工程科學學報

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期刊信息

月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

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2010年第32卷第8期

欄目

資源與開發
冶金與材料
設備與能源
控制與決策
土木與建筑

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資源與開發

長壓短抽式通風綜掘工作面粉塵分布規律的數值模擬

杜翠鳳, 王輝, 蔣仲安, 何宗禮, 胡國勇

2010, 32(8): 957-962. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.027

[摘要](284)

[PDF 429KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
以平煤集團十一礦綜掘工作面為研究背景,根據經驗和實際情況,確定了與掘進機相配套的長壓短抽式通風除塵系統.運用數值分析和現場測試相結合的方法,對綜掘工作面粉塵分布規律進行了研究.基于GAMBIT技術建立工作面的幾何模型,應用計算流體力學FLUENT軟件對該工作面應用長壓短抽式通風除塵系統前后的粉塵分布進行數值模擬.數值模擬結果與現場粉塵質量濃度測試結果相近.結果表明,采用長壓短抽式通風除塵系統除塵效率達95%以上,可使綜掘工作面的粉塵質量濃度接近或達到1.0×10^-5kg·m^-3.

礦井密閉空間中人體呼吸商計算

栗婧, 金龍哲, 汪聲, 朱軍

2010, 32(8): 963-967. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.028

[摘要](129)

[PDF 359KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
為深入研究礦用密閉空間的生命保障技術,4名實驗人員在實驗艙內分別進行了7組密閉空間人體生存實驗,得出了人體在不同活動強度狀態下的耗氧量和二氧化碳產生量,并計算了人體在密閉空間中生存的呼吸商.

鄂西高磷鮞狀赤鐵礦直接還原焙燒同步脫磷機理

楊大偉, 孫體昌, 楊慧芬, 徐承焱, 祁超英, 李志祥

2010, 32(8): 968-974. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.034

[摘要](127)

[PDF 1090KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用XRD和SEM分析方法研究了鄂西高磷鮞狀赤鐵礦添加脫磷劑后直接還原焙燒的產物及磁選后的最終產品.結果表明,還原焙燒過程中添加的脫磷劑除具有脫磷效果外,對鐵的還原也有促進作用.脫磷劑可以使部分磷轉化為易去除的可溶性磷酸鹽,同時破壞鮞粒結構,使細磨-磁選后鐵相易與脈石礦物分離從而達到脫磷效果,并且可以提高產品中鐵的品位和回收率.

金川鎳棄渣鐵資源回收綜合利用

倪文, 賈巖, 鄭斐, 王中杰, 鄭美娟

2010, 32(8): 975-980. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.035

[摘要](139)

[PDF 628KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
針對金川鎳棄渣的特點,采用深度還原-磁選工藝,對其進行鐵資源回收的綜合利用實驗研究,獲得了鐵品位為89.84%,鐵回收率達93.21%的鐵精礦.探討了還原溫度、還原時間、二元堿度、磨礦細度和磁場強度等不同實驗條件對產品指標和分離效果的影響.通過X射線衍射分析、光學顯微分析、SEM分析、化學分析等手段確定了鎳棄渣與鐵精礦的物相組成和特點.

釩渣生產V₂O₅尾渣全釩含量與相關工藝指標的函數關系

康人木, 劉國權, 吳文東, 帥興國, 謝建國, 黃斌, 浦年文

2010, 32(8): 981-986. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.036

[摘要](114)

[PDF 563KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
基于物料平衡原理,建立了尾渣全釩含量與焙燒熟料全釩含量、焙燒轉化率及浸出率之間的函數方程,并結合某公司實際生產數據對方程的有效性進行了驗證.在此基礎上,系統研究了方程自變量間相互作用及對尾渣全釩含量的影響,進一步簡化了原方程.結果表明:原方程和簡化方程能夠正確反映尾渣全釩含量和上述因素之間的內在作用規律,可為尾渣全釩含量的實際生產技術控制提供判斷依據;而簡化方程函數關系簡單,更利于實際應用.

冶金與材料

燒結過程布料均勻性狀態的在線識別方法

張宗旺, 周衛, 趙曉駿, 李慶洋, 周凡, 吳勝利

2010, 32(8): 987-992. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.037

[摘要](143)

[PDF 396KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
提出了定量評價燒結機寬度方向上布料均勻性狀態的方法.通過對燒結機廢氣溫度的檢測,利用燒結工藝及氣體力學的基本原理,建立了描述該均勻性評價指數的數學模型,以解決現階段僅憑人工定性判斷的不足.在此基礎上,開發了在線監測軟件.實踐證明,該模型能客觀、定量地反映出燒結機寬度上各部位料層密實度的差別.

硅錳合金電阻法定硅

曾世林, 儲少軍, 李婧, 陳佩仙, 陳忠健

2010, 32(8): 993-997. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.038

[摘要](175)

[PDF 458KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
根據準二元合金隨其中某種合金元素含量的不同,其合金電阻率發生單值變化的規律,提出了一項硅錳合金電阻法定硅的檢測技術.實驗結果表明,硅錳合金中硅含量與電阻率變化的關系可表示為[Si%]=-12.51+2×10⁷ρ-4×10¹²ρ²,當合金中硅的質量分數小于6%時,合金中錳鐵比對其電阻率變化的影響不大,定硅誤差為0.005%～0.178%.用于電阻率測量的合金樣品適合的尺寸為φ6.00～6.50mm、長1cm左右,可以避免試樣中夾渣、裂隙等缺陷對電阻測量精度的影響.

退火時間對含鈮高強細晶IF鋼組織性能的影響

喬立峰, 劉振宇, 王國棟, 張紅梅

2010, 32(8): 998-1003. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.039

[摘要](129)

[PDF 1102KB](14) [施引文獻] ()

摘要:
以新型含鈮高強細晶IF鋼為研究對象,在實驗室進行了冷軋以及軋后模擬連續退火實驗.結果表明,選擇合適的退火時間,晶粒變得細小、均勻,同時存在一定量的餅形晶粒.由于添加Si、Mn等固溶強化元素,增加了鋼的固溶強化作用;而合金元素Nb的添加,在組織中形成了細小的碳氮化物Nb(C,N),這些碳氮化物彌散分布,通過細晶強化和沉淀析出強化增加了鋼的抗拉強度,因而高強細晶IF鋼的強化機制為固溶強化、細晶強化和沉淀析出強化.更值得注意的是,由于存在PFZ帶(無析出物區)而使實驗鋼呈現高強度低屈服現象.與傳統的IF鋼相比,含鈮高強細晶IF鋼不僅具有細小的晶粒,而且具有低的屈服強度、較高的r值等良好的成型性能.

NVE36船板鋼連續冷卻轉變行為及動力學回歸模型

余萬華, 徐綠婷, 馮光宏, 吳春京, 王會鳳

2010, 32(8): 1004-1010,1034. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.040

[摘要](131)

[PDF 1167KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用熱膨脹儀對船板鋼NVE36進行了連續冷卻轉變曲線(CCT曲線)的測定,并用顯微鏡觀察其室溫組織,用維氏硬度儀測定了組織硬度.利用Matlab軟件平臺對實驗數據進行處理,建立了相變點溫度-冷卻速率關系模型及動力學回歸模型,回歸計算得到該鋼種的最優模型系數.最后對比了NVE36鋼在連續冷卻過程中實驗和回歸模擬的動力學行為.結果表明計算值與實驗值吻合很好,證明所建立模型的合理性及數據處理方法的可行性.

非晶態Ni-P合金粉體的脈沖放電制備及其催化性能

趙海軍, 俞宏英, 曹瑜琦, 孫冬柏, 孟惠民

2010, 32(8): 1011-1016. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.042

[摘要](129)

[PDF 501KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用脈沖放電技術合成Ni-P合金粉體,研究了合金粉體的結構及其對高氯酸銨熱分解的影響.結果表明,非晶態Ni-P合金粉體是由微粒組成的團聚結構.脈沖放電電壓700、900和1100V對應的弦粒子數依次增大,粉體粒徑依次減小,分別為350～500、250～400和150～300nm.Ni-P合金粉體促進高氯酸銨的低溫和高溫熱分解,與純高氯酸銨相比,高氯酸銨和Ni-P粉體混合物的第1放熱峰(低溫分解峰)溫度降低幅度小于12℃,第2放熱峰(高溫分解峰)溫度降低約53℃;合金粉體粒徑減小,第1放熱峰強度增強,第2放熱峰強度減弱,低溫分解失重從高氯酸銨的15.97%增加到42.78%,高溫分解失重從81.62%降低到47.58%,高溫分解結束時溫度的降低幅度為26～43℃.

異速比對異步軋制AZ31鎂合金板材組織和織構的影響

李振, 蔡慶伍, 江海濤, 孟強

2010, 32(8): 1017-1022. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.017

[摘要](134)

[PDF 765KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用不同異速比對AZ31鎂合金板材進行異步軋制,并將軋后樣品進行顯微組織和X射線衍射分析,研究異速比對鎂合金板材組織和織構轉變的影響.結果表明:異速比的變化對晶粒形貌影響較大但晶粒細化效果不明顯;當異速比為2.800時,板材內出現了長條晶粒;快速輥側{0002}基面織構強度高于慢速輥側,且板材兩側表面{0002}晶面的偏轉方向相反;異速比對基面織構的強度影響顯著,隨著異速比的增大,基面織構的強度先增加后下降.這種特殊的織構變化與異步軋制過程中沿厚度方向引入的剪切變形有關.

采用開爾文掃描探針技術研究鎂合金偶接銅合金的電偶腐蝕規律

肖葵, 董超芳, 李曉剛, 魏丹

2010, 32(8): 1023-1028. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.041

[摘要](135)

[PDF 656KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用開爾文探針技術(SKP)測量AZ91D鎂合金與H62銅合金偶接試樣在鹽霧加速實驗中的電偶腐蝕規律.研究表明:AZ91D鎂合金的電偶腐蝕效應受到陽極與陰極的電位差的影響,AZ91D鎂合金與H62銅合金偶接試樣之間的伏打電位差約為-1.22V,AZ91D鎂合金存在顯著的電偶腐蝕效應.由于存在較大的伏打電位差,在鹽霧實驗初始階段,電偶腐蝕主要發生在偶接界面AZ91D鎂合金一側附近區域,而H62黃銅沒有發生明顯腐蝕.由于AZ91D鎂合金在鹽霧中生成的腐蝕產物對基體具有一定的保護作用,AZ91D鎂合金表面腐蝕產物與基體間存在顯著的伏打電位差,導致AZ91D鎂合金基體形成新的腐蝕產物.因此,隨著鹽霧實驗時間延長,AZ91D鎂合金電偶腐蝕效應降低,H62銅合金腐蝕加快.

不同次要相體積分數的亞共晶層-棒轉變的多相場模擬

楊玉娟, 嚴彪

2010, 32(8): 1029-1034. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.025

[摘要](108)

[PDF 663KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
利用KKSO多相場模型,對亞共晶模型合金的層-棒轉變過程進行模擬.結果表明,共晶形態的層-棒轉變不是突變而是在一定成分范圍內漸變的.在各向同性界面能條件下,當次要相體積分數遠小于1/π時,共晶形態將發生層-棒轉變,該相以棒狀形式存在;當次要相體積分數在1/π附近時,層片共晶不完全向棒狀共晶轉變,且隨著次要相體積分數的增大,轉變時刻推遲;當次要相的體積分數遠大于1/π時,層片狀共晶不再向棒狀共晶轉變.共晶形態的層-棒轉變趨勢與初始層片間距有關,模擬結果與實驗結果定性一致.

氧化鋁基耐火材料的高溫耐磨性

彭西高, 王曉利, 吳學真, 孫加林

2010, 32(8): 1035-1040. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.026

[摘要](159)

[PDF 946KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
采用新研制的高溫耐磨性實驗裝置,測定了五種氧化鋁基耐火制品的高溫耐磨性能.結果表明:當材料處于彈性變形階段時,隨溫度的升高,磨損體積變化不明顯;當溫度繼續升高,材料達到塑性變形階段時,磨損體積大幅度減小.以高硬度礦物相為主晶相的耐火制品更耐磨,但材料的燒結程度對耐磨性的影響更顯著,對于具有同樣主礦物相的材料,燒結程度越好,耐磨性也越好.高溫下材料中產生低熔點液相時,緩沖了磨損,其作用超過礦物相硬度對耐磨性的影響.材料的磨損體積與其高溫抗折強度緊密相關,在脆性變形階段,高溫抗折強度越高,磨損體積越小;在塑性變形階段,材料的磨損體積和高溫抗折強度均顯著降低.

BiFe_1-xT_xO₃（T=Co和Ni）的晶體結構和磁性

馬禹, 張玉潔, 張紅國, 陰津華, 張宏偉, 王鳳平, 王文全, 吳光恒

2010, 32(8): 1041-1044,1070. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.044

[摘要](130)

[PDF 556KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
比較了運用固相燒結法制備的BiFe_1-xCoxO₃和BiFe_1-xNi_xO₃的晶體結構、飽和磁化強度和矯頑力隨摻雜量的依賴關系.結果發現,強磁性的立方結構是摻雜樣品磁性的主要來源.Ni摻雜樣品的居里溫度比Co摻雜樣品高,這是由于原子間距和離子種類的不同造成了磁性離子間超交換作用的強弱變化所致.Co離子具有較強的單離子各向異性和偏離立方結構的晶格畸變,造成了Ni摻雜樣品的矯頑力比Co摻雜樣品低.變溫磁滯回線的結果表明,BiCoO₃樣品的磁晶各向異性隨溫度降低而增大.

響應曲面法優化超細氧化亞銅光催化降解對硝基苯酚

左君, 嚴麗君, 楊秀琴, 程躍

2010, 32(8): 1045-1052. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.029

[摘要](116)

[PDF 740KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
制備出P-型半導體超細氧化亞銅,并將其應用于光催化降解對硝基苯酚,通過單因素實驗確定主要影響因素和水平后,利用響應曲面法(RSM)對超細氧化亞銅的光催化降解的主要影響因素進行優化.通過分析實驗結果,建立了超細氧化亞銅光催化降解對硝基苯酚的二次多項數學模型,預測處理最佳實驗條件為:對硝基苯酚溶液的質量濃度為30mg·L^-1,H₂O₂滴加量為0.28mL,pH3.64,氧化亞銅投加量為0.11g.在最佳條件下進行驗證實驗,發現真實脫色率與預測脫色率具有良好一致性,相對誤差僅為3.02%.

設備與能源

霍戈文內燃式熱風爐傳輸現象

胡祖瑞, 程樹森, 張福明

2010, 32(8): 1053-1059. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.030

[摘要](129)

[PDF 601KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
利用CFD仿真對首鋼1780 m³霍戈文內燃式熱風爐進行了數值模擬分析,主要研究了空氣和煤氣混合前在矩形燃燒器中的流動,混合氣體在燃燒室的燃燒、含量分布、溫度分布、火焰形狀以及拱頂的速度分布和溫度分布.結果表明:空氣噴嘴出口界面和煤氣出口截面的流場都存在一定程度的不均勻性;沿燃燒室寬度方向,火焰高度變化劇烈;拱頂出口截面殘余極少量的一氧化碳,蓄熱室表面煙氣速度分布不均,最高溫差也很大.

高爐開鐵口機鉸鏈磨損問題的仿真分析與優化設計

姚瑞娟, 于曉紅, 朱允言, 霍元明

2010, 32(8): 1060-1063. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.031

[摘要](116)

[PDF 454KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為解決KDIA型開鐵口機旋轉機構鉸鏈的磨損失效問題,對機構的運動學和動力學仿真建立了機構綜合分析平臺并以組合磨損計算模型為基礎計算相應磨損量.以減緩鉸鏈磨損速度及減輕磨損不均為優化目標,以機構尺寸為設計變量,以不損失其他設計指標為約束條件進行優化設計.結果表明,通過調整設計尺寸以優化機構運動學和動力學性能,是解決傳動精度降低、磨損失效等機構問題的有效途徑.

噴嘴布置方式對中厚板坯連鑄二次冷卻效果的影響

王先勇, 劉青, 胡志剛, 卿家勝, 王欣, 李玉盤, 趙彥華, 孫玉虎, 李金波

2010, 32(8): 1064-1070. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.032

[摘要](132)

[PDF 683KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
研究了鑄機矯直區現行噴嘴布置對板坯冷卻效果的影響,并在噴嘴自動化測試平臺上進行一系列噴嘴的組合實驗,從噴嘴流量、噴射高度和水壓三個方面探討了相鄰噴嘴噴淋水重疊度與水量在板坯寬度方向分布均勻性的關系.在此基礎上,對現行的二次冷卻系統提出了優化方案.實驗結果表明,優化后,鑄坯角部橫裂基本消除,鑄坯中心偏析從B類1.0減輕至C類1.5,其等軸晶比例提高了4.1%,明顯地改善了鑄坯的內部質量.

張力計的輥高差對板形檢測精度的影響

王向麗, 李謀渭, 張少軍, 陳工, 邊新孝

2010, 32(8): 1071-1077,1089. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.033

[摘要](119)

[PDF 1025KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
以一種工程應用的張力計為分析對象,建立了存在輥高差的張力計-帶材三維有限元模型.以輥高差為基本變量,通過改變高低輥位置、帶材厚度及帶材平均張應力,得到了不同情況下輥高差導致的板形檢測誤差值及其分布規律.

控制與決策

基于粗糙集理論的冶金企業備件供應商選擇多屬性決策

鮑新中, 孫瑩

2010, 32(8): 1078-1084. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.047

[摘要](117)

[PDF 363KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
備品備件貨物品種多和可供選擇供應商多的特點,使得冶金企業對備品備件供應商的管理比大宗原燃料供應商的管理更加復雜.基于粗糙集理論,運用多屬性決策方法研究了供應商選擇問題.首先,在選擇決策指標體系的基礎上,采用粗糙集理論分析歷史指標數據與供應商選擇結果之間的關系,從而確定每個指標的客觀權重,再結合主觀賦權,得到每個指標的綜合權重.其次,基于主、客觀綜合權重及數據的規范化處理結果,對候選供應商進行綜合評價.最后,用案例驗證了本方法的可行性和有效性.

分類屬性高維數據基于集合差異度的聚類算法

武森, 魏桂英, 白塵, 張桂瓊

2010, 32(8): 1085-1089. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.045

[摘要](128)

[PDF 350KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
提出基于集合差異度的聚類算法.算法通過定義的集合差異度和集合精簡表示,直接進行一個集合內所有對象總體差異程度的計算,而不必計算兩兩對象間的距離,并且在不影響計算精確度的情況下對分類屬性高維數據進行高度壓縮,只需一次數據掃描即得到聚類結果.算法計算時間復雜度接近線性.實例表明該算法是有效的.

時滯切換系統穩定性分析:一種積分等式方法

張志強, 趙立英, 劉賀平

2010, 32(8): 1090-1093. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.046

[摘要](132)

[PDF 210KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
將一種研究時滯系統的積分等式方法推廣到時變時滯切換系統情形,提出了一種分析時變時滯切換系統穩定性的方法.該方法給出線性時滯切換系統穩定的充分條件和切換律的設計,并根據自由項選取規則,引入了自由權矩陣,由其構建了積分等式.此方法沒有引入額外的保守性,可得到保守性更低的穩定性條件.數值算例結果說明了方法的有效性.

土木與建筑

大型反應器加勁薄鋼板結構屈曲性能

宋波, 王利, 羅曉玲, 孫北東, 許曉慧

2010, 32(8): 1094-1100. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.08.043

[摘要](92)

[PDF 720KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
通過有限元方法分析了大型反應器鋼結構體系的受力與變形的薄弱位置,并對反應器中大量使用的加勁薄鋼板的屈曲性能進行了研究.在此基礎上,實驗分析了加勁板的穩定性.結果表明:矩形薄鋼板開孔周圍加加勁肋時,加勁肋對板起到嵌固作用;對于此反應器整體結構來說,薄板選擇L形加勁肋最優;對于帶有加勁肋的薄板,邊界約束條件越強,臨界屈曲荷載越大,板越不易發生屈曲.實驗和數值結果有較好的一致性.