工程科學學報

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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

郵發代碼：82-303

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2004年第26卷第6期

欄目

礦業與環境工程
冶金科學與工程
材料科學與工程
冶金裝備技術
控制與決策

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礦業與環境工程

三山島金礦采空區地應力測量及其結果分析

喬蘭, 歐陽振華, 來興平, 苗勝軍

2004, 26(6): 569-571. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.027

[摘要](161)

[PDF 365KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采空區上部預留礦柱的回采工作影響到整個礦山的安全生產、采礦方法及其實施.為正確評價上覆巖層和圍巖的穩定性情況,采用實現完全溫度補償的空心包體應變技術的套孔應力解除法對三山島金礦進行地應力測量.建立了礦區地應力場分布模型,獲得了三山島金礦地應力狀態和礦區的地應力分布規律.結果表明,三山島地區地應力場以水平應力為主,符合我國地殼運動的規律.

靈新煤礦西天河下安全開采技術綜合分析

蔡美峰, 任奮華, 來興平

2004, 26(6): 572-574. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.028

[摘要](166)

[PDF 380KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究靈新煤礦河下開采引起的覆巖破壞規律和地表移動規律,采用工程地質調查、彩色鉆孔孔電視、鉆孔沖洗液漏失量法、物理與數值模擬、地應力測量及地表監測等多種研究手段,獲得了礦區地應力分布規律、工作面開采的垮落帶和導水裂縫帶的高度、巖層移動規律及礦壓顯現規律,實現了L3414綜采工作面安全開采和環境保護的雙重目標.

復雜地質環境下255大巷附近地質異常地質雷達探測研究

王培月, 裴佃飛

2004, 26(6): 575-578. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.029

[摘要](157)

[PDF 635KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
玲瓏金礦255主運巷處于復雜的地質環境條件下,構造活動帶巖土體動力穩定性和巖體結構探測與地質超前預報是工程有效治理的前提.依據現場雷達探測分辨率要求,選定250 MHz屏蔽天線探測,找到空區隱患的準確位置和圍巖特征,為255主運巷后期的加固與治理提供了依據.

礦床的體視化仿真技術與實現

李翠平, 李仲學

2004, 26(6): 579-583. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.030

[摘要](155)

[PDF 575KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為解決礦床仿真構模中對礦床幾何信息描述和屬性信息描述中存在的模型分離問題,采用體視化技術,建立了體礦床模型.通過分析礦床體視化仿真中的數據流程,建立了表現礦體空間分布、礦體中重點區域、礦體剖切分層的三類體模型,并實現了直接基于體模型的礦石儲量、金屬量的計算工作.經實例分析表明,利用體礦床建模技術,不僅能夠進行礦床屬性的定性分析,而且便于進行定量計算,為完善礦床建模技術提供了一條途徑.

微生物浸出金川露天剝離低品位鎳礦

李浩然, 馮雅麗

2004, 26(6): 584-587. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.031

[摘要](152)

[PDF 464KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
進行了金川露天剝離鎳礦的生物浸出實驗.證明金川露天剝離鎳礦有價金屬的浸出是氧化亞鐵硫桿菌直接浸出作用和自由菌產生的Fe³⁺間接浸出作用的聯合;生長于液體培養基中和礦物表面硫桿菌化學行為的差異源于細菌表面存在蛋白質膜;浸出速率和菌種氧化活性受吸附在固相上和液相中細菌生長繁殖速率、礦漿質量濃度、pH值和Fe³⁺的影響:Fe³⁺的添加可影響菌種活性,抑制浸出的進行,且易在礦物表面產生沉淀,使浸出率降低.

冶金科學與工程

現代電弧爐冶煉周期綜合控制理論及應用

傅杰

2004, 26(6): 588-595. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.032

[摘要](190)

[PDF 866KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
在分析40年來國內外現代電弧爐煉鋼技術發展特點的基礎上,指出現代電弧爐煉鋼技術是圍繞縮短冶煉周期以滿足高效連鑄節奏要求這一核心發展起來的,提出了現代電弧爐冶煉周期的綜合控制理論.簡要地介紹了這一理論以及在這一理論指導下開發的包括電爐加鐵水冶煉等一系列高效化電弧爐煉鋼技術和在中國電爐鋼生產中的應用效果.這一理論指導和推動了鋼鐵冶金及我國電爐鋼生產的發展.

304和321不銹鋼連鑄水口結瘤的不同機理

鄭宏光, 陳偉慶, 李志恩, 李學峰

2004, 26(6): 596-599. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.033

[摘要](207)

[PDF 850KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
分析了304和321不銹鋼連鑄水口結瘤物的物相,探討了結瘤機理.結果表明,304水口結瘤物主要由Al₂O₃,MgO·Al₂O₃和少量細小的金屬顆粒構成,結瘤層較薄,對正常澆鑄的影響不顯著,控制鋼中Al<0.01%,可改善其結瘤.321連鑄水口結瘤有TiN和CaO·TiO₂兩種類型:TiN型結瘤物主要由TiN和少量金屬組成,控制措施是保持鋼中鈦氮積小于3.5,Al<0.01%;CaO·TiO₂型結瘤物由CaO·TiO₂-MgO·Al₂O₃和大量金屬構成,盡可能減少鋼中CaO·TiO₂-MgO·Al₂O₃雙相夾雜物的數量和避免二次氧化,可改善CaO·TiO₂型結瘤,適當提高澆鑄溫度可緩解CaO·TiO₂型結瘤.

高鑭稀土添加劑在16Mn鋼中的應用

陳冬火, 林勤, 郭鋒, 高平祥, 王躍華, 萬恒瑜

2004, 26(6): 600-603. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.034

[摘要](186)

[PDF 843KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
針對高鑭稀土添加劑對16Mn鋼的夾雜物、力學性能的影響進行分析研究,并與富鈰稀土添加劑進行對比.實驗表明,高鑭稀土添加劑能有效變質16Mn鋼中的夾雜物,減少夾雜物的數量,改善鋼的力學性能.當La/S(質量比)為2.5時,綜合力學性能達到最佳值.高鑭稀土添加劑能有效替代富鈰稀土添加劑進行稀土鋼的開發.

釩對中鉻白口鑄鐵組織和性能的影響

劉克明, 王福明, 郝經偉, 余煌

2004, 26(6): 604-607,626. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.035

[摘要](154)

[PDF 994KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
研究了釩對中鉻白口鑄鐵的組織與性能的影響.采用SEM與EDS對試樣進行了組織與成分分析,并測定了試樣的沖擊韌性、硬度等力學性能.結果表明:隨著V含量的增加,中鉻白口鑄鐵的組織得到細化,沖擊韌性得到改善;當V的加入量增加至4%(質量分數)時,基體上彌散分布大量VC顆粒,使得材料有潛在的良好的耐磨性能.

堿性氫化物發生原子吸收法測定鋼鐵中的微量鉛

李建強, 鄭延軍, 柴成文

2004, 26(6): 608-611. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.036

[摘要](211)

[PDF 480KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用堿性氫化物體系發生原子吸收方法測定了鋼鐵中的微量鉛.選擇鐵氰化鉀-酒石酸鈉為氫化物發生的氧化劑和配位劑,還原劑硼氫化鉀的質量濃度為1g,L,測定液中氫氧化鈉的質量濃度為3.6g/L,用12.5g/L的草酸酸化,方法特征濃度為0.073ng/mL,檢出限為0.20ng/mL.此體系允許2.5 mL測定液中含鐵、鈷、鎳的量為30,3,3 mg,可以滿足直接測定鋼鐵中的微量鉛的需要.通過對含鉛0.002%(質量分數)的樣品測定實驗,得到了滿意的結果.

材料科學與工程

VC,Cr₃C₂對WC-Co納米粉燒結性能的影響

史曉亮, 邵剛勤, 段興龍, 張國強, 張衛豐

2004, 26(6): 612-615. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.037

[摘要](198)

[PDF 640KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
研究了WC-10Co納米復合粉的熱壓燒結,確定合理的燒結溫度為1360℃.在納米WC-10Co復合粉中分別摻雜1.0%VC和1.0%Cr₃C₂(質量分數),根據燒結體的斷裂強度、洛氏硬度等性能和斷口形貌,研究了晶粒生長抑制劑VC,Cr₃C₂對納米復合WC-10Co粉末燒結性能的影響.結果表明,納米WC-10Co復合粉摻雜1.0%VC或1.0%Cr₃C₂,在1 360℃燒結,可以得到晶粒度小于300nm的整體性能較好的超細WC-Co硬質合金,摻雜1.0%VC抑制晶粒生長的效果要好于摻雜1.0%Cr₃C₂.

鈦合金TC4塑性變形后在3%NaCl溶液中的交流阻抗譜

姜應律, 吳蔭順

2004, 26(6): 616-620. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.038

[摘要](188)

[PDF 542KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
通過對不同應變狀態下鈦合金TC4在3%NaCl溶液中的交流阻抗譜的研究,發現在高應變條件下鈦合金的腐蝕速度更易受到外加交流信號頻率的影響.根據陽極溶解的應力腐蝕機理,腐蝕裂紋處實際上處于交流信號的擾動中,因此腐蝕裂紋處的電化學過程應與交流信號的頻率有關,頻率越高腐蝕速度越快,理論估計在50 Hz的頻率下腐蝕速度可增加10倍以上.因此認為應力腐蝕過程中裂紋的萌生和發展與界面上產生的交流信號密切相關.

鎂合金涂裝體系鹽霧條件下失效過程的電化學阻抗譜特征

涂運驊, 高瑾, 李久青, 張薇

2004, 26(6): 621-626. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.039

[摘要](161)

[PDF 773KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
對比碳鋼涂層試樣,對鎂合金涂裝體系進行了鹽霧實驗,跟蹤檢測了涂層失效過程的電化學阻抗譜特征.結果表明:鎂合金涂裝試樣均比碳鋼涂層試樣易受擴散控制,擴散特征直線斜率均小于1,并分析了可能的原因;證明了鉻酸鹽體系中感抗因素的存在;同時利用數學解析的方法獲得了涂層電容與電阻的信息,表明介質滲透至界面后,鎂合金涂漆試樣吸水量急劇增加,且腐蝕程度也遠比碳鋼涂漆試樣嚴重;涂層電容與電阻的計算值并不恒定,為彌散區間,并且腐蝕越嚴重,區間變化幅度越大.

絹云母質二維納米薄片材料機械力化學改性及應用研究

林海, 康維剛, 黃曼, 丁浩, 許霞

2004, 26(6): 627-630. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.040

[摘要](150)

[PDF 469KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
使用攪拌磨濕法機械力化學方法對絹云母質二維納米薄片材料進行了表面改性.采用鈦酸酯偶聯劑作為表面改性劑研究了改性劑用量、介質物料比、磨礦濃度、改性時間以及溫度和pH值對改性效果的影響,并對最終改性產品填充聚丙烯(PP)后的復合材料進行了性能測試.結果表明,采用機械力化學方法對二維納米材料進行改性是可行的,填充改性產品PP復合材料具有較強的抗紫外線性能.

高活性阿利特硫鋁酸鹽水泥及其水化反應

侯運炳, 曹文虎, 王炳文, 趙冉, 傅毅

2004, 26(6): 631-636. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.041

[摘要](204)

[PDF 1026KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
利用青海省當地原材料制備阿利特硫鋁酸鹽水泥熟料.該熟料結合了硅酸鹽熟料和硫鋁酸鹽熟料的優點,具有堿性與硫酸根離子的雙重激發作用,能很好地激發礦渣、粉煤灰等活性礦物材料.在此基礎上,提出了高活性阿利特硫鋁酸鹽水泥方案.通過微觀結構分析,探討其水化反應的機理與過程,并闡明了復合膠凝體系的優勢互補作用的原理.實驗證明,高活性阿利特硫鋁酸鹽水泥,能充分發揮熟料自身獨特的礦物組成特性和活性礦物材料的火山灰效應,使硬化漿體中Ca(OH)2含量降低,并因此而獲得較為適宜的晶/膠比,使其后期強度明顯提高.

新型電石成型原料研究

金祖權, 張義順, 孫偉

2004, 26(6): 637-640. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.042

[摘要](183)

[PDF 471KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
通過分析生石灰的消化曲線和熱失重曲線,提出了合理的電石成型工藝.根據電石成型原料對粘結劑的要求,研制出ZJ型復合粘結劑并分析了粘結功效及機理.結合現場的生產要求,通過大量實驗與分析,給出了合理的成型加水量、成型壓力和養護齡期.

納濾膜對氨基酸的分離研究

營愛玲, 王建, 王曉琳

2004, 26(6): 641-644. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.043

[摘要](178)

[PDF 462KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
選擇NTR7450膜對L-苯丙氨酸和L-天冬氨酸水溶液進行了納濾分離過程研究，討論了不同pH下氨基酸的透過特性，pH=5～8時，NTR7450膜對L-苯丙氨酸和L-天冬氨酸的截留率分別為0和90%．根據實驗結果進行了模擬計算．結果表明，通過調節pH值，L-苯丙氨酸和L-天冬氨酸可以被有效地分離。

冶金裝備技術

氣固流化床系統非線性機理研究進展

張延平, 王立

2004, 26(6): 645-649,661. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.044

[摘要](139)

[PDF 777KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
從近年來氣固流化床兩相流動的研究成果出發,總結了流化床非線性機理研究的方向.混沌理論研究表明流化床系統是確定型的混沌系統,而耗散結構理論的結果認為流化床系統屬于非平衡熱力學系統.對流化床系統的隨機力分析將隨機理論的方法運用到流化床流動機理和氣泡分布研究中,有助于揭示流化床內部非線性機理和特性.

基于空心球聚合體的多孔介質有效導熱系數的兩種模型

陳奎, 于帆, 張欣欣, 魏高升

2004, 26(6): 650-654. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.045

[摘要](150)

[PDF 562KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
根據硬硅鈣石型微孔硅酸鈣的結構特點,將其簡化成空心球聚合成的多孔介質,建立了點接觸空心球殼與面接觸空心立方體兩種單元體模型.采用一維熱傳導分析,推導出有效導熱系數的理論計算公式.計算結果表明,模型計算值與硅酸鈣實驗值有較好的一致性.理論模型可應用于與微孔硅酸鈣具有類似結構的多孔介質導熱系數的估算.

寬帶鋼熱連軋工作輥熱輥形模型

王仁忠, 何安瑞, 楊荃, 趙林, 吳勝田, 李慶賢

2004, 26(6): 655-657. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.046

[摘要](187)

[PDF 398KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
實現工作輥熱輥形的在線預報是板形控制的難題之一.采用一維有限差分方法建立了工作輥熱輥形在線計算模型,并利用該模型計算了熱軋過程中和下機后任意時刻工作輥溫度場及其熱輥形.仿真和在線應用結果表明,此在線模型計算速度快,精度高,能滿足板形在線過程控制的需要.

楔橫軋內直角臺階成形過程幾何形態分析

杜惠萍, 張康生, 石洪磊, 胡正寰

2004, 26(6): 658-661. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.047

[摘要](136)

[PDF 468KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
結合楔橫軋成形工藝中需要解決的突出問題,通過分析內直角臺階成形過程中幾何形狀的研究現狀,考慮楔橫軋內直角臺階成形過程中各主要幾何影響因素,建立了符合實際的內直角臺階成形全過程的軋件表面幾何模型及其數學表達式,推導出整個軋制過程中軋件的旋轉半徑公式.

基于線型激光的鋼板表面缺陷三維檢測技術

梁治國, 徐科, 徐金梧

2004, 26(6): 662-665. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.048

[摘要](160)

[PDF 644KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
提出將線型激光束垂直投射到鋼板表面,通過面陣CCD攝像機采集激光線在鋼板表面的圖像來計算表面缺陷深度的三維檢測方法.利用中點法對激光圖像進行細化,并根據穩定點判別依據提取激光線形.采用分區標定方法對攝像機進行標定,由空間還原思想恢復激光線形的空間坐標.根據掃描投影的方法選擇理想表面方向作為缺陷深度計算的基準,實現對缺陷深度信息的定量計算.通過對缺陷樣品驗證的結果表明,采用該方法得到的計算值與實際值非常接近.

控制與決策

基于穩定性原理的參數調節器在氣動機械手中的應用

王鵬, 彭光正, 伍清河

2004, 26(6): 666-669. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.049

[摘要](145)

[PDF 461KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了關節型球面坐標氣動機械手中的執行部件——氣動擺缸的角位移控制方法.根據李亞普諾夫穩定性原理構造最優指標函數,由指標函數推導出使系統輸出的跟蹤誤差趨于零的系統參數調節律,并通過仿真及實驗分析了調參系數對氣動擺缸角位移控制系統動態性能的影響.實驗結果表明,基于穩定性原理的參數調節器使系統達到了對期望輸出的精確跟蹤,而且保持了控制過程中閉環系統的全局一致穩定性.

智能生命隨意性行為模型

艾冬梅, 班曉娟, 尹怡欣, 曾廣平

2004, 26(6): 670-672. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.050

[摘要](150)

[PDF 381KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
將人工生命與人工智能相結合,并應用于計算機動畫的研究.在用人工生命方法生成的計算機動畫中,智能生命在虛擬環境中的行為有程序員事先設定好的預定義行為,同時也有隨機出現的隨意性行為.以人工魚為例,建立了智能生命隨意性行為的認知模型,并利用子集搜索等技術提高搜索效率.仿真結果表明,利用認知模型,智能生命可以較好地處理某些隨機事件.

四維線性微分系統的混沌反控制理論及應用

張麗麗, 張曉丹

2004, 26(6): 673-677. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.051

[摘要](156)

[PDF 500KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
提出了基于不連續的狀態反饋方法,構造一類四維混沌系統的基本定理,實現了類四維簡單線性系統的混沌反控制.數值模擬驗證了所提出理論的正確性.該理論為混沌系統的構造及其應用提供了理論基礎.

基于Lorenz混沌系統的數字圖像加密算法

王英, 鄭德玲, 鞠磊

2004, 26(6): 678-682. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.052

[摘要](214)

[PDF 1055KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
鑒于傳統圖像加密技術和低維混沌加密技術各自的局限性,將Lorenz混沌系統與數字圖像置亂技術相結合,設計了一種基于三維混沌系統的數字圖像加密算法.首先,對系統輸出的實數值混沌序列進行預處理;其次,以此實數值混沌序列直接構造圖像置亂索引矩陣;最后,以8×8塊為單位實現數字圖像的空域加密.分析與仿真結果表明:預處理后的實數值混沌序列具有更強的偽隨機特性,更理想的相關特性;三維混沌系統有更大的密鑰空間,使算法具有很強的抗破譯性和抗攻擊性;系統三維輸出的同時利用,可實現三個或多幅圖像的并行加密,提高了算法的加密效率.