Конспект урока по теме Чугун

Раздел «Железоуглеродистые сплавы»

Тема урока (по календарно-тематическому плану): «Производство чугуна»

Тема урока в конспекте студентов «Чугун»

Л.П. Гинц, преподаватель

Набережночелнинского

Политехнического колледжа

г. Набережные Челны РТ

Технологическая карта урока

№ п/п

Содержание этапа

Время

Актуализация знаний и подготовка к восприятию новой темы:

• Чтение текста «Это был…»;

• Диалог и построение упрощенной схемы доменного производства.

3 мин

15 мин

Изучение новой темы (формирование новых знаний)- первоначальное закрепление новых знаний:

• Осмотр образцов доменного производства;

• Творческая работа «Письмо»;

• Отчет по творческой работе «Письмо»;

• Оформление конспекта;

• Просмотр видеофильма «Производство стали. ч1» из цикла передач «Галилео».

8 мин

20 мин

15 мин

8 мин

11 мин

Поведение итогов:

• Сбор «рубликов», анализ работы группы.

5 мин

Окончание занятия:

• Свободный разговор о производстве чугуна в нашем городе - Набережных челнах, о родителях - работниках литейного завода, об экологии производства.

5 мин

Итого

90 мин

Чтобы отдельные этапы урока не вызывали непонимания, следует немного рассказать об особенностях ведения своего предмета:

• на уроках действует «рублевая» система оценивания деятельности студентов. Это та же бально-рейтинговая система, где вместо баллов студенты получают картонные «ученические рублики»;

• как такового, организационного этапа на моих уроках нет, этот этап растворен в самом занятии;

• на уроках студенты много читают вслух. Красивое, выразительное чтение оценивается «рубликами»;

• учебный материал, раздаваемый студентам, на первый взгляд выглядит примитивно-простым, на самом деле является максимально сконцентрированным, «отжатым» теоретическим материалом по теме, созданным по технологии «модульно-компетентностного обучения»;

• каждый этап урока четко ограничивается временем, особенно самостоятельная, творческая, индивидуальная работа студентов;

• по возможности использую тематические видеоролики, особенно ценными считаю научно-популярные фильмы из цикла передач «Галилео».

На столах лежат распечатки с текстом «Это был…». Текст авторский, собран из разных источников, за основу взят материал из книги С. Венецкого «От костра до плазмы». Материал собран так, что бы как можно короче и проще показать путь производства чугуна от случайных «костровых» до тигельной плавки, которая легла в основу доменного производства. По моей просьбе начинают читать вслух.

«Это был ...

Хоть железо - один из первых металлов, с которым человечество познакомилось в самородном виде, но отыскать самородок железа на земле - задача не из легких - уж очень он быстро ржавеет и разрушается. Где же древние люди «доставали» железо? Как ни странно - с неба!!

В метеоритах, падающих на землю, 90% вещества составляет железо!! Самый крупный метеорит упал в 1920 г. в Африку и весил 60 т. У метеоритного железа был один, но существенный недостаток - метеориты не падали по заказу, а нужда в железе была и немалая.

Как же человек пришел к мысли, что железо можно плавить из руды? Ученые полагают, что виной всему был костер! Далекие предки, разводя огонь, старались оградить его от ветра и обкладывали костер со всех сторон камнями, среди которых могли оказаться и куски железной руды. Очевидно, однажды ветер был сильным и условия оказались подходящими, так что руда превратилась в тяжелые бугристые лепешки металла.

Попробовав использовать получившийся металл, древний человек больше не захотел зависеть от слепого случая, а решил повторить этот процесс. Но на костре, как бы сильно не было пламя, ничего не получалось. Тогда было решено поместить руду с углем в горшок - тигель, закрыть его крышкой, обложить, для верности, углем и только потом поджечь. Железо получалось, по-прежнему, пористое, насквозь пронизанное шлаком. Причем при таком - сыродутном, способе оно было недостаточно твердым и прочным, а изделия из него быстро выходили из строя.

Однако, иногда попадались куски металла более твердые - те, что соприкасались с углем. Железо, будто науглероживалось и приобретало большую прочность. Люди очень ценили такое железо и потребность в нем все больше росла.

Печи стали строить выше, руды и угля закладывать больше, а воздух уже подавался не вручную, а с помощью водяных мельниц. Температура в печи резко возросла. Именно это и послужило тому, что железо сильно науглероживалось и вытекало вместе со шлаком еще до слива основного металла. Застывая, такое железо имело углерода в несколько раз больше, было очень хрупкое и уплотнению не поддавалось. Люди пробовали отжать из него шлак, но при первых же ударах молота оно раскалывалось. Ни орудий труда, ни оружия из него изготовить было нельзя. Металлурги очень злились и в сердцах давали этому металлу разные нелестные имена: «дикий камень», «гусь», «свинское железо (по анг. pig-iron - чугун)», в России - «чушка». Это был ………………..»

По завершению чтения всегда группа хором заканчивает предложение «Это был… ЧУГУН!!». Объявляю его темой сегодняшнего занятия.

-Т.к. на прошлом занятии («Практическое применение диаграммы «Fe-C») мы неоднократно говорили о чугуне и стали, давайте вспомним определение чугуна.

Студенты хором, синхронно и медленно, что бы успеть записать на доске, диктуют:

-Чугун - сплав железа с углеродом, где углерода больше 2,14%.

В это время на доске появляется запись: Ч=спл Fe + C, где С > 2,14%

Спрашиваю, понятна ли им эта запись и если получаю положительный ответ, прошу записать ее в конспект крупно, как формулу, в центре строки под темой и взять в рамочку.

Дальше идет диалог со студентами, во время которого написанная формула превращается в схему доменного производства. И хоть ребята эту тему еще не изучали, но, благодаря школьной базе и жизненному опыту, почти на все мои вопросы у них есть ответ.

• Откуда чугун получит железо? (из руды)

• Какие знаете железные руды? (магнитный железняк)

• Откуда чугун получит углерод? (из газа, угля, мазута…)

• Как назвать одним словом всех «поставщиков» углерода? (топливо)

• Руда и топливо на 100% состоят из своих основных компонентов? (нет)

• Куда деть ненужные примеси? (как-то собрать и вывести)

• Как называется отход любого производства? (шлак)

• Закладывают ли в печь руду целиком, теми кусками, какие образовались после взрывов в шахтах? (нет, измельчают)

• Зачем надо измельчать руду?

• До каких размеров целесообразно измельчать?

• Почему руду не перетирают в пыль?

• Как можно до начала плавки максимально очистить руду от примесей?

• и т.д.

Ч=спл Fe + C, где С > 2,14%

Продукты доменного производства:

Чугун, Шлак, Доменный газ

Доменная печь:

Сырье Газ

сырье

Руда (дробят, сортируют):

• Магнитный железняк;

• Красный -//-

• Бурый -//-

• Шпатовый -//-

Обогащают:

• Промывка

• Сепарирование

• Агломерация

• Окатывание

• Газ

• Уголь (древесный, топливо каменный)

• мазут

Флюсы,

(СаСО₃ - известняк),

вещества для шлакообразования

Вопросов - наводящих, корректирующих, подсказывающих бывает много, рождаются они по ходу диалога в зависимости от активности ребят. Ответы студентов поощряются «рубликами».

-Но, говорят, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Предлагаю пощупать и сырье, и конечные продукты руками, а заодно и попробовать рассортировать их.

Раздаю наборы с образцами доменного производства, оставшиеся еще со времен СССР. Все камушки можно пощупать, взвесить в руке, рассмотреть близко, появляются живые вопросы, т.е. вопросы по существу, по теме. После такого анализа уже не надо рассказывать до какого размера дробиться руда, что такое железосодержащая пыль, почему шлак плавает на поверхности чугуна и т.д.

-Мы с вами достаточно полно описали и зарисовали на доске процесс получения чугуна. Упрощенная схема, действительно, может выглядеть так. Но вы, будущие квалифицированные рабочие, вам нужны технически точные термины, определения, рисунки, схемы. Поэтому сейчас - творческая работа в малых группах, которая называется «Письмо». Разбейтесь на 5 команд, каждая команда сядьте вокруг одной парты, выберите делегата, который подойдет ко мне и выберет для своей команды конверт с заданием. Внимательно прочитайте задание и за 20 минут выполните его письменно. Для подготовки ответов можете использовать любые информационные источники, имеющиеся в кабинете: книги, плакаты, методические пособия, интернет.

Творческая работа «Письмо» - это 5 писем от воображаемых друзей или родственников, в которых есть просьба помочь разобраться в каком-либо этапе доменного производства и ответы написать в виде писем.

1. Основные сведения о производстве чугуна.

«Привет, друг!!

Я сейчас в Питере, у родственников. Город красивый, мне нравится, я бы здесь учиться остался.

Недавно познакомился с одной девушкой, она учится в политехническом институте. Вчера гуляли, болтали, она очень интересная!! Ей нравится учеба в институте и она много говорит про шихту, флюсы, руду, топливо, огнеупорные материалы.

Не хочется казаться «чайником», но я почти ничего не понял из ее рассказов про свою специальность.

Прошу напиши мне скорее, что все это значит, для чего это нужно, каким это бывает и еще - что такое ЧУГУН и вообще - МЕТАЛЛУРГИЯ?»

2. Подготовка доменного производства.

«Здорово, братишка!!

Ну вот я и окончил свой «политех» и теперь - специалист по литейному производству.

Я уже устроился на работу на металлургический комбинат. С понедельника выхожу в цех подготовки исходных материалов для производства чугуна, буду следить за тем, как подготавливаются эти материалы. Что бы ничего не напортить, работать буду с наставником.

Но, ты же знаешь, я учился не очень хорошо, да и доменный процесс мы проходили на первом курсе, я уже все забыл. Помню только, что есть 4 виды железной руды, какой-то агломерат и какие-то окатыши, нужен еще кокс и флюсы. С института еще не понимал, зачем надо подготавливать материалы к плавке, разве нельзя их не подготовленными плавить? И вообще - в чем заключается эта подготовка?

Ты сейчас как раз должен это проходить, напиши мне скорее, а-то перед наставником стыдно будет…»

3. Конструкция доменной печи (прилагается упрощенный рисунок доменной печи)

«Здорово, друг!!

Как твоя учеба? Мне моя нравится. Только я так вляпался!!!!! Раздавали темы курсовых работ по металлургическому оборудованию. Ты же знаешь, я неплохо рисую. Вот и выбрал творческую работу - нарисовать печь для плавки чугуна - ДОМНУ. Посылаю тебе эскиз - посмотри, я нарисовать-то нарисовал, а как подписать - не помню. Рисовал по памяти, книжек под рукой нету. Напиши, как называются отдельные элементы печи, они обозначены цифрами. Ответ не затягивай, «курсовик» сдавать через неделю».

4. Доменный процесс и продукты доменного производства (прилагается упрощенный рисунок доменной печи со стрелками)

«Привет, друг!!

Нынче зимой ездили в Магнитогорск кататься на лыжах, погуляли по городу, я решил заглянуть в местные ВУЗы насчет учебы. Мне их «универ» понравился. Выбрал специальность «Металлургическое производство». Зашел в приемную комиссию, а там заочная мини-олимпиада по чугуну идет. Дали схему, сказали - разберешься, приходи с документами.

Смотрю я на эту схему и не понимаю - что это такое? Особенно не понимаю - чего показывают стрелочки? Помоги, пожалуйста!!!!»

5. Восстановительные процессы доменного производства Здорово!!!

«Тебе хорошо, ты из школы ушел!!!!

А я сижу тут на уроке химии и ничего в этих восстановительных реакциях не понимаю. Тема еще такая сложная - «Чугуны». Зачем мне вообще эти чугуны???

Посылаю тебе схему:

Fe2O3 - Fe3O4 - FeO - Fe

Напиши, как получаются эти вещества (все четыре) - Жду ответа, ты же в политехническом колледже теперь учишься, у вас там такое должны проходить …»

За время выполнения задания оформляю журнал, запускаю проектор, выстраиваю последовательность демонстрации слайдов, электронных плакатов. Обязательно обхожу команды, слушаю, о чем говорят, направляю, ориентирую, возвращаю в тему. Через 20 минут два представителя каждой команды у доски показывают результаты работы: один читает письмо и свой ответ, второй показывает, если может, на слайде суть зачитываемого. На ответ уходит не более 2-х минут, поэтому через 15 минут все ответы зачитаны и оценены. Рублики выдаются сразу на всю команду и участники должны сами распределить «заработок» исходя из вклада каждого.

Отдельно хочется сказать про письма-ответы. Это уникальные авторские работы, в которых есть и юмор, и суть темы, и посторонние вопросы, особенно про девушек. Не все ответы интересны и полны, но ребята слышат, как отвечают другие и учатся друг у друга открытости и творчеству в профессии. Не было еще ни одной группы, в которой эта работа не получилась бы и не прошла бы легко и с улыбкой.

- Теперь, когда мы с вами много чего из темы «металлургия чугуна» прочитали, посмотрели, изучили и рассказали, самое время записать в тетрадь основные моменты урока. Поэтому, берем распечатки с учебным материалом «Металлургия чугуна», читаем, понимаем и переписываем в свои конспекты. Стрелочки мы подпишем все вместе. Вы справитесь с этой работой за 8 минут, через 8 минут мы приступим к другой работе.

Учебный материал «Металлургия чугуна».

Чугун - сплав железа с углеродом, где углерода больше 2,14% (Ч=спл Fe+C, где С>2,14%)

Производство чугуна:

Домна - печь для выплавки чугуна; Доменный процесс - процесс выплавки чугуна

Шихта - исходные материалы для получения чугуна

Шихта (включает в себя):

Сырье

Топливо

Флюсы

Железная руда

Кокс

CaCO₃

«дает» чугуну железо (Fe)

«дает» чугуну углерод (С)

- это вещества для шлакообразования (связывают ненужные примеси руды и кокса и переводят их в шлак - отходы производства)

Подготовка шихты к плавке:

1. Руду сортируют по размеру

2. Крупную - дробят

3. Дробленую руду, рудную мелочь и рудную пыль - обогащают:

• промывкой

• магнитным сепарированием

• агломерацией (спеканием)

• окатыванием

Принцип работы доменной печи основан на противотоке двух процессов:

1. Сверху вниз, разогреваясь, стекает расплавленная шихта.

2. Снизу вверх поднимаются и выводятся из печи доменные газы.

Химические реакции доменного процесса:

Fe₂O₃ - Fe₃O₄ - FeO - Fe 3Fe+C=Fe₃C

- Сейчас наступило самое приятное время - отдых с умом. До конца урока осталось 20 минут: 10 минут смотрим фильм, 10 минут - подводим итоги. Итак, фильм «Производство стали. ч 1» из серии фильмов «Галилео».

В конце урока собираю все «рублики», выставляю их в свой журнал, объявляю лучших «работников», отмечаю тех, кто был оригинален в идеях, кто проявил организаторские способности. Очень важно выделить хотя бы 5 минут на свободный разговор о сегодняшней теме, ее значимости для профессии, важности для жизни. Говорим о родителях, работающих на Литейном заводе КАМАЗа. Ребята рассказывают о физических трудностях литейных профессий, экологической обстановке этого производства.

В заключении: при построении своих уроков, я всегда помню про принцип опоры на ведущую деятельность. Основной вид деятельности у старшеклассников, т.е. у наших студентов - общение. Они испытывают дефицит общения, им хочется в живом диалоге проверить свои гипотезы, воззрения. Учитывайте это, определяя содержание, формы, методы работы и тогда ваши уроки будут интересными, насыщенными и всегда «незаметнопролетающими»!