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出版者:

作者:Davenport, W. G./ Jones, D. M./ King, M. J./ Partelpoeg, E. H.

出品人:

页数:338

译者:

出版时间:2004-2

价格:1265.00元

装帧:

isbn号码:9780873395779

丛书系列:

图书标签:

• 冶金
• 闪速熔炼
• 冶金工程
• 矿物加工
• 高炉
• 熔炼技术
• 材料科学
• 工业工程
• 环境工程
• 节能技术

冶金熔炼技术：从古老技艺到现代工业的演进 图书名称：《冶金熔炼技术：从古老技艺到现代工业的演进》 图书简介： 本书深入探讨了冶金熔炼技术在人类文明发展史中的核心地位及其演变历程。熔炼，作为从矿石中提取和精炼金属的必要过程，不仅是工业革命的基石，更是衡量一个文明技术水平的重要标尺。本书旨在全面梳理这一古老而又不断革新的领域，从早期人类对自然铜的简单加工，到如今高度自动化、环境友好的现代冶金流程，为读者构建一个宏大而细致的技术图景。 第一部分：史前与古代的金属起源与早期熔炼 本部分将追溯金属使用的源头，重点考察人类如何从偶然发现天然金属（如金、自然铜）过渡到有意识地利用火进行矿石还原。 第一章：金属的发现与史前过渡 本章细述了不同地区史前文明发现和利用金属的初期阶段。我们将关注“自然金属”与“早期冶炼”之间的分野。内容将详述新石器时代晚期至铜器时代的文化背景，解释为什么特定地理区域（如中东、中国长江流域）会成为金属冶炼的早期发源地。重点分析早期熔炼炉的结构特点——多为简单的陶制或石制坩埚，对燃料和风力的原始控制方式，以及对铜锡合金（青铜）的意外或有意发现如何催生了青铜时代的到来。 第二章：青铜时代的辉煌与技术制约 青铜的应用极大地推动了社会结构、军事和农业的发展。本章将聚焦于青铜冶炼的技术细节：锡矿与铜矿的配比控制、鼓风技术（如使用皮囊或风箱）的进步，以及铸造工艺（如失蜡法）的发展。同时，也会探讨早期冶炼过程中的环境影响和资源稀缺性如何反过来限制了青铜时代的规模扩张。 第三章：铁的革命：从间接还原到直接冶炼 铁的出现是冶金史上的一次里程碑式的飞跃。本章详细阐述了古代炼铁的复杂性。与铜和锡相比，铁矿石的熔点更高，早期技术无法达到纯铁的液态温度。因此，本书将详尽描述“块炼炉”（Bloomery）的工作原理——如何通过控制碳的渗入，生产出低碳的“海绵状熟铁”（Bloom）。随后，分析古代中国人发明的高炉技术（虽然未完全达到现代意义上的液态铁水，但已是重要的进步），以及西方世界对渗碳钢（Wrought Iron）的早期认知。 第二部分：中世纪至工业革命前的技术沉淀 这一时期，冶金技术在继承古代经验的基础上，逐步向规模化和流程化迈进，为工业革命积累了宝贵的知识储备。 第四章：熔剂与渣的科学萌芽 早期冶炼师依靠经验选择石灰石等物质来帮助去除矿石中的杂质。本章从现代冶金学的角度，重新审视这些“经验之举”的化学原理。深入分析熔剂（Flux）如何与脉石（Gangue）反应形成熔渣（Slag），以及炉渣的性质（密度、粘度）对金属回收率和纯度的影响。 第五章：鼓风技术的系统化与燃料的革命 随着需求的增长，仅仅依靠人力鼓风已无法满足大型熔炉的热量需求。本章研究了中世纪晚期至十八世纪，水力驱动的风箱和鼓风机的应用。描述了木炭作为主要还原剂和燃料的局限性（资源消耗巨大），并铺垫了焦炭冶金的理论基础。 第六章：坩埚炼钢与早期合金学 在十八世纪中期，出现了对更高质量钢材的需求，尤其是在工具制造领域。本章介绍坩埚炼钢法（Crucible Steelmaking）的出现，这种方法虽然产量小，但能够生产出成分更均匀、性能更稳定的钢材。讨论了早期对合金元素（如锰、铬的微量添加）性能的初步认识，以及这些技术如何服务于精密机械的发展。 第三部分：工业革命：规模化、标准化与热力学的介入 工业革命是冶金技术从手工业向现代工业转型的决定性阶段。本部分聚焦于大规模生产方法的出现和科学理论的深度融合。 第七章：焦炭的胜利与亨利·科特的技术突破 焦炭取代木炭是冶金史上对环境和资源影响最大的变革之一。本章详细解析英国利用煤焦进行冶炼的实践，以及亨利·科特（Henry Cort）的“搅炼法”（Puddling Process）如何首次实现了大规模、相对经济地将生铁转化为熟铁。分析了搅炼炉的结构和操作，以及它对早期铁路和基础设施建设的推动作用。 第八章：现代高炉的诞生与热力学基础 高炉（Blast Furnace）的成熟是现代冶金的标志。本章深入分析了现代高炉的结构设计（炉身、风口、炉顶结构）以及其热工流程。核心内容将围绕化学计量学和热力学展开，解释一氧化碳在高温下还原铁氧化物的过程，以及如何通过精确控制风温和矿石配比来优化炉渣的性质，实现连续化生产。 第九章：从生铁到钢材：贝塞麦、西门子-马丁与氧气转炉 钢材是现代工业的血液。本章详细对比了十九世纪中叶几项革命性的炼钢技术： 贝塞麦转炉法（Bessemer Process）： 首次实现了快速、大规模的炼钢，但受限于原材料的磷含量。 西门子-马丁平炉法（Open-Hearth）： 提供了更长的精炼时间和更好的质量控制，成为二十世纪初的主流。 氧气转炉法（Basic Oxygen Furnace, BOF）： 介绍了高纯度氧气吹入如何极大地缩短反应时间，实现高效、低成本的钢铁生产，标志着现代钢铁工业的完全确立。 第四部分：现代精炼与冶金工程的未来方向 本书的最后一部分将目光投向二十世纪下半叶至今，关注如何通过更精细的控制手段来满足高性能材料的需求，以及可持续发展的挑战。 第十章：真空冶金与电炉精炼 随着航空航天和特种机械对材料性能要求的提高，传统的熔炼技术暴露出对气体和非金属夹杂物控制不足的问题。本章将介绍： 电弧炉（Electric Arc Furnace, EAF）： 如何利用电能实现超高温度，特别是在废钢回收中的核心地位。 真空感应熔炼（VIM）与真空自耗精炼（VAR）： 深入解释真空环境如何有效去除有害气体（如氢、氮），并实现对合金成分的超精密控制，尤其是在生产镍基高温合金中的关键作用。 第十一章：非铁金属的熔炼与分离 虽然钢铁占据主导地位，但其他金属如铜、铝、镍、钛的冶炼同样重要。本章将概述这些关键非铁金属的典型湿法和火法冶炼流程，例如铝的霍尔-埃鲁（Hall-Héroult）电解法，以及铜的火法和电解精炼过程。 第十二章：可持续发展与未来展望 现代冶金面临严峻的环境挑战，尤其是能源消耗和温室气体排放。本章将探讨当前和未来的研究方向： 节能降耗： 废热回收、新型炉衬材料的应用。 循环经济： 复杂废料（如电子垃圾）的高效回收技术。 绿色冶金： 氢还原铁矿石等低碳或零碳冶炼路径的理论可行性与工程挑战。 本书以严谨的科学态度和丰富的历史脉络，为冶金工程专业的学生、材料科学家以及对工业史感兴趣的读者提供了一部详尽而权威的技术参考。它不仅回顾了熔炼技术的辉煌成就，更指出了面向未来的技术方向。

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这本书，哦天哪，我得说，它彻底颠覆了我对传统冶金学的认知。翻开第一页，我就被那种扑面而来的学术严谨性给镇住了，作者显然在材料科学和热力学领域有着深厚的功底。他没有用那种晦涩难懂的教科书语言，而是巧妙地将复杂的化学反应和工程原理融入到对实际生产流程的细致剖析中。比如，在讨论炉体设计和耐火材料的选择时，作者花了大量的篇幅来阐述不同氧化物在高温下的相变特性及其对炉衬寿命的直接影响，这种深度和广度在同类书籍中是极其罕见的。我尤其欣赏作者对“能量效率最大化”这一核心理念的坚持，书中详尽对比了数种不同金属的烟气回收系统，并用大量的实测数据佐证了优化操作参数对降低单位产品能耗的显著效果。更令人称道的是，作者对环境影响的关注，对SO2捕集技术、渣处理与资源化利用的探讨，使得这本书不仅仅是一本技术手册，更是一部体现了可持续发展思想的行业指南。读完前三分之一，我已经感觉自己像是参与了一次顶级的、跨国界的冶金技术研讨会，收获远超预期。

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老实讲，我本来只是抱着“查阅一下某个特定工艺细节”的目的随便翻开这本书的，没想到它竟然成了我这个月最想一口气读完的“小说”。情节的张力不在于跌宕起伏的叙事，而在于作者构建的那个精密、高风险的工业场景。想象一下，面对上千度的高温熔池，任何一个微小的操作失误都可能导致灾难性的后果，这本书完美捕捉到了这种“在刀尖上跳舞”的紧张感。作者用极其生动的笔触描述了从矿石预处理到金属精炼过程中，各种突发状况（比如合金成分骤变、热负荷不均）如何考验操作人员的临场应变能力。书中的案例分析部分尤其精彩，简直就是一部“工业事故复盘集锦”，通过对历史上一系列重大冶金事故的深度剖析，反向推导出最佳实践路径。我感觉自己不仅仅是在学习技术，更是在接受一种关于风险管理和工艺控制的哲学教育。对于任何一个身处高危工业环境的工程师来说，这本书的实践价值简直是无法估量的。

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坦白讲，这本书的阅读过程是一次对心智耐力的考验，但绝对是值得的。它的理论深度不是那种能让人轻松“浏览一遍”就能掌握的。每一章节都像是一个微型的、结构完整的知识堡垒，需要读者投入大量时间去消化其中的数学推导和物理假设。我发现自己不得不频繁地停下来，拿出草稿纸进行逆向推算，以确保自己真正理解了作者是如何从基本定律推导出最终结论的。这本书的优秀之处在于，它从不试图简化复杂性，而是坦诚地展示了现代冶金工程固有的复杂性，并提供了一套应对这种复杂性的系统性思维框架。它要求读者拿出学习一门外语或一门高级数学的认真态度，回报则是对一个核心工业过程——金属的诞生——最深刻、最全面的理解。读完它，你会发现自己看待任何金属制品的方式都彻底改变了。

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这本书的排版和图表质量，说实话，让我对“技术书籍”的审美标准有了一个重新的认识。通常这类书籍的插图总是显得粗糙、信息密度过大，让人头疼。但这本书完全不同，它的图示清晰、逻辑性强，很多示意图都经过了高度的艺术化处理，使得那些原本抽象的流体力学和传热模型变得直观易懂。比如，它展示的数值模拟结果（CFD）截图，色彩梯度处理得非常专业，能够一眼看出流场和温度场的分布规律。而且，作者在引用文献时，做得非常到位，那些被引用的经典著作和最新期刊文章，构成了一个坚实的知识网络。我发现自己经常因为一个不经意的脚注，而跑去查阅另一本相关的专著，这种知识的“滚雪球效应”极大地提升了我的学习兴趣。这不是一本孤立的著作，它更像是一张宏大的知识地图的索引，指引着读者深入探索更广阔的冶金研究领域。

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从一个老一辈技术人员的角度来看，这本书的出现无疑是对传统“经验主义”的有力挑战和补充。我入行几十年，很多时候依赖的是手感和几代人传下来的口耳相传的诀窍。然而，这本书用现代化的量化分析工具，将那些模糊的“经验之谈”转化成了可重复、可验证的数学模型。例如，关于“氧化气氛控制”这一环节，过去我们主要依靠感官判断，而书中则提供了基于电化学传感器的实时反馈回路设计方案，这无疑是跨越式的发展。它并非全盘否定经验，而是提倡将经验数据纳入到更精密的计算模型中去优化决策，从而实现从“靠运气”到“靠科学”的转变。这本书的价值在于它搭建了一座沟通老一辈工匠精神与新一代数据驱动决策之间的桥梁，让冶金工程真正迈向了工业4.0的时代前沿。

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