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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2007年第29卷第6期

欄目

礦業與環境
冶金與材料
設備與能源
控制與決策

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礦業與環境

高精度電磁頻譜技術及其在礦產勘探中的應用

李忠, 武強, 周仁安, 張麗娟

2007, 29(6): 553-556. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.023

[摘要](118)

[PDF 517KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
基于大地電磁測深理論,闡述了高精度電磁頻譜技術的方法原理,提出了在局部區域內勘探深度和電磁波頻率可被看作具有線性關系,使得地層電阻率可以通過測深曲線進行對應.據此設計了一個多通道探測地下礦層電阻率的觀測系統,采用平板電容器作為傳感器,克服了體積效應的缺點,提高了勘探的精度.利用該系統分別對煤層和油氣進行勘探,通過與實際鉆孔資料對比,解釋符合率大于80%,數據吻合良好.

自然崩落采礦法的顆粒流數值模擬

王連慶, 高謙, 王建國, 方祖烈

2007, 29(6): 557-561. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.024

[摘要](182)

[PDF 949KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
以自然崩落采礦法為研究對象,利用二維顆粒流數值模擬(PFC2D)的原理和方法,研究了自然崩落法礦體崩落規律.以某鎳銅礦的地質條件及礦巖物理力學性質為依據,采用數值模擬的方法分析了自然崩落法的崩落規律.結果表明:PFC2D模型在分析自然崩落過程中力學機理的同時,能有效地模擬自然崩落法采礦過程,并且能直觀地給出礦體在崩落過程中各種參數的具體形態變化.利用PFC2D模型預測該鎳銅礦自然崩落法初始崩落拉底半徑為10m,連續崩落的拉底半徑為22m,有效地指導該礦自然崩落法的放礦.

化學沉淀法從氨氮廢水中回收磷酸銨鎂

鄒安華, 孫體昌, 宋存義, 邢奕, 郭素紅

2007, 29(6): 562-564,568. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.025

[摘要](135)

[PDF 552KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
在模擬氨氮廢水中進行磷酸銨鎂(MAP)沉淀實驗,研究回收MAP的適宜條件.結果表明:在pH值8.0~11.0之間時生成的沉淀主要成分為MAP;當pH值為10.0,離子配比n(NH₄⁺):n(Mg²⁺):n(PO₄^3-)控制在1:1.4:1時得到的晶體純度較高,沉淀量可達3.14g·L^-1,此時氨氮去除率為91.5%.分析表明回收MAP可以大幅度降低化學沉淀法的成本,有利于該方法的實際應用.

水解酸化-膜生物反應器處理抗生素廢水

韓劍宏, 孫京敏, 任立人

2007, 29(6): 565-568. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.026

[摘要](136)

[PDF 514KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
根據抗生素生產混合廢水的特點,采用水解酸化-膜生物反應器(MBR)工藝對混合廢水進行了工業化實驗,系統研究了多種抗生素混合廢水處理工藝的運行參數和處理效果.結果表明,當膜生物反應器的進水COD容積負荷7~10kg·m^-3·d^-1時,系統的COD去除率達到90%,NH₄-N和TN去除率分別達到80%和65%,出水水質滿足《GB18918-2002污水綜合排放標準》中二級標準的要求.

降解造紙廢水木質素菌種的篩選鑒定及應用

林海, 陸鋼, 張慶娜, 呂綠洲, 賈秀明

2007, 29(6): 569-573. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.027

[摘要](138)

[PDF 813KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了提高造紙廢水生化處理效果,進行了降解造紙廢水木質素菌種的篩選鑒定和應用實驗.對從市政污水處理廠采集的活性污泥樣品進行培養、馴化、分離和鑒定等一系列實驗,得到了能夠降解木質素的生物降解菌.通過研究其生理生化特性,確定該菌為白腐菌,屬于短桿狀、好氧型產堿菌.經革蘭氏染色鑒定為革蘭氏陽性菌.進一步馴化從中挑選出有較強降解能力的菌種并進行實際廢水環境下的應用實驗,結果顯示該菌對造紙廢水COD_Cr的去除率可達到80.9%.

冶金與材料

CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO系低熔點區域控制

金利玲, 王海濤, 許中波, 王福明

2007, 29(6): 574-577. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.028

[摘要](182)

[PDF 709KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
通過熱力學計算軟件FactSage計算分析了CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO四元系夾雜物低熔點區域的控制范圍.從控制夾雜物成分的角度,指出隨著Al₂O₃含量和CaO含量的增加,夾雜物低熔點區域大小都是先增大后減小;隨著SiO₂含量和MnO含量的增加,夾雜物低熔點區域增大.為了得到低熔點夾雜物,應控制SiO₂-Al₂O₃-CaO-MnO系中Al₂O₃質量分數為20%左右,CaO質量分數在25%~30%之間;同時控制CaO/SiO₂比值為0.8~1,SiO₂質量分數應為30%左右.

高溫純鐵熔體中外加氧化鋁納米粉的研究

王國承, 王鐵明, 李松年, 方克明

2007, 29(6): 578-581. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.029

[摘要](124)

[PDF 663KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
在工業純鐵熔體中加入納米Al₂O₃顆粒,熔煉后得到鑄錠試樣.用掃描電鏡(SEM)及能譜(EDS)研究了鑄錠金相試樣中夾雜物的存在狀態及成分.采用非水溶液電解法分離、收集鑄錠中的非金屬夾雜物,用SEM及EDS分析了夾雜物的形貌、大小和元素組成.結果表明,外加的納米Al₂O₃顆粒能夠在純鐵熔體中穩定存在,并與雜質元素所生成的夾雜物發生復合,復合夾雜物的尺寸為5~10μm.納米Al₂O₃顆粒一般存在于復合夾雜物的內部.未發現納米Al₂O₃團聚燒結成大于10μm顆粒的現象.從熱力學和顆粒運動行為方面進一步分析了納米Al₂O₃在純鐵熔體中的穩定性和團聚燒結成大顆粒的可能性.

二冷區電磁攪拌對連鑄板坯中心偏析的影響

劉洋, 王新華

2007, 29(6): 582-585,590. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.030

[摘要](240)

[PDF 713KB](18) [施引文獻] ()

摘要:
通過對板坯逐層刨鋼屑,采用化學分析和低倍組織檢驗的方法,研究了板坯連鑄機二冷區電磁攪拌頻率參數對1450mm×230mm板坯中心偏析和等軸晶率的影響.結果表明:單獨采用二冷區電磁攪拌相比不采用電磁攪拌工藝的板坯中心偏析程度明顯減輕,C、P、Mn的中心正偏析系數低于無電磁攪拌工藝的板坯;電磁攪拌頻率為2Hz,5Hz和8Hz時板坯中心偏析都為B0.5級;電磁攪拌頻率對中心等軸晶率略有影響,攪拌頻率5Hz的情況下等軸晶率最大.

鈮對低碳鋼形變強化相變的影響

郭守真, 楊王玥, 陳國安, 孫祖慶

2007, 29(6): 586-590. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.031

[摘要](128)

[PDF 830KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
利用熱模擬壓縮變形實驗研究了含鈮鋼和相應成分的低碳鋼過冷奧氏體形變強化相變的組織演變規律,探討了鈮在析出狀態時對形變強化相變的影響,進行了轉變動力學曲線的分析.結果表明:形變強化相變之前有Nb(CN)析出可以顯著促進鐵素體形核.含鈮鋼的過冷奧氏體在A₃~A_r³之間變形,可以得到平均晶粒尺寸為1.9μm的形變強化相變鐵素體.其轉變動力學與低碳鋼相類似,以形變強化相變為主;在鐵素體轉變基本完成時,含鈮鋼的鐵素體晶粒較細小.

HDDR釹鐵硼材料各向異性產生的機制

孫愛芝, 韓景智, 張濤, 蘇廣春, 仝成利

2007, 29(6): 591-594. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.032

[摘要](204)

[PDF 717KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
研究了NdFeB鑄態粉末及HDDR工藝處理過程中不同階段材料的顯微結構、磁性能和各向異性產生的機理.發現NdFeB鑄態粉末的各向異性均大于HDDR NdFeB材料的各向異性.隨歧化時間延長HDDR NdFeB材料的各向異性單調下降,最終消失,說明HDDR NdFeB材料的各向異性來源于對鑄態粉末各向異性的繼承;短時間的歧化處理有助于材料獲得各向異性;柱狀歧化組織作為各向異性的傳遞介質,以位向關系的方式,將各向異性由鑄態粉末傳遞到了經HDDR處理后的NdFeB粉末.

AA3104熱軋鋁板織構的快速測量

劉濤, 毛衛民, 馬全倉, 馮惠平, 陳昌云, 李吉彬

2007, 29(6): 595-598. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.033

[摘要](162)

[PDF 776KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
提出一種準確快速測量AA3104熱軋鋁板織構的方法.為避免因反射法測量帶來的不均勻性,根據鋁板的樣品對稱性和晶體對稱性,用透射法測出極圖上一條弧段上的衍射數據.用正態分布來擬合測量的數據,并得到各織構組分的特征參數.用所得參數計算出的極圖和ODF圖與用常規方法實際測得的結果有較好的一致性,很好地預測到熱軋鋁板的主要織構組分.原則上,該技術可以發展成為工業上熱軋鋁板織構的在線定量檢測技術.

反應火焰噴涂TiC/Fe金屬陶瓷復合涂層的組織結構

李志文, 劉長松, 黃繼華

2007, 29(6): 599-602. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.034

[摘要](121)

[PDF 711KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
采用鈦鐵礦粉、石墨粉和鐵粉為主要原料,利用反應火焰噴涂技術成功制備了TiC/Fe金屬陶瓷復合涂層.采用X射線衍射儀、掃描電鏡、透射電鏡等手段,研究了涂層的顯微組織結構.結果表明,反應火焰噴涂TiC/Fe復合涂層主要由TiC和Fe兩相組成.涂層具有多層多相的結構,即由TiC含量不同的片層交替疊加而成;在富TiC片層中,大量的、比較細小的(粒度小于0.5μm)、大致呈球形的TiC顆粒彌散分布在Fe基體上.這種顯微組織結構有利于改善金屬陶瓷涂層的耐磨性能.

聚電解質逐層自組裝生物礦化材料

孫春寶, 邢奕, 段旭琴, 郝娟玲

2007, 29(6): 603-606,626. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.035

[摘要](127)

[PDF 713KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
通過人工模擬的方法,利用陰陽離子型聚電解質溶液制得自組裝膜.將裝有該自組裝膜的玻璃基片放入模擬體液SBF中,選擇適當的條件,可誘導羥基磷灰石在其上面的沉積.實驗結果表明:SBF溶液的pH值對羥基磷灰石在膜上的誘導結晶特性有較大的影響;當pH值為7.40時,利用自組裝膜和SBF模擬體液進行生物礦化得到的晶體最為細致緊密.誘導礦化實驗表明,利用聚電解質稀溶液制成的自組裝膜可以成功地進行生物礦化材料的研究.

設備與能源

“傳熱法”爐缸和“隔熱法”陶瓷杯復合爐缸爐底分析

趙宏博, 程樹森, 趙民革

2007, 29(6): 607-612. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.036

[摘要](109)

[PDF 1324KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
從傳熱學的角度出發,利用VC編制爐缸爐底溫度場計算軟件,對國內某些高爐進行了實例建模.模型計算結果和實際高爐熱電偶溫度數據吻合較好.據此對目前流行的"傳熱法"的高導熱壓小塊炭磚爐缸和"隔熱法"的陶瓷杯復合爐缸爐底的各自特點進行了分析,以實例為基礎闡明了這兩種結構的爐缸爐底延長高爐壽命的不同方法.指出在鐵水和耐火材料之間低導熱系數的"保護殼"存在,是不同設計延長爐缸爐底壽命的相同本質,并分析了這兩種結構的爐缸爐底的不足.

冷軋平整機振紋實測研究

侯福祥, 張杰, 史小路, 曹建國, 謝建強, 王聰

2007, 29(6): 613-616. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.037

[摘要](144)

[PDF 548KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
針對某1700冷軋平整機支持輥表面振紋問題進行了連續跟蹤測試.在對平整機固有特性研究的基礎上,通過對支持輥各個使用時期內振動信號的分析與比較,得到了平整機的振動特征以及振動與振紋之間的相互影響關系:在支持輥使用初期,平整機系統的振動以自激振動為主,振動頻率為150Hz,在穩定軋制階段工作輥對支持輥的相對運動形成支持輥表面振紋;在支持輥使用中后期,由振紋引起的強迫振動進一步加速了振紋的形成,系統的振動為強迫振動和自激振動共存.在對振紋形成過程認識的基礎上提出了振紋抑制措施,即在軋件入口側增加抑振輥或改變軋制速度.

變壓膜滲透空氣分離制氮

杜雄偉, 劉應書

2007, 29(6): 617-621. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.038

[摘要](132)

[PDF 731KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
在穩態膜滲透的基礎上提出了一種新的非穩態滲透流程.該流程是一種循環操作過程,每一周期包含加壓、抽真空以及排空三個階段.實驗研究了加壓時間、抽真空時間和排空時間對空氣分離制氮的產品平均純度、產率和回收率的影響,并與穩態滲透實驗結果進行了比較.結果表明,隨著加壓時間的延長,富氮氣體的平均純度、產率以及氮氣回收率均會上升;延長抽真空時間可以提高富氮氣體平均純度,但會降低富氮產率和氮氣回收率;適當延長排空時間可以提高富氮氣體平均純度、產率和氮氣回收率,但排空時間過長將會導致富氮產率和氮氣回收率下降.本文提出的變壓滲透過程能夠得到比穩態滲透更高的富氮純度,但富氮產率和回收率要低.

控制與決策

基于TDC的1500熱連軋卷取機助卷輥自動踏步控制系統

張大志, 周芳, 申屠南凱, 李海濱, 彌春霞, 時元海

2007, 29(6): 622-626. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.039

[摘要](137)

[PDF 837KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
萊鋼1500mm熱連軋是一套國內自主設計生產的全自動化熱連軋機組,卷取機助卷輥自動踏步控制(automatic jump control,AJC)功能對于產品的最終質量及相關設備具有重要影響.該套AJC系統是國內自主開發的基于SIEMENS TDC系統的寬帶鋼熱連軋機AJC系統.在西門子STEP開發平臺完成所有的軟件編程,并利用西門子WinCC設計了界面友好的人機接口系統,實現了系統的全自動控制.系統功能完善,控制精度高,在萊鋼1500mm熱連軋卷取機上得到了應用,并取得了良好的效果.

基于偏最小二乘回歸模型的帶鋼熱鍍鋅質量監控方法

姚林, 陽建宏, 徐金梧, 王植

2007, 29(6): 627-631. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.040

[摘要](154)

[PDF 425KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
提出了基于偏最小二乘回歸模型的帶鋼熱鍍鋅質量監控方法.以帶鋼熱鍍鋅生產中帶鋼力學性能和鋅層質量的質量監控為研究對象,用偏最小二乘方法建立了生產過程參數與質量結果之間的回歸模型,對生產過程控制能力進行了分析,并給出了產品質量的預測方法.用鞍鋼股份有限公司帶鋼熱鍍鋅的實際生產數據進行驗證.結果表明,偏最小二乘法比傳統的多元線性回歸方法具有更好的預測精度,基于偏最小二乘回歸的鋅層質量預測模型,其相對預測誤差可達到5.93%.

基于魯棒二自由度增益自適應Smith預估器的冷軋厚度計型AGC

陳連貴, 楊衛東, 楊斌虎

2007, 29(6): 632-635. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.041

[摘要](115)

[PDF 489KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
綜合考慮冷軋厚度計型AGC(automatic gauge control)控制對象模型的漸變性以及在低速軋制時大時延引起的厚度反饋較大時滯,提出一種冷軋厚度計型AGC控制的改進方法來減弱這些系統不確定性和厚度反饋時滯帶來的不利影響.推導出針對任意階對象的增益自適應調節律,并給出了在保證系統魯棒穩定條件下的控制器和濾波器參數選取原則.仿真結果證明這一新方法可有效地抑制干擾,而且在對象參數攝動時系統具有魯棒穩定性.

一類三維耦合混沌系統的動力學分析與數值模擬

王博, 張曉丹

2007, 29(6): 636-640. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.042

[摘要](125)

[PDF 594KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
通過對一個三維不穩定線性系統添加非連續狀態反饋控制項,即一個分段線性控制開關,從而構造出一種新的幾何對象,實現了三線性系統耦合混沌控制.對一類三維耦合混沌系統的動力學性質進行了理論分析,給出了與此類系統動力學性質相關的三個定理.數值模擬及計算全部Lyapunov指數驗證了該三維耦合系統確實存在混沌.

多層多維事元可拓集及其運算

曹少中, 劉賀平, 涂序彥

2007, 29(6): 641-646. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.043

[摘要](101)

[PDF 382KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
為了建立復雜系統的事元可拓模型,針對現實世界中具有多層結構、每個子層次結構又具有多個特征的復雜系統中各子系統的相互作用問題,從可拓學原理出發,在n維事元可拓集概念的基礎上,提出了多層多維事元可拓集及其正域、負域、拓界的概念.給出了多層多維事元可拓集的正可拓域、負可拓域、正穩定域、負穩定域的定義.研究了多層多維事元可拓集的交運算等,討論了有關性質,并對性質進行了嚴格證明,得到了多層多維事元可拓集交的可拓域、穩定域的表達式.

阿德福韋抗乙肝病毒感染治療動力學模型

蘇永美, 閔樂泉, 卓新建

2007, 29(6): 647-650. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.06.044

[摘要](124)

[PDF 399KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
基于阿德福韋(Adefovir dipivoxil)與安慰劑治療180余位HBeAg陰性的慢性乙型肝炎(CHB)患者國際聯合研究的臨床數據,以及Nowak等人提出的不帶效應細胞的乙肝病毒(HBV)感染模型,提出了一個由兩個系統組成的數學模型,模型對CHB患者的阿德福韋治療效果提供了一種可能的解釋,特別是可以解釋為什么患者血漿中病毒數目在停止免疫治療后會迅速反彈.該模型對長期的療效做出預測:血清HBV DNA接近中位數的患者需要延長治療時間到5.6a,以清除CHB患者體內的HBV.本研究提示:將血清DNA小于500copies·mL^-1作為評價療效的標準過于粗糙.