodů (70 %) Celkem musí student splnit min. 70 %, aby předmětem úspěšně prošel. Celková klasifikace předmětu, tj. body za test (70 - 0) + body z~průběžného hodnocení (30 - 0):A 100 – 90, B 89,99 – 84, C 83,99 – 77, D 76,99 – 73, E 72,99 – 70, FX 69,99 – 30, F 29,99 - 0.

Informace učitele

Účast na výuce ve všech formách řeší samostatná vnitřní norma VŠTE (Evidence docházky studentů na VŠTE). Pro studenty prezenční formy studia je na seminářích povinná 70% účast.

• Statistika zápisu (nejnovější)
  
• Permalink: https://is.vstecb.cz/predmet/vste/leto2025/NE_VTE