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PORTALE DELLA DIDATTICA

Impianti metallurgici

02BGIMZ

A.A. 2021/22

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Dei Materiali - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 60
Esercitazioni in aula 10
Esercitazioni in laboratorio 10
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Ugues Daniele Professore Ordinario ING-IND/21 45 0 10 0 11
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/21
ING-IND/21
6
2
B - Caratterizzanti
F - Altre attività (art. 10)
Discipline dell'ingegneria
Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro
Valutazione CPD 2021/22
2021/22
L’insegnamento ha lo scopo di far conoscere i principi di funzionamento e costruzione degli impianti industriali impiegati nelle operazioni di produzione e trasformazione dei materiali metallici. Si parte da un’analisi dell'attività industriale nel suo complesso, considerando le esigenze di produttività, sviluppo organico, qualità e affidabilità della produzione. Lo studio dei processi metallurgici coinvolge gli aspetti relativi alla selezione degli impianti in base alle tipologie di prodotti e alla produttività richiesta. Le principali tipologie di impianti analizzati sono: processazione delle materie prime, riduzione allo stato metallico, fusione, affinazione, colata, eventuale rifusione, riduzione termomeccanica, processi speciali, trattamenti termici. I processi di produzione dei materiali maggiormente trattati sono quelli degli acciai, delle leghe di Al e di Ni. L’insegnamento considera inoltre gli aspetti relativi a ingombri, rumorosità, pericolosità ambientale, gestione della sicurezza caratteristici dei diversi impianti. Le finalità dell'insegnamento sono: 1) sensibilizzare alle criticità dell'utilizzo delle materie prime dei processi di fabbricazione dei materiali metallici; 2) fornire i criteri di selezione delle tecnologie produttive, di organizzazione dei cicli produttivi, di conduzione e di gestione degli impianti stessi; 3) comprendere le fonti di difetti eventualmente introdotti dalla tecnologia di fabbricazione nei materiali metallici fabbricati; 4) comprendere i pregi e i difetti delle diverse tecnologie di fabbricazione primaria dei materiali metallici. Il programma ha un carattere teorico-pratico e viene completato con almeno una visita presso stabilimenti industriali o i laboratori pre-industriali della sede di Alessandria del Politecnico di Torino. Questo insegnamento intende inoltre presentare allo studente il linguaggio tecnico internazionale proprio del settore: i materiali didattici saranno forniti parzialmente in lingua inglese.
Subject fundamentals The aim of this lecture is to introduce the students into the field of industrial plants used for the manufacturing and transformation of engineering metallic materials. The industrial activity is observed as a whole, taking into account the requirements related to productivity, harmonic development of industrial activities, quality and reliability of industrial production. The major production plants analysed within the lectures are: raw materials processing, smelting to the metallic state, melting, refining, casting, re-melting if needed, thermomechanical processes, special processes, heat treatments. The production processes of materials majorly addressed are those of: steels, Al and Ni alloys. Spacing needs, noise and vibration provided by metallurgical productions, health and environment impacts are also considered within the lecture. The final goals of the lecture are: 1) to increase the engineers attention to the critical aspects in raw materials usage for metallic materials productions; 2) to provide theoretical and practical criteria addressing the designing, selecting, managing and running of industrial plants; 3) to understand the sources of defects eventually introduced by fabrication technology in the produced metallic materials; 4) to understand limits and benefits of primary fabrication technologies of metallic materials. The learning of metallurgical plants principles and constructions is supported by at least one technical visit at industrial facilities or at pre-industrial laboratories of the Alessandria site of Politecnico. International language and terms will also be adopted for this course. Part of the documents provided to students will be in English language.
L'obiettivo è sviluppare nell'allievo una visione il più possibile vicina alla realtà industriale nella quale sarà chiamato ad operare, considerando l'impianto situato in un determinato luogo e contesto socio-economico. L’insegnamento si prefigge quindi di far acquisire allo studente una preparazione ingegneristica e manageriale, affinché inizi a prendere coscienza delle responsabilità comportate dall'essere ingegnere. Un'altra competenza che si intende sviluppare è la capacità di analisi delle relazioni cause-effetto tra processo produttivo e qualità del prodotto. Nelle relazioni svolte in gruppo, lo studente dovrà poi mettere a frutto le sue capacità di apprendimento per sviluppare abilità comunicative, affiancate da obiettività e autonomia di giudizio, doti indispensabili per assumere responsabilità ai diversi livelli e qualifiche professionali.
The course aims to develop a vision strongly related to the industrial reality in which the future engineer will be working, considering the plant as a part of the larger environmental and socio-economic contest. A vocational technical and management training will be given to the student in order to develop a responsible and engineer awareness. A specific competence which is intended to be developed within this lecture is the ability to analyse the root causes-effects relations between production process and product quality. Within the teamworking activities developed during the atelier hours, the student will be stressed to take profit of all his own learning capacities to attain proper evaluation criteria and capacities, with objectiveness of opinion. In this way he will be trained toward the capacity to undertake responsibilities and vocational qualifications.
L'allievo che accede a questo insegnamento deve avere solide basi di fisica, matematica, chimica, scienza dei materiali, in genere, e metallurgia in particolare. Inoltre deve padroneggiare gli aspetti legati alle proprietà chimiche e meccaniche dei materiali metallici e avere conoscenze di base dei processi fisici di fusione e solidificazione e di trattamento termico dei materiali metallici.
The student needs to have strong knowledge in physics, mathematics, chemistry, general materials science and, in particular, of metallurgy. Moreover, it is necessary to dominate the topics related to chemical and mechanical metallurgy and to have basic knowledge on melting and solidification and heat treatment processes.
Introduzione ai processi e agli impianti metallurgici. Analisi dei cicli di lavorazione tipici dei materiali metallici. Cenni di ingegneria industriale e logistica (fattori economici e tecnici nella scelta di un processo e di un impianto). Cenni a lay-out di un impianto industriale, magazzini industriali e trasporti interni. Panorama delle materie prime critiche a livello internazionale ed europeo. Impianti estrattivi dei minerali e loro processo (principi di funzionamento ed esigenze impiantistiche correlate). Problematiche di movimentazione, frantumazione e separazione, pre-trattamento dei minerali. Fattori che determinano la qualità delle materie prime dei processi metallurgici. Impianti di fusione dei materiali metallici (principi di funzionamento ed esigenze impiantistiche correlate). Teoria e pratica della siderurgia: equilibri di riduzione degli ossidi; reazioni metallo liquido-scoria; fabbricazione all'altoforno dell'acciaio (costruzione impianti e funzionamento); fabbricazione dell'acciaio al forno elettrico (costruzione impianti e funzionamento); affinazione; conversione a ossigeno; siderurgia secondaria; colata continua e in lingottiera; processi speciali di fusione in vuoto; rifusione. Impianti di fusione di materiali non ferrosi (Al, Ni). Processi termomeccanici e di finitura previsti per la fabbricazione di semiprodotti piani e lunghi metallici. Introduzione alla deformazione a caldo, semi-caldo e a freddo. Laminazione primaria e secondaria. Esigenze impiantistiche e questioni di sicurezza correlate al trattamento termico dei materiali metallici. Tipologie di forni e modi di somministrare il calore. Atmosfere di processo e generatori. Trattamenti massivi. Trattamenti finiti & superficiali.
Introduction to metallurgical processes and plant. Analysis of typical manufacturing routes of metallic materials. Brief remarks on Industrial Engineering and Logistics of a industrial plants (economical and technical factors affecting the selection of processes and plants). Brief remarks on the lay-out of an industrial plant, storage areas and internal transportations. Overview of the international and european state of critical raw materials. Exractive metallurgy of minerals and their processing (fundamental principles and related plant needs). Transportation, fragmentation and separation of minerals, pre-treatment of minerals. Factors determining the quality of raw materials of metallurgical processes. Melting plants of metallic materials (fundamental principles and related plant needs). Theory and practice of steel making: reduction equilibrium of oxides; slag-metal reactions; blast furnace (plant design and operating principles); electric steel making (plant design and operating principles); refining; oxygen conversion; secondary metallurgy; continuous and ingot casting; special vacuum melting processes; remelting processes. Non ferrous melting shops (Al, Ni). Thermomechanical and finishing processes necessary for the fabrication of long and plate metallic semi-products. Introduction to hot, semi-hot and cold deformation. Primary and secondary rolling. Plant needs and safety issues related to heat treatment of metallic materials. Types of furnaces and possible heat sources. Operating atmosphers and related generation processes. Massive heat treatments. Finish product and surface heat treatments..
Oltre alle lezioni teoriche, l’insegnamento prevede due esercitazioni di tipo progettuale da svolgere in gruppi formati da 3 studenti. Una di queste esercitazioni consiste nell’analisi di un processo metallurgico e impostazione di un diagramma tecnologico del processo stesso completo di bilanci di massa. Nell’esecuzione dell’esercitazione è richiesto di applicare le procedure di analisi e calcolo studiate durante le esercitazioni in aula. La seconda esercitazione consiste nell’analisi di un problema di scambio di calore all’interno di un forno industriale. Gli studenti sono in questa fase chiamati a lavorare in gruppo, a confrontarsi e, soprattutto, a cercare responsabilmente le soluzioni alle diverse problematiche che incontreranno durante la progettazione. Il lavoro di gruppo sarà valutato tramite un'esposizione tramite presentazione powerpoint dei criteri adottati, dei ragionamenti svolti e dei risultati ottenuti. Per facilitare la comprensione degli argomenti sarà organizzata, se possibile, una visita a un sito industriale.
Further to the teorethical lessons, the lecture foresees two project works to be developed in groups of 3 students. One of these project work consists in an analysis of a metallurgical process and the drawing of a technological diagram of the process itself, including mass balances. In the project development it is required to apply analysis methods and calculation procedures explained during the class exercise lessons. The second project consists in the analysis of a heat exchange case within an industrial furnace. The students in this phase of the exam preparation are requested to work in groups, to discuss and, even more important, to investigate upon their own responsibility solutions to the different problems that will encounter within the project development. The team working will be evaluated through a presentation, supported by powerpoint tool, describing the criteria applied, the conceving process and the results achieved. To help the understanding of the topics included into the lessons, one technical visit to industral sites will be organized if possible.
Poiché questo modulo di insegnamento comprende differenti aspetti inerenti i processi industriali dei materiali metallici, è stato sviluppato materiale didattico apposito che non coincide con un singolo testo disponibile sul mercato. Ai testi utilizzati per la costruzione del materiale didattico, si fa comunque esplicito riferimento nel materiale didattico stesso, al fine di favorire approfondimenti che si rendano eventualmente necessari. Lezioni: le diapositive in formato powerpoint utilizzate a lezione, sono messe a disposizione agli studenti iscritti all'insegnamento sul portale della didattica; oltre alle diapositive usate a lezione sono fornite dispense relative ai temi trattati nel corso. Nell'AA 2020-2021 le lezioni saranno erogate in modalità virtual classroom. Saranno pertanto rese disponibili le video-registrazioni dell'insegnamento. Esercitazioni: il tema del progetto, i testi di problemi proposti, le schede tecniche, le sintesi da norme e manuali sono forniti in aula e messi a disposizione sul portale della didattica. Se la crisi sanitaria lo permetterà, le esercitazioni di questo insegnamento saranno erogate in modalità mista.
Since the lectures include many aspects related to industrial processing of metallic materials, specific teaching documentation was developed, that is not present in a single book on the market. All reference texts used to develop the teaching documentation are cited within the documentation itself, in order to favour the eventually needed deepening. Lessons: Lessons are given using power-point slides, which are uploaded on the course portal. Furhter to the slides, support documentation to the teaching topics included within the lectures is uploaded on the lecture portal. In the Academic Year 2020-2021 the lessons will be given through Virtual Classroom mode. Therefore, video-recorded lessons of this course will be available. Exercise lessons: the topic of the final project, practical exercises, materials and plants datasheet, parts of international standards and handbooks are given during front lessons and uploaded on the lecture portal. If the health crisis will allow it, the exercise lessons of this course will be given in mixed mode.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Compulsory oral exam; Group project;
L’esame si svolge in modo orale tramite la presentazione e discussione degli elaborati progettuali sviluppati nel corso delle esercitazioni e l’approfondimento di alcuni argomenti del programma non trattati nei lavori di progettazione. Le due parti dell’esame possono essere sostenute in momenti diversi all'interno delle sessioni di esame. Il peso relativo delle relazioni sulle esercitazioni svolte sul voto complessivo è di circa il 30%, mentre la restante parte del voto è assegnata in base all’andamento dell’esame orale. Entrambe le parti dell'esame devono raggiungere almeno i diciotto trentesimi, per poter esprimere il voto complessivo. L'esame del progetto di gruppo tende a verificare la correttezza dei calcoli eseguiti e delle scelte operative condotte, in modo da verificare la competenza ingegneristica sviluppata. L'esame orale tende ad accertare l'acquisizione delle conoscenze e nozioni fornite durante le lezioni.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Compulsory oral exam; Group project;
The examination is oral. Both a discussion on the results of the teamwork projects elaborated by the students along the exercise lessons and an actual examination on the topics that were not deepened into the projects will be included into the oral examination. The two parts of the examination can be given separately within the devoted examination periods. The weight assigned to the project work is ca. 30% of the final vote. Both parts of the examinations has to achieve at least 18/30 mark to get the final pass. The examination of the teamwork projects has the objective of evaluating the correctness of the calculation performed and of the operative choices adopted, in order to verify the developed engineering attitude. The oral examination has the goal to verify that the knowledge and data provided during the lectures were acquired by the student.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;
Regole e modalità di esame L’esame si svolge in modo orale tramite la presentazione e discussione degli elaborati progettuali sviluppati nel corso delle esercitazioni e l’approfondimento di alcuni argomenti del programma non trattati nei lavori di progettazione. Le due parti dell’esame possono essere sostenute in momenti diversi all'interno delle sessioni di esame. Il peso relativo delle esercitazioni svolte sul voto complessivo è di circa il 35%, mentre la restante parte del voto è assegnata in base all’andamento dell’esame orale. Entrambe le parti dell'esame devono raggiungere almeno i diciotto trentesimi, per poter esprimere il voto complessivo. Risultati di apprendimento attesi L'esame del progetto di gruppo tende a verificare la correttezza dei calcoli eseguiti e delle scelte operative condotte, in modo da verificare la competenza ingegneristica sviluppata. L'esame orale tende ad accertare l'acquisizione delle conoscenze e nozioni fornite durante le lezioni.
Exam: Compulsory oral exam; Group project;
The examination is oral. Both a discussion on the results of the teamwork projects elaborated by the students along the exercise lessons and an actual examination on the topics that were not deepened into the projects will be included into the oral examination. The two parts of the examination can be given separately within the devoted examination periods. The weight assigned to the project works is ca. 35% of the final vote. Both parts of the examinations has to achieve at least 18/30 mark to get the final pass. Expected comprehension results The examination of the teamwork projects has the objective of evaluating the correctness of the calculation performed and of the operative choices adopted, in order to verify the developed engineering attitude. The oral examination has the goal to verify that the knowledge and data provided during the lectures were acquired by the student.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;
Regole e modalità di esame L’esame si svolge in modo orale tramite la presentazione e discussione degli elaborati progettuali sviluppati nel corso delle esercitazioni e l’approfondimento di alcuni argomenti del programma non trattati nei lavori di progettazione. Le due parti dell’esame possono essere sostenute in momenti diversi all'interno delle sessioni di esame. Il peso relativo delle esercitazioni svolte sul voto complessivo è di circa il 35%, mentre la restante parte del voto è assegnata in base all’andamento dell’esame orale. Entrambe le parti dell'esame devono raggiungere almeno i diciotto trentesimi, per poter esprimere il voto complessivo. Risultati di apprendimento attesi L'esame del progetto di gruppo tende a verificare la correttezza dei calcoli eseguiti e delle scelte operative condotte, in modo da verificare la competenza ingegneristica sviluppata. L'esame orale tende ad accertare l'acquisizione delle conoscenze e nozioni fornite durante le lezioni.
Exam: Compulsory oral exam; Group project;
The examination is oral. Both a discussion on the results of the teamwork projects elaborated by the students along the exercise lessons and an actual examination on the topics that were not deepened into the projects will be included into the oral examination. The two parts of the examination can be given separately within the devoted examination periods. The weight assigned to the project works is ca. 35% of the final vote. Both parts of the examinations has to achieve at least 18/30 mark to get the final pass. Expected comprehension results The examination of the teamwork projects has the objective of evaluating the correctness of the calculation performed and of the operative choices adopted, in order to verify the developed engineering attitude. The oral examination has the goal to verify that the knowledge and data provided during the lectures were acquired by the student.
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