摘要：高炉采用高比例球团矿冶炼,可以显著提高熟料率和入炉品位,降低高炉渣量和燃料消耗,同时还可以大幅度降低炼铁工序CO_(2)排放,是实现高炉炼铁绿色低碳的重要技术途径。研究了高炉采用高比例球团矿、炉料结构发生较大变化的条件下,炉料分布及运动行为的变化及其规律,通过炉料运动过程的离散元仿真模拟计算,分析得出球团矿比例提高时,炉料分布和下降运动的特征。根据球团矿还原过程的反应特性,解析了球团矿还原过程中发生还原膨胀的机理及控制机制。从理论上计算并讨论了球团矿入炉比例提高以后,高炉透气性的变化及其规律。为适应高比例球团矿冶炼工艺条件,设计优化了高炉内型参数,以适应高比例球团矿冶炼的工艺特性。试验测定并研究了不同球团矿入炉比例条件下,炉料综合的软化、熔滴等物性参数的变化及其规律。采用高碱度烧结矿、碱性球团矿、酸性球团矿、块矿四元炉料结构时,综合炉料的高温软熔性能参数得到优化,软熔带区域的阻力损失下降,为高炉冶炼稳定顺行创造了有利条件。结合特大型高炉生产实践,研究开发了适用于高比例球团矿冶炼的关键工艺技术。采用炉料精准分布控制技术、富氧喷煤、提高顶压等综合技术措施,使首钢京唐高炉在球团矿入炉比例达到55%条件下,获得了显著的高效低碳生产运行实绩。

摘要：为了研究钢铁制造流程耗散结构的本质及其特征,以高炉炼铁区段为对象,研究解析了多工序协同动态运行条件下的耗散结构优化问题。由料场、焦化、烧结、球团、高炉等工序所组成的炼铁区段,不仅是钢铁制造流程中重要的物质/能源转换中心,也是全流程动态有序、协同连续运行的关键和基础环节。炼铁区段的物理本质是铁素物质流在碳素能量流的驱动和作用下,经过一系列热量、质量和动量传输以及复杂的冶金物理化学反应工程,将铁矿石转换/转化成为高温液态生铁,并生成高炉煤气和液态炉渣,同时产生大量余能、余热的工艺过程。这一复杂的工艺过程需要多工序协同耦合、耗散结构优化、动态有序运行。分析了耗散结构理论的内涵及耗散结构形成与维持的基本条件,指出钢铁制造流程炼铁区段是一个典型的耗散结构。阐述了炼铁区段主要工序功能解析优化和工程演化的历程,指出焦化、烧结、球团等单元工序的形成和发展,是现代高炉功能解析优化、集成优化和重构优化的演化结果和工程效应。其优化的目标包括了提高产品质量和生产高效、降低运行成本和能源消耗、减少CO_(2)和污染物排放、实现生态环境友好等。基于耗散结构理论,提出了炼铁区段主要单元功能解析、耗散结构特征、耗散结构体系建构及优化的理论与方法,论述了单元工序功能的对比分析和选择确定、设备/装置的能力和数量等参数的选择等。以耗散结构理论和冶金流程工程学为指导,构建了首钢京唐钢铁厂炼铁区段概念设计、顶层设计、动态精准设计体系,形成了动态有序、协同连续、耗散优化的工艺流程。生产实践证实,其耗散结构合理、物质和能量耗散低、生产运行指标先进、经济效益和社会效益显著,具有重大的理论研究和推广应用价值。

摘要：钢铁制造流程是由多工序耦合集成的制造系统,其物理本质是铁素物质流在能量流的驱动和作用下,经过一系列复杂的物理及化学的转化或转变,制造出钢铁产品的过程。物质流、能量流和信息流在流程中相互耦合、协同运行,动态运行是流程最主要的特征。钢铁制造过程是远离平衡态、非线性耦合、开放的不可逆过程,也是物质和能量的耗散过程。钢铁冶金工程设计以钢铁厂设计为对象,以钢铁冶金基础科学、技术科学、工程科学的研究成果为理论基础,将钢铁冶金工程技术进行系统集成和设计优化,并实现工程化。现代钢铁冶金工程设计是在工程哲学和冶金流程工程学理论的指导下,通过对钢铁冶金工艺流程和技术装备的合理选择及系统集成,建构出流程合理、结构先进、功能优化、运行高效并有竞争力的工程实体。现代钢铁冶金工程设计的核心要旨是实现工程整体的系统化、结构化、功能化、高效化、绿色化、智能化等集成目标,追求钢铁制造流程的结构、功能、效率以及流程动态运行过程中的多目标优化。研究讨论了新一代钢铁厂工程概念设计、顶层设计和动态精准设计的内涵和方法,论述了首钢京唐厂工程设计创新和运行实践效果。

摘要：以古建筑穿斗式和抬梁式等主流木结构为研究对象,针对裂缝、糟朽、弯垂、拔榫滚动等典型的损伤形式,分类综述了中国古建筑传统木结构修复加固技术及现代相关技术.基于建筑遗产保护的原则,对几类木结构修复加固技术利弊进行评价.分析发现,传统木构修缮技术并不能完全符合现代建筑遗产保护的需求,而现代技术尚不能较好地弥补传统技术体系不足.对此,借鉴国内外古建筑木结构修复加固最新的实践探索,从理念、工作流程、技术内容等方面,进行了探讨和展望.在理念上,应满足建筑遗产价值保护需求,并考虑中国建筑文化、审美特点;在流程体系上,应综合多学科的现代技术手段,建立系统严谨的流程体系;技术上,应在传承和探索传统技术基础上积极引入新材料、新技术,以弥补传统的不足.

摘要：洒金纸是我国传统的加工纸,其使用历史悠久,富于装饰效果,在书写、绘画、装帧等领域应用十分广泛,其经久不衰一直沿用至今。洒金纸也传播到邻近的朝鲜半岛、日本并广为流行。传统洒金纸使用一种或多种加工工艺制作而成,充分展现了中国古代独特的纸面装饰技术及艺术审美。目前存世的洒金纸文物艺术品种类、数量较多,但相关科技分析却鲜有报道。为了探讨传统洒金纸“洒金”材料和工艺,利用光学显微镜、扫描电镜-能谱仪、红外光谱仪等手段,对一件清代洒金纸样品进行科技分析:通过光学显微镜、电子显微镜形貌观察,可见样品“洒金”区域呈箔片状并有金属光泽;利用扫描电镜-能谱仪对“洒金”颗粒进行能谱Mapping分析,可知Al、S、K、Cu、Ag、Au元素呈现明显的梯度分布且与“洒金”颗粒形状轮廓完全吻合,进一步分析表明其主呈色色料为Au,结合显微观察可知“洒金”材料的呈色物质为金箔,且制作金箔的Au伴生Ag、Cu等杂质;“洒金”材料中的Mg、Al、Si、S、K、Ca等元素应主要来源于填料,如常见的滑石(Mg_(3)[Si_(4)O_(10)](OH)_(2))、碳酸钙(CaCO_(3))等;红外光谱分析显示“洒金”材料的1 105、662cm^(-1)特征吸收峰与SO_(4)^(2-)的O—S—O键伸缩与弯曲振动峰1 106、662cm^(-1)一致,1 641cm^(-1)与3 277~3 337cm^(-1)特征吸收峰与明胶的特征吸收峰一致,结合扫描电镜-能谱分析“洒金”材料中含有K、Al、S等元素,暗示了“洒金”材料中应含有胶矾水,即胶粘剂由明胶、明矾(KAl(SO_(4))_(2)·12H_(2)O)组成,在“洒金”材料中起连接料的作用。研究表明,该样品的“洒金”主要由金箔呈色,利用胶矾水作胶粘剂并加填滑石、碳酸钙之类的填料。对传统洒金纸“洒金”材料与工艺的研究,为传统洒金纸的传承与发展,以及洒金纸文物艺术品的保护、修复、复制、鉴定等工作奠定了基础。

摘要：针对目前标准的矢量阻抗测量仪大多数依赖国外进口,而国内传统测量仪有测量频率范围小、灵敏度低、精度低等问题,设计了一款高精度矢量测量仪。该仪器以STM32和FPGA为开发平台,通过FPGA+DDS技术生成测量所需的激励信号源,激励信号加载到平衡电桥使电桥达到平衡状态,通过幅度检测模块测量电桥平衡状态下的标准阻抗和被测阻抗矢量信号,计算的值再次经过STM32处理后送到液晶屏显示实现人机交互。通过多次测试,设计的矢量阻抗测量仪在量程范围之内精度误差在±0.02%以内,并且测量性能稳定,各项性能符合设计指标。

摘要：因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大不便于携带等问题,为此,提出了一种独特的基于双光栅和柱透镜的微型光谱仪结构,开展了理论和实验研究。相对于传统的微型光谱仪结构,新的设计主要有三个特征:使用光纤代替入射狭缝,以减少光能损失;采用双光栅将光束进行二次衍射;使用柱透镜以改变线阵CCD阵列表面的成像尺寸。首先,利用Zemax软件进行了光学设计和仿真分析,光谱范围为1525~1570 nm,光学系统结构在66 mm×40 mm×24 mm的体积范围内,光谱分辨率理论上达到0.2 nm,比未加柱透镜的结构提升了2.5倍。然后,根据理论分析,选购了合适的光电器件进行了系统封装,与匹配的电路模块结合,实现了微型光谱仪的光谱检测功能。光谱仪的光学系统安装在66 mm×40 mm×30 mm的体积范围内,实际测量的光谱分辨率为0.215 nm,与理论结果较为吻合。进一步地,搭建了一套基于该微型光谱仪的光纤光栅温度传感测量系统,该微型光谱仪作为信号解调仪,选择了四个中心波长分别为1534、1538、1542和1545 nm的光纤光栅作为传感器,温度在0~50℃范围内以1℃为间隔连续变化,最终实现了温度实时测量和信号解调,系统温度灵敏度分别达到9.58、9.68、9.69和9.6 pm·℃^(-1),验证了该微型光谱仪的高分辨率和高可靠性。研制的微型光谱仪的子组件可以固定在外壳上,系统内部无可移动元器件,体积小、分辨率高、稳定性好,可应用于其他诸如物质浓度分析、传感信号测量等需要高分辨光谱分析的场合。

摘要：进入新世纪以来,首钢进行了搬迁调整和结构优化。按照新一代可循环绿色低碳钢铁制造工程理念,在河北唐山地区相继建成了首钢股份和首钢京唐两个现代化钢铁制造基地。阐述了首钢炼铁技术绿色低碳发展理念,提出了发展途径和目标,总结了近年来首钢炼铁技术进步和创新实绩。重点论述了烧结料面喷吹蒸汽技术、复合球团制备技术、高比率球团矿高炉冶炼技术以及冶金烟气综合治理与深度净化技术的研究和应用效果。面向未来,结合首钢炼铁技术的发展现状以及绿色低碳发展目标,对首钢炼铁技术的发展趋势进行了探讨和展望。

摘要：近40年来,中国钢铁工业取得了巨大进步,钢铁产量连续多年居世界第一。中国高炉炼铁技术装备在大型化、现代化、高效化、长寿化等方面发展成就显著。2000年以来,一批5 000m^3以上特大型高炉、500m^2以上大型烧结机、7.63m超大容积焦炉和年产400万t/a以上大型球团生产线相继建成投产,一系列自主研发、集成创新的炼铁关键技术在生产实践中取得重大应用成效。在技术装备大型化的同时,高炉富氧喷煤、无料钟炉顶、煤气干法除尘、顶燃式热风炉及高风温、高效低耗烧结技术、大型清洁炼焦技术等先进技术及其装备研发与应用成效显著,有力推动了炼铁技术装备进步。到21世纪中叶,中国钢铁工业格局和流程结构将发生重大变革,减量化、绿色化、智能化、高效化将是未来一个时期炼铁技术装备的主要发展趋势。

摘要：为给高效气浮净化处理或气液传质过程的工程化设计研发提供硬件设备和基础性数据支撑,设计研发了基于微孔介质发泡机理处理量为2m3/h的微细气泡发生器,并首次在国内采用美国Microtrac公司S3500型激光粒度仪成功实现了微细气泡粒径的在线带压测量,系统讨论了液流流量、注气压差和注气比3个操作参数对管式微孔介质气泡发生器中气泡粒径分布特性的影响.实验结果表明:随着液流流量的增加,微细气泡平均粒径逐渐降低,二者之间呈现一种近似直线关系;随着注气压差的增加,微细气泡平均粒径先急剧减小后基本保持不变;随着注气比的增加,微细气泡相互聚并现象加剧导致粒径呈现指数形式增长.