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出版者:第1版 (2001年4月1日)

作者:王建均

出品人:

页数:396 页

译者:

出版时间:2001年4月1日

价格:35.0

装帧:精装

isbn号码:9787502426675

丛书系列:

图书标签:

• WANTAY
• 冶金学
• 中间包
• 炼钢
• 铸造
• 材料科学
• 金属材料
• 工艺技术
• 工业工程
• 冶金工程
• 高温材料

《冶金原理与工艺》 内容简介 《冶金原理与工艺》是一部系统阐述金属冶金学基础理论、基本原理以及各类金属生产工艺的专著。本书旨在为冶金工程领域的学生、研究人员及从业者提供全面、深入的知识体系，涵盖了从矿石的初步处理到最终金属产品的精炼和加工的全过程。 第一部分：冶金学基础理论 本部分深入探讨了冶金学研究所必需的基础科学原理，为理解后续的工艺流程奠定坚实的理论基础。 金属的晶体结构与缺陷： 详细介绍了金属原子的排列方式，包括体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）等常见晶格结构。阐述了位错（空位、间隙原子、置换原子）、晶界、孪晶等晶体缺陷对金属宏观性能的影响，如强度、塑性、硬度等。通过对晶体结构的理解，可以解释金属在变形、加热等过程中的行为。 相变与相图： 深入剖析了固态、液态和气态之间的相变过程，特别是金属及其合金在不同温度和成分下的相平衡关系。详细介绍了二元、三元合金相图的绘制与解读方法，例如共晶、共析、包晶等相变类型，以及固溶体、化合物的形成。相图是指导合金设计、热处理工艺制定以及预测材料组织演变的关键工具。 热力学与动力学原理在冶金中的应用： 阐述了吉布斯自由能、焓、熵等热力学参数在描述冶金反应的自发性、平衡条件中的作用。讲解了化学势的概念及其在多组分体系中的重要性。同时，引入了冶金过程的动力学分析，包括化学反应速率、扩散过程、传质传热等，解释了为什么某些理论上可行的反应在实际中需要特定的条件才能发生或加速。 氧化还原反应与电化学： 详细讲解了冶金过程中的氧化还原反应机理，包括金属氧化物的稳定性、还原反应的驱动力。深入探讨了电化学在冶金中的应用，如湿法冶金中的电解、电积过程，以及高温氧化、硫化等腐蚀机理。 第二部分：金属的提取与精炼 本部分聚焦于各类金属从矿石中提取出来，并经过精炼达到所需纯度的工艺过程。 黑色金属冶金（钢铁）： 铁矿石的性质与准备： 介绍各种铁矿石的类型（如赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿），其化学成分、物理性质以及对炼铁的影响。详细阐述了铁矿石的破碎、筛分、磁选、浮选等选矿工艺，以提高铁精矿的品度。重点介绍烧结和球团技术，用于改善粉矿的冶金性能，适应高炉炼铁的需要。 高炉炼铁： 详细解析了高炉的结构、工作原理以及各区域的工况（如煤气带、炉渣带、熔化带）。深入阐述了高炉炼铁过程中的主要化学反应，包括碳和焦炭的还原作用、炉渣的形成与作用、铁矿石的还原过程（直接还原和间接还原）。讨论了影响高炉产量、质量和能耗的因素，如矿石性质、燃料特性、操作制度等。 炼钢工艺： 介绍将生铁转化为钢的主要方法，包括转炉炼钢（顶吹、底吹）、电弧炉炼钢、感应炉炼钢等。详细阐述了各炼钢过程中的脱碳、脱硅、脱磷、脱硫的化学原理与技术措施。介绍了钢水吹炼技术，如吹氧、吹氩、吹氮等，以及如何通过吹炼来优化钢的成分和气体含量。 二次精炼技术： 讲解了钢水真空处理（VD, VOD, RH）等精炼工艺，其目的在于进一步降低钢中的有害杂质（如氢、氮、氧、硫）和非金属夹杂物，提高钢的纯净度和性能。 有色金属冶金： 铜冶金： 介绍斑铜矿、黄铜矿等铜矿石的性质。详细阐述了火法冶金（富集熔炼、转炉吹炼、电解精炼）和湿法冶金（浸出、净化、电积）的工艺流程。重点介绍铜的火法冶金，包括熔炼炉的类型、炉渣控制、铜锍的转化以及铜阳极的电解精炼过程。 铝冶金（铝土矿）： 详细介绍铝土矿（如三水铝石、一水硬铝石）的成分和性质。重点阐述了拜耳法生产氧化铝的工艺流程，包括铝土矿的消化、沉淀、煅烧等步骤。深入讲解了电解铝的 Hall-Héroult 法，包括电解槽的构成、电解质（冰晶石-氧化铝熔体）的成分与性质、电解过程中的阴极和阳极反应。 铅、锌、镍、锡等金属冶金： 对常见有色金属的提取和精炼工艺进行概述，包括其主要的矿石类型、典型的冶炼方法（如氧化焙烧-还原熔炼、电解法、湿法提取等），以及影响工艺选择的因素。 第三部分：冶金材料与性能 本部分探讨了冶金过程中形成的各类材料以及它们在宏观层面表现出的性能。 合金相结构与性能关系： 深入分析了合金元素对基体相结构、相含量、晶粒尺寸的影响，以及这些结构变化如何导致合金性能的提升或改变。例如，碳在铁中的固溶和碳化物的形成如何显著提高钢的强度。 热处理工艺： 详细讲解了退火、正火、淬火、回火等常见的热处理工艺。阐述了不同热处理工艺的目标（如消除内应力、细化晶粒、提高硬度、韧性等）及其在显微组织和宏观性能上的对应关系。例如，淬火是为了获得马氏体组织，而回火则是为了调整马氏体结构的韧性。 金属塑性加工： 介绍了金属的轧制、锻造、挤压、拉拔等塑性变形工艺。解释了这些加工过程如何通过改变金属的晶粒形态、取向和位错结构来改变其力学性能，如提高强度和改善延展性。 金属腐蚀与防护： 阐述了金属在不同环境中的腐蚀机理，包括电化学腐蚀、化学腐蚀。介绍了金属的防护方法，如缓蚀剂、表面覆盖（如镀层、涂层）、钝化处理等，以延长金属制品的使用寿命。 第四部分：冶金过程的控制与发展 本部分关注现代冶金技术的发展趋势以及过程控制的重要性。 冶金过程的自动化与智能化： 介绍现代冶金生产中先进的控制系统，如 DCS（分布式控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）的应用。探讨了利用传感器技术、数据分析和人工智能（AI）优化生产参数、提高产品质量、降低能耗和减少环境污染的潜力。 冶金过程的环境保护与可持续发展： 重点关注冶金工业的能源消耗、污染物排放（如 SO2、NOx、粉尘）以及固体废弃物（如炉渣、尾矿）的处理问题。介绍了清洁生产技术、资源回收利用（如废钢回收、炉渣综合利用）、以及发展低碳冶金工艺（如氢冶金、碳捕集与利用）的重要性。 新材料与新工艺： 展望了冶金学在开发新型合金（如高温合金、形状记忆合金、难熔金属合金）、先进功能材料（如磁性材料、半导体材料）以及绿色冶金技术（如直接还原炼铁、生物冶金）等前沿领域的研究方向。 《冶金原理与工艺》以严谨的科学态度，翔实的工程实例，清晰的逻辑结构，力求为读者构建一个完整、深入的冶金科学知识体系。本书不仅强调理论基础的牢固掌握，更注重将这些理论与实际生产工艺紧密结合，是冶金领域从业者和学习者的宝贵参考。

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作为一名多年研究连铸工艺的学者，我阅览过不少相关书籍，但《中间包冶金学》的独特之处在于它对“操作艺术”与“科学原理”的完美融合。它没有被纯粹的理论束缚，而是紧密结合了工业生产的实际需求。比如，在讲述如何设计合适的挡渣堰和侵入管时，作者不仅仅给出了几何参数的建议，更重要的是解释了这些设计是如何影响钢水流场的稳定性和二次精炼效果的。书中对于“包内二次氧化”这一顽疾的剖析尤为深刻，从吹氩点位置的选择到钢渣界面张力的控制，提供了一套完整的预防和控制策略。这本书的阅读体验是沉浸式的，你会感觉自己仿佛站在了控制室里，亲手调节着阀门和流量计，每一个操作都对应着书本上对应的理论解释。对于那些希望将实验室研究成果转化为工业生产力的读者来说，这本书是不可多得的桥梁，它教会我们如何用科学的语言去描述和优化那些看似凭经验操作的环节。

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说实话，我刚开始对这本书的期待值并不高，总觉得“中间包”这个主题太偏门，可能内容会比较枯燥乏味。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。它的文字功底极其深厚，即便是涉及高深的传热学、流体力学原理，作者也能用一种非常生动、贴近实际的语言去解释，完全没有那种高高在上的学术腔调。我最喜欢的部分是关于非金属夹杂物演变动力学的讨论。作者不仅解释了生成机理，还详细对比了不同钢包渣系对夹杂物形态和分布的影响，甚至连微观形貌的变化都做了细致的描绘。这对于我们追求高端特种钢材的用户来说，简直是雪中送炭。读这本书就像是跟一位经验丰富的老冶金专家面对面交流，他会耐心地告诉你，为什么这个流程会出问题，以及如何从根本上避免它。这种“授人以渔”的教学方式，比死记硬背公式要有效得多。我强烈推荐给所有从事连铸和钢材精炼方向的青年技术人员，它能帮你建立起一个完整、系统的知识体系，让你在面对突发状况时，能迅速做出科学的判断。

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这本《中间包冶金学》实在是让人爱不释手，简直是为我们这些在钢铁行业摸爬滚打的工程师们量身定做的宝典！我记得第一次翻开这本书的时候，就被它详尽的理论阐述和严谨的实验数据深深吸引住了。它没有那种空泛的理论堆砌，而是直击我们日常工作中遇到的核心问题。比如，书中对钢水在中间包中的流动行为、夹杂物的行为和去除机制的分析，简直是教科书级别的精确。我尤其欣赏作者在描述不同钢种、不同连铸工艺下，中间包操作参数对最终钢材质量影响时的那种深入骨髓的洞察力。读完相关章节，我立刻在车间里尝试调整了几个参数，效果立竿见影，纯净度和成品率都有了明显的提升。这绝不仅仅是一本介绍理论的书，它更像是一本实战手册，里面大量的图表和案例分析，都极大地帮助我理解了那些看似复杂的物理化学过程是如何在那个狭小的空间里上演的。这本书的结构安排也十分合理，从基础的炉衬材料到复杂的温度控制，层层递进，让初学者也能循序渐进地掌握精髓，而对有经验的人来说，又能从中挖掘出新的优化点。

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这本书的出版，填补了国内在这一专业领域内一个非常重要的空白。在此之前，相关的资料大多分散在期刊论文或者国外引进的教材中，难以形成一个系统化的知识体系。而《中间包冶金学》则像一个集大成者，把从炉前到铸机之间的这关键“中转站”里发生的一切，都梳理得井井有条。我特别欣赏作者对于“动态过程”的把握。冶金过程不是静止的，中间包里的钢水每时每刻都在变化，温度梯度、钢渣界面反应、卷吸现象等等。这本书没有停留在静态描述，而是用大量篇幅分析了这些动态耦合的效应。例如，它深入探讨了钢水湍流强度与吹氩保护效率之间的微妙关系，这对于优化吹氩工艺、控制氧化气氛至关重要。阅读过程中，我感觉自己的思维也被这本书引导着，从宏观的包内情况，逐渐聚焦到微观的反应界面，形成了一种多尺度的分析能力。虽然某些章节的数学模型推导略显复杂，但只要跟着作者的思路一步步走下来，最终的结论都是清晰且具有指导意义的。

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这本书的价值，绝不仅仅体现在其详尽的资料汇编上，更在于它所展现出的那种批判性思维和前瞻性视野。作者在梳理现有知识体系的同时，也大胆地指出了当前行业中仍存在的未解难题和未来研究方向。我尤其赞赏其中关于中间包钢水冷却速率对凝固层影响的章节，这部分内容在很多经典教材中都被一笔带过，但这本书却详细分析了冷却速度如何影响夹杂物的捕集和钢水内部的化学成分偏析。这种对细节的执着和对未知领域的探索精神，是这本书最吸引我的地方。每次读完它，我总能激发出新的实验想法，去验证书中所提出的某些推论或挑战某些既有的行业标准。它不是一本读完就束之高阁的参考书，而是一本会伴随你职业生涯不断成长的伙伴，每一次重读，都会因为自身经验的积累而产生新的理解和共鸣。这本书，实至名归地成为了我们专业领域内一本里程碑式的著作。

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