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出版者:冶金工业出版社

作者:郭茂先 编

出品人:

页数:192

译者:

出版时间:2002-1

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502429508

丛书系列:

图书标签:

• 大学教材
• 11
• 工业电炉
• 电热设备
• 冶金
• 热处理
• 材料科学
• 能源
• 电力系统
• 工业技术
• 自动化
• 节能技术

《工业之火：从炼金术到现代冶金的传承与变革》 引言： 在人类文明的长河中，火，始终是不可或缺的催化剂，是进步的熔炉。从远古时期人类掌握的第一缕火焰，到如今驱动着庞大工业体系的精密设备，火的利用方式在不断演进，深刻地改变着我们的世界。而在这场关于火的伟大旅程中，一种特殊的容器——炉，扮演了至关重要的角色。它不仅仅是一个简单的燃烧空间，更是能量汇聚、物质转化的关键载体。从上古炼丹术士们对“点石成金”的孜孜追求，到现代金属冶炼厂里轰鸣的巨型设备，炉作为一种承载人类技艺与智慧的象征，承载了我们对物质世界的改造与掌控的渴望。 本书《工业之火：从炼金术到现代冶金的传承与变革》，将带领读者踏上一段穿越时空的旅程，深入探索“炉”这一古老而又现代的器具，以及它在人类文明发展，特别是物质科学与工程技术领域所扮演的独特角色。我们不直接聚焦于“工业电炉”这一特定技术形态，而是将其视为人类对“炉”的理解和应用能力达到一定高度后的一个重要分支。本书的叙述将围绕着“炉”这一概念的普遍性、历史演进、技术原理以及它所承载的文化意义展开，力求展现一个更宏观、更具深度的视野。 第一章：远古的烟火——炉的起源与早期形态 在任何文明的黎明时期，火焰都是神秘而强大的存在。最初的“炉”，或许只是一个简单的石圈，用来围挡篝火，集中热量，以提高烹饪效率，或是在寒冷夜晚提供庇护。然而，随着人类观察力的提升和对物质特性的初步认知，他们开始尝试利用火焰来改变物体的状态。 陶器的诞生： 早期的陶器窑炉，是最早具有明确工业用途的“炉”之一。人们发现，通过高温烘烤，泥土能够变得坚硬，并能够储水，这无疑是人类在材料科学上的一个巨大飞跃。这种简单的窑炉，虽然原始，却标志着人类开始主动地、有目的地利用热能来制造工具。 金属的冶炼： 铜器时代和青铜时代的到来，是人类文明史上的一个里程碑。金属的冶炼，需要比陶器更高的温度，以及更为复杂的工艺。早期的金属冶炼炉，往往是露天的或者埋在地下的简易坑炉，依靠吹管或风箱来提供氧气，促使矿石中的金属熔化出来。这一过程，不仅是技术的进步，更是对自然资源的深度开发与利用，催生了早期的手工业和贸易。 炼金术的神秘： 随着文明的发展，特别是古希腊、古埃及和中国等地的炼金术萌芽，人们开始将炉与神秘的转化联系在一起。炼金术士们在各种形状各异的容器中，用炉加热，试图通过某种神秘的配方，将廉价金属转化为黄金，或寻求长生不老药。虽然炼金术的科学理论站不住脚，但其对化学反应、物质分离以及实验器材的探索，却为后来的化学和冶金学奠定了基础。他们对炉的精细控制，对不同温度、不同气氛的追求，虽然带着神秘的色彩，却也蕴含着对热力学过程的朴素理解。 第二章：工业革命的熔炉——热能利用的飞跃 工业革命的到来，是人类历史上一次翻天覆地的变革。蒸汽机的发明，使得能量的获取和利用进入了一个新时代。而在这场革命中，“炉”作为能量转换和物质处理的核心装置，其重要性被前所未有地放大。 蒸汽锅炉的崛起： 蒸汽机的核心就是锅炉，它负责将水加热成蒸汽，提供驱动力。早期简单的炉膛结构，为了适应日益增长的能量需求，变得越来越庞大和复杂。对燃料燃烧效率的追求，对锅炉安全性的考量，使得炉的设计与制造开始遵循更为严格的工程学原理。煤炭，这种被大量发掘的化石燃料，成为了驱动工业革命的主要能源，而为煤炭燃烧而设计的各种炉体，成为了那个时代的标志。 炼钢技术的突破： 铁的冶炼虽然早已存在，但大规模、高质量的钢铁生产，是工业革命的重要标志。马修·博尔顿和詹姆斯·瓦特的蒸汽机，为搅拌熔融金属提供了动力，而坩埚炼钢法、转炉炼钢法等一系列炼钢工艺的出现，都离不开对炉体结构和加热方式的不断改进。这些炉子，不再是简单的燃烧空间，而是能够实现精确温度控制、物质成分调节的复杂设备。例如，贝塞麦转炉，利用空气吹入铁水，在高温下氧化杂质，以炼制钢材，其巨大的炉体和巧妙的倾转设计，是当时工程技术的高度体现。 玻璃与陶瓷的大规模生产： 工业革命也极大地推动了玻璃和陶瓷的生产。为了满足建筑、日用品以及科学仪器的需求，大规模的玻璃熔窑和陶瓷烧成窑被建造起来。这些窑炉，需要保持恒定的高温，并提供均匀的热量分布，以确保产品的质量。对耐火材料的研究，也随着这些窑炉的发展而不断深入。 第三章：物质转化的艺术——现代工业炉的原理与分类 进入现代，随着科学技术的飞速发展，人类对物质世界的认识和改造能力达到了前所未有的高度。各种精密、高效、智能的炉体设计层出不穷，它们不仅仅是燃烧的容器，更是实现复杂化学反应、物理变化以及材料性能优化的关键平台。 燃烧原理与热力学： 任何炉体，其核心都是对能量的控制与传递。本书将从燃烧的基本原理出发，探讨不同燃料（煤、油、气、生物质等）的燃烧特性，以及如何通过优化空气与燃料的混合、燃烧室的设计来提高燃烧效率，减少污染物排放。同时，也将涉及热力学在炉体设计中的应用，包括热传导、热对流、热辐射等多种传热方式，以及如何通过结构设计来最大限度地利用和传递热量，避免能量损失。 耐火材料的演进： 炉体能够承受高温，离不开耐火材料的支撑。本书将介绍不同种类的高温材料，如氧化铝、氧化硅、氧化锆等，以及它们在不同温度、不同腐蚀环境下的性能特点。从早期的粘土耐火砖，到如今高性能的复合陶瓷和特种合金，耐火材料的进步是炉体技术发展的基石。 多种多样的炉体结构： 现代工业炉的设计千变万化，以适应不同的生产需求。我们将从基本结构上对它们进行分类，例如： 间歇式炉： 如箱式炉、马弗炉等，适合小批量、多品种的生产，具有良好的温度控制灵活性。 连续式炉： 如辊道窑、推板窑、网带炉等，适合大批量、自动化生产，效率高，产品一致性好。 特殊炉型： 如真空炉、气氛炉、感应炉、电弧炉等，它们通过特殊的加热方式或工作环境，实现对材料更精密的控制，满足特殊材料的处理需求。 第四章：炉与材料科学的互动——应用领域与技术前沿 “炉”不再仅仅是热量的来源，它已经演变成了一个复杂的工艺平台，与材料科学、化学工程等学科紧密结合，在各个工业领域发挥着不可替代的作用。 金属冶金的现代战场： 从高炉炼铁到先进的合金制备，炉是金属工业的心脏。本书将探讨各种冶金炉（如高炉、转炉、电弧炉、感应炉）的工作原理，它们如何在高温下将矿石转化为金属，如何通过精细的合金化过程来赋予金属特定的性能。现代冶金炉的设计，不仅追求效率，更注重节能减排和自动化控制。 非金属材料的塑形： 玻璃、陶瓷、水泥等非金属材料的生产，都离不开高温的烘烤或熔融。本书将介绍各种玻璃熔窑、陶瓷烧成窑、水泥回转窑等，以及它们如何通过精确控制温度曲线，来塑造这些材料的结构和性能。 化学工业的反应器： 在许多化学反应中，高温是必不可少的条件。各种化学反应器，本质上也是一种特殊的“炉”。从石油裂解炉到催化裂化反应器，它们都是在高温高压下进行物质转化的关键设备。本书将探讨这些“炉”在化学工业中的作用，以及它们如何实现高效的化学合成。 新能源与新材料领域： 随着科学技术的进步，对新材料的需求日益增长。例如，用于太阳能电池板制造的多晶硅熔炼炉，用于先进陶瓷烧结的超高温炉，以及用于金属粉末烧结的精密炉等。这些新兴领域的炉体技术，正在不断突破传统界限，为人类的未来发展提供新的动力。 智能制造与可持续发展： 现代炉体技术的发展，正朝着智能化、绿色化的方向迈进。本书将简要介绍自动化控制系统、物联网技术在炉体管理中的应用，以及如何通过优化设计和工艺，减少能源消耗和污染物排放，实现可持续发展。 结语： “炉”作为人类文明早期的一个朴素发明，经过数千年的演变，已经发展成为驱动现代工业进步的核心力量。它不仅仅是热量的载体，更是物质转化的舞台，是技术革新的催化剂。从炼金术士们对神秘转化的探寻，到现代冶金工程师们对材料性能的极致追求，炉的故事，就是人类不断探索、改造和创造的故事。《工业之火：从炼金术到现代冶金的传承与变革》，希望能够带领读者，以一种全新的视角，去理解和欣赏“炉”这一古老而又充满活力的技术形态，以及它在人类文明发展史中，所留下的辉煌印记。

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坦白讲，我购入这本书是抱着一种“死马当活马医”的心态，因为我手头的一个项目正卡在新型陶瓷涂层在超高温环境下的附着力问题上，市面上现有的资料要么过于基础，要么就是针对特定专利的内部资料，难以提供一个全面的视角。这本书的篇幅相当可观，内容详实得有些令人望而生畏，但一旦深入进去，那种结构化的组织方式便显现出其卓越的逻辑性。作者在讨论辐射加热源的均匀性控制时，没有采用传统的线性思维，而是引入了非平衡态热力学的一些基本概念来解释热量传递的微观过程，这对于理解为什么某些看似简单的温场不均会导致产品报废，提供了全新的理论支撑。尤其精彩的是关于“先进过程控制（APC）”在热处理流程中的应用那几章，它不是简单地介绍PID调节器，而是深入剖析了如何利用模糊逻辑和神经网络模型来实时补偿炉内气氛变化对传热系数的影响。书中配图极多，但不同于许多教科书里那些比例失调、标注混乱的示意图，这里的每一张图表都经过精心设计，信息密度高却不让人感到压迫，很多图表直接就是从实际工程数据中提炼出来的，简洁明了地揭示了关键的物理规律和工程限制。我花了整整一个周末，反复研读了关于真空热处理中残余气体去除效率优化的那一节，作者对“分子流和粘性流”切换点附近的操作窗口的分析，极其精准和实用，直接为我们实验室的设备参数调整提供了量化依据，这已经远远超出了我购买此书时的期望值。

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从阅读节奏上来说，这本书的处理方式非常巧妙，它似乎懂得读者的注意力曲线。前半部分以宏观的历史回顾和基础的热物理原理为基调，语速平稳，为后续的深度钻研打下坚实基础。但一旦进入到对具体工艺参数的优化分析时，全书的“能量”瞬间提升，仿佛涡轮转速陡然加快。我特别留意了作者对“新型非接触式温度测量技术”的介绍，这部分内容写得极具现代感，他不仅描述了红外测温在高温下的局限性，更详细阐述了基于光谱分析和激光共聚焦技术的先进方案如何克服这些难题，甚至连传感器探头的抗辐射屏蔽设计也一并提及。这本书的价值，在于它成功地架设了一座连接基础科学研究与前沿工程应用的桥梁。它没有回避那些极具挑战性的交叉学科问题，反而鼓励读者去思考能源效率、环境保护与生产成本之间的复杂权衡。书中结尾处对于“未来智能制造中热处理过程的自适应重构能力”的展望，更是令人激动，它勾勒出了一幅工业技术不再是僵硬流程，而是能够自我学习、自我优化的迷人蓝图。阅读完后，我感觉自己对“工业热加工”的理解，不再局限于单一设备的操作层面，而是提升到了对一个复杂系统进行全局优化的战略高度，收获之大，难以言表。

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拿起这本书时，我首先感受到的是其内容编排的严谨性，它更像是一套为专业人士量身定制的工具箱，而非面向大众的科普读物。作者的语言风格极为克制和精确，每一个句子都仿佛经过了化学分析的称重，不容许任何含糊不清的表达。全书的脉络是围绕“能量的输入、转化与精确控制”这一核心主题展开的，从最基础的电能转化为热能的效率评估，到复杂多相流体在炉膛内运动轨迹的数值模拟，层层递进，逻辑链条紧密无暇。其中关于“能源结构转型背景下工业电热技术的发展趋势”的讨论，尤其具有前瞻性。作者并未沉溺于对传统技术的赞美，而是毫不留情地指出了现有技术在响应速度、瞬时功率密度以及对电网冲击等方面的瓶颈，并大胆预测了感应加热技术在未来微纳尺度加工中的颠覆性潜力。阅读过程中，我被书中对各种复杂现象的“降维打击”式解析所折服。例如，作者在解释高频电磁场对材料内部的趋肤效应时，所采用的类比和数学推导结合得天衣无缝，使得原本晦涩的电磁理论知识，竟然变得可以被直观地“触摸”到。这种将高深理论与工程实践无缝对接的能力，是这本书最核心的价值所在，它不只是告诉你“是什么”，更重要的是教你“为什么会这样”以及“如何加以利用”。

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这本书的阅读体验，简直是一次对工业美学的深度浸润。它不是那种将所有内容堆砌在一起的百科全书，而更像是一位经验丰富的老工程师，耐心地为你梳理他几十年来在高温工程领域积累的“非书本知识”。我尤其欣赏作者在处理那些行业“潜规则”或经验性判断时的坦诚态度。比如，在谈到炉衬材料的长期抗氧化机制时，书中明确指出，尽管现有理论模型可以预测初步的腐蚀速率，但实际工况下，由于微裂纹扩展和杂质元素的渗入，理论值往往会偏低，并给出了一个基于多年炉龄统计得出的、保守但更为可靠的修正系数建议。这种“理论指导实践，实践修正理论”的辩证关系，贯穿全书。书中对材料选择的讨论，也完全跳脱出了一般教材对“耐火度”的单一考量，而是引入了“热冲击抗性”、“蠕变极限”以及“化学相容性”等多维度的评估体系，每一个指标的权重分配，都辅以具体的应用场景作为例证。读到关于超高温气氛控制的部分，我仿佛置身于一个设计精密的实验室，作者细致入微地描述了惰性气体纯度和循环速率如何直接影响产品表面的最终质量，那种对细节的执着，让人不禁反思自己在日常工作中的疏忽之处。总的来说，这是一部能够帮助从业者拓宽视野、夯实理论基础、同时又能提供即时工程指导的宝贵资源。

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这本书的装帧设计颇为复古，封面上那浓墨重彩的线条勾勒出的机械结构，立刻就让人联想到上个世纪那种粗犷而有力的工业美学。初捧此书，我本以为会是一本枯燥的技术手册，里面充斥着各种复杂的公式和晦涩难懂的材料学名词。然而，当我翻开第一页，映入眼帘的却是一篇关于“热处理工艺在现代精密制造中的哲学意义”的引言，这立刻吊起了我的胃口。作者似乎并不满足于简单地罗列设备参数，而是试图将工业设备置于一个更宏大的历史和社会背景下进行审视。接下来的章节，虽然涉及到了电阻加热元件的寿命预测和炉体热效率的优化计算，但叙述方式却极具画面感。比如，描述高炉点火的场景时，他用了一种近乎史诗般的笔调，将那种从沉寂到苏醒的巨大能量波动描绘得淋漓尽致，仿佛我能闻到焦炭燃烧时特有的气味，听到金属在极高温度下发出的低沉的“呻吟”。这种将冰冷的技术与鲜活的经验相结合的写作手法，使得即便是对工业领域知之甚少的读者，也能感受到其中蕴含的澎湃力量。更令人赞叹的是，作者对不同历史时期冶金技术的演变进行了细致的梳理，尤其是在描述二战后西欧和东亚地区在特种合金熔炼技术上的竞争与突破时，那种叙事的张力，让人读起来如同在阅读一部技术发展史的编年体小说，充满了竞争的火花和创新的激情。我尤其喜欢其中穿插的几篇对老一代工程师的访谈录，他们讲述的不仅仅是技术诀窍，更是那个时代工匠精神的传承与坚守，这种人文关怀让原本可能显得生硬的工业主题变得有血有肉，非常耐人寻味。

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