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出版者:冶金工业

作者:卢盛意 编

出品人:

页数:338

译者:

出版时间:2000-12

价格:24.50元

装帧:

isbn号码:9787502426798

丛书系列:

图书标签:

• 连铸
• 连铸坯
• 质量控制
• 冶金
• 材料科学
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• 铸造

《冶金过程中的热力学与动力学》 内容简介 本书系统深入地探讨了现代冶金工业中至关重要的热力学和动力学原理及其在实际生产中的应用。全书以严谨的科学态度和详实的工程实例相结合的方式，旨在为冶金工程师、材料科学家以及相关领域的研究人员提供一个全面而深入的理论框架和实践指导。 全书共分为四个主要部分，涵盖了从基础理论到前沿技术的广泛内容。 第一部分：冶金热力学基础 本部分首先回顾了热力学的基本定律和概念，重点阐述了冶金过程中的能量转换、相平衡和化学反应的驱动力。 化学热力学基础： 详细介绍了吉布斯自由能、活度、化学势等核心概念。特别关注了固-液、液-液、气-固等典型冶金体系中的相图绘制与解读，包括多组元体系的相平衡分析。讨论了温度、压力和组分变化对平衡状态的影响。 冶金反应的平衡分析： 深入分析了氧化、还原、硫化、脱氧等关键冶金反应的热力学基础。通过计算标准反应热和平衡常数，预测反应进行的程度和方向。引入了电化学热力学，应用于电解冶金和金属的电化学腐蚀与保护。 溶液热力学： 侧重于液态金属熔体（如钢水、铜合金液）的性质研究。探讨了组分对熔体活度的影响，特别是稀溶液和非理想溶液模型（如正则溶液模型、亚格模型）在描述合金体系中的应用。对渣-金属界面热力学进行了详尽的分析，为炉渣精炼过程的设计提供了理论依据。 第二部分：冶金过程中的反应动力学 本部分将理论焦点从“能否发生”转向“多快发生”，系统阐述了影响冶金反应速率的关键因素和机理。 反应速率理论基础： 介绍了阿伦尼乌斯方程、过渡态理论等描述反应速率的经典理论。重点分析了不同类型冶金反应（如气-固反应、液-液传质）的速率控制步骤。 质量与能量传递过程： 深入探讨了冶金反应过程中的传质与传热现象。包括扩散（Fick定律）、对流传质和界面传质的数学模型。讨论了湍流、边界层理论在强化传质效率中的作用，这对于提高反应器效率至关重要。 界面反应动力学： 重点研究了反应物在固-液、液-气、液-固界面上的吸附、解吸和表面反应速率。分析了催化剂效应在特定冶金过程中的作用。阐述了电化学反应动力学，包括电极反应的极化现象及其控制因素。 第三部分：冶金过程的微观机理与模拟 本部分将理论应用于复杂的工程场景，侧重于利用先进工具理解和优化冶金过程。 结晶动力学与组织控制： 探讨了金属液体的凝固过程。包括形核理论（均相与非均相形核）、晶体生长速率与形态控制。深入分析了枝晶生长、包晶反应的动力学过程，这直接决定了最终铸件或半成品的宏观和微观组织性能。 反应器工程与过程强化： 将热力学和动力学知识应用于反应器设计。分析了鼓泡塔、喷射反应器、电炉等典型冶金设备的效率。讨论了通过优化流场、提高传热传质效率来强化化学反应的工程措施。 计算模拟方法： 介绍了计算流体力学（CFD）在模拟冶金过程中的应用。如何将相变、传质、反应动力学模型耦合到CFD求解器中，用于预测炉内温度分布、组分扩散路径和反应终点。 第四部分：先进冶金过程的热力学动力学分析 本部分聚焦于当前冶金技术发展中的热点和难点问题，展示理论工具的实战价值。 清洁冶炼与副产物利用： 针对资源回收和环保要求，分析了复杂矿物资源的分选与火法冶金过程中的热力学限制和动力学瓶颈。探讨了熔渣体系中重金属的分配行为和去除机制。 真空与电冶金过程： 详细分析了真空脱气、真空蒸馏等过程中组分逸出的热力学驱动力和扩散控制机制。在电解过程中，研究了电极极化、电流效率与反应速率之间的复杂关系。 材料的相变与稳定性： 结合动力学观点讨论了合金在长期服役条件下的微观组织演变，如析出相的形成与长大、晶界迁移等过程的动力学规律，为材料的可靠性评估提供理论支持。 全书的特色在于理论的深度与工程实践的广度完美结合。通过大量精选的实例和练习题，帮助读者建立起从原子尺度到宏观反应器的完整认知链条，是冶金专业人士案头必备的参考书。

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这本书的排版和图表质量，是绝对值得称赞的。在技术书籍中，信息图表的清晰度和准确性往往决定了理解的效率。而《连铸坯质量》在这方面做得非常出色。例如，书中用来展示宏观结构缺陷的扫描电镜图，分辨率极高，缺陷的边缘和相界都清晰可见，这比我以往看到的很多内部报告中的模糊截图强太多了。更关键的是，那些复杂的能量流密度和应力分布的彩色热力学图谱，配色方案科学合理，图例说明详尽，使得原本抽象的物理过程变得可视化。我尤其喜欢其中一个章节，它使用了一种类似“三维热-力耦合”的表示方法，直观地展示了铸坯在拉矫段的局部塑性变形如何反向影响其早期的结晶情况。这种对视觉表达的重视，极大地降低了复杂模型的理解门槛。然而，作为一本面向实践的专著，它在工具软件的应用集成方面稍显不足。比如，虽然它提到了多种有限元分析软件（如某某A和某某B），但对于如何将这些软件的输出结果无缝地导入到现场MES（制造执行系统）中进行实时质量判定的实操指南，则几乎没有涉及，这使得理论和现场操作之间仍有一道鸿沟。

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我对这本书的评价，或许可以从它对“工艺窗口”的重新定义角度来谈。在我的认知里，连铸工艺的参数设定，通常被视为一系列固定的、有上下限的数值范围。但读完《连铸坯质量》后，我感觉我的思维框架被彻底打破了。作者通过大量数据拟合和敏感性分析，揭示了在特定材料体系下，某些参数之间的“非线性耦合”效应。举个例子，书中对比了两种不同的二次冷却控制策略对铸坯内部温度梯度稳定性的影响，结果显示，当拉速超过某个临界值时，即使冷却强度略有增加，中心温度的波动反而会加剧，这是一个非常反直觉的结论。这本书的价值，就在于它敢于质疑那些被业界奉为圭臬的“经验公式”。它鼓励读者去探索那些“灰色地带”，那些在常规操作手册中被忽略的、对质量影响至关重要的微小扰动。唯一的遗憾是，对于一些涉及高锰钢或特种合金的超低熔点夹杂控制，书中更多是基于历史数据分析，对新兴的反应性渣技术介绍得比较保守，显得有点“老派”，对于追求前沿技术的读者来说，可能略显不够刺激。

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这本书对我最大的触动，在于它对“质量文化”的强调，这超越了单纯的技术探讨。在连铸领域，我们常常陷入对机器和参数的迷信，认为只要把设备调到最佳点，质量自然就有了保障。然而，《连铸坯质量》的最后一部分，花了相当大的篇幅，讨论了操作员的培训、数据记录的规范性，乃至不同班组之间在应急处理流程上的微小差异，如何累积成铸坯质量的系统性波动。作者通过对多个失控事件的复盘，清晰地指出，许多看似“设备故障”的问题，追溯源头往往是人为因素或管理流程的薄弱环节。这种从技术细节跳脱出来，审视整个生产生态的视角，是很多纯粹的工艺工程师往往欠缺的。它让我意识到，要获得顶尖的铸坯质量，不光需要世界级的设备，更需要一个同样世界级的、对细节吹毛求疵的团队。唯一的遗憾是，对于如何有效激励一线员工主动上报和分析质量异常点，书中提供的组织行为学建议略显笼统，更多是理论上的倡导，缺乏具体可执行的激励机制设计方案，这让这本书在人力资源管理和质量提升的结合点上，显得有点力不从心。

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说实话，我过去对这类专业书籍的印象往往是枯燥乏味，充斥着我看不懂的缩写和只有少数专家才明白的“行话”。《连铸坯质量》在这一点上倒是给我带来了一点惊喜，尽管它本质上是一本高度专业化的技术书籍。这本书的叙事结构非常巧妙，它似乎并没有遵循传统的“是什么、为什么、怎么办”的线性逻辑。它更像是一部“问题驱动型”的报告文学。开篇并没有长篇大论地定义“什么是好的铸坯”，而是直接抛出了一个极具挑战性的案例：某个钢厂在夏季高温季节，铸坯表面质量急剧下降的现象。随后，作者层层剥茧，从润滑渣层的热力学性能变化，到结晶器振动频率的微小波动，再到冷却水流速的重新分配，一步步地追踪这个问题的根源。这种叙事方式极大地增强了阅读的沉浸感，让我这个非研发岗位的工程师也能轻松跟上思路。书中穿插的那些关于不同钢厂之间对“质量标准”理解差异的探讨，更是引人深思。它让我意识到，质量的定义往往是相对的，受到工艺设备、市场要求甚至地理气候的制约。不过，书中对于如何建立一个自动化的质量预警系统的论述，虽然概念很棒，但缺乏对具体软件架构或算法选择的深入比较，稍显概念化，有点意犹未尽的感觉。

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这本《连铸坯质量》的书，我拿到手里的时候，其实是带着相当大的期待的。毕竟，在金属加工这个领域，连铸环节的质量控制，简直就是决定最终产品成败的命脉。我原本以为这本书会像教科书一样，严谨地罗列出各种缺陷的成因分析，比如内部裂纹、表面拉伤、夹杂物分布等等，并配上详尽的图表和公式推导。然而，读完之后，我发现它更像是一部深入的行业案例研究集。它没有过多纠缠于基础理论的复述，而是将重点放在了实际生产线上的“疑难杂症”处理上。比如，书中花了很大篇幅去解析一个特定钢种在高速连铸时，如何通过调整拉矫速度和电磁制动参数，成功将中心偏析率降低了惊人的百分之几。那种实战经验的分享，那种“我们在现场是怎么解决这个问题的”的语气，对于我们这些天天和设备打交道的人来说，简直是久旱逢甘霖。它不像那种高高在上的学术著作，反而更像是我的资深前辈在旁边手把手地教我如何诊断设备发出的那些细微的“呻吟”。唯一美中不足的是，对于一些较新的超高强度钢种的非金属夹杂物控制，涉及到的前沿电磁处理技术探讨略显保守，没有完全满足我对最新技术突破的渴望，但总体来说，这本书的实操价值是毋庸置疑的，它实实在在地拓宽了我对工艺窗口的理解。

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