北京钢铁孿院学报 1980年第3期 学 术 动 态 杨永宜教授谈当前国外钢铁冶炼发展状况 今年三月二十三日至二十六日，美国矿冶工程学会钢铁协会在华盛顿召开了第三十九屁 炼铁和六十三届炼钢学术年会会。上共宣读交流了一百一十三篇论文（报告）：我院杨永宜教授 所写论文《高炉煤气压强梯度场的研究及其理论和实际意义》、鞍钢热能研究所冯安祖同志 所写论文《中国高挥发份煤配煤炼焦的研究》也在会上宣谈交流。杨永宜教授作为中国金属 学会的代表出席了这次会议，下面是他参加这次大会后谈到的一些当前国外钢铁冶炼发展的 状况。 一、炼铁方面 高炉在卡来一个时期内将仍是炼铁的主要生产设备。一是海棉铁生产能力虽已达每年两 千万吨，但百分之八十均以天然气为能源，而天然气在全世界的地理分布是有限的，以煤碳 为能源的海棉铁法还有很多缺点需要克服才能与高炉全面竞争。二是氧气转炉炼钢的飞速发 展对生铁需求的增加是一个决定性的推动。 烧结、球团各有长处，对原料各有适应的对象，将是互相补充而不是互相排斥代替。烧 结矿提高质量的方向是高碱度，低氧化亚铁，适当的氧化镁，为此要厚料层烧结，加铺底料 和降低配炭量。球团矿要求更细的精矿粉，例如比表面积在1200厘米2/克以上，方向是自熔 性，加入氧化镁，以及日本最近试验成功的多孔球团。一般球团在高炉内还原过程中间可能 生成一层铁壳，使包围在中间的浮氏体不易还原，生成低熔点的粘滞性液相，恶化高炉成渣 带的透气性。总之，高炉原料高温性能的重要性逐渐为人们所认识，研究愈来愈深入。 高炉无料钟炉顶发源于欧州，现在美国、加拿大和日本都已有大型高炉采用，证实了它 的优越性，将是今后发展方向。1300℃以上风温的外燃式热风炉早期结构上的一些缺点已经 克服。碳化硅砖和高导热性碳砖结合的炉救炉衬在美国一座高炉上应用很成功。这种材料抗 腐蚀性能良好，对于象我国包头这样的条件可能特别适应。 二、炼钢和炼焦 会上连注方面交流的报告最多，突出的经验是在电磁搅拌和小连注坯的浇注方面。顶吹 炼钢和下部吹气体结合，吹炼过程中测试和控制技术（仪表）的进步，氧枪设计等方报售 也较多，使用高氧化镁石灰加快化渣和我国的经验相似。 122
北 京 钢 铁 举 院 学 报 年第 期 困 困 国 国 摘、 杨永宜教授谈当前国外钢铁冶炼发展状况 今年三 月二十三 日至二十六 日 ， 美国矿冶工程学会钢铁 协会在 华盛 顿 召开了 第三十九厄 炼铁和六十三届炼钢学术年会会 。 上共宣 读交流了一百一十三篇论文 报告 ，我 院杨永宜教授 所 写论文 《 高炉煤气压强梯度场 的研 究及其 理论和实际 意义 》 、 鞍钢热能研 究所 冯安祖 同志 所 写 论文 《 中国 高挥发份煤 配 煤炼焦的研 究 》 也在会上宣 谈交 流 。 杨永宜 教授作为中国金 属 学会的代 表 出席了这次会议 ， 下 面是 他 参加 这次大会后谈到 的一些 当前国外钢铁 冶炼发展 的 状 况 。 一 、 炼铁方 面 高炉在 未来一个时 期 内将 仍是炼 铁 的主 要生产 设备 。 一是 海棉 铁生产 能 力虽 巳达每年两 千万 吨 ， 但百分之八 十均 以 天 然气为能 源 ， 而天 然气在 全 世 界的地理 分布是有限的 ， 以煤碳 为能 源的 海棉 铁法 还有很 多缺点需要克服才能 与高炉全面竟 争 。 二是 氧气 转炉炼钢 的 飞速 发 展对生铁需求的增加是 一个决 定性的推 动 。 烧 结 、 球团 各有长处 ， 对原 料各有适应 的对象 ， 将是 互 相补充而不是 互 相排斥代替 。 烧 结矿提 高质量 的方 向是 高碱度 ， 低 氧化亚 铁 ， 适 当的 氧化镁 ， 为此要 厚料 层烧结 ， 加铺底 料 和 降低 配炭 量 。 球 团矿要求更 细的精矿粉 ， 例 如 比表 面 积在 厘 米 克 以 上 ， 方 向是 自熔 性 ， 加 入 氧化镁 ， 以 及 日本最近 试验 成功 的多孔 球 团 。 一般 球 团在 高炉 内还原过 程 中间可能 生成一层铁 壳 ， 使 包围在 中问的 浮氏 体不 易还原 ， 生成 低熔 点的粘滞性液 相 ， 恶 化高炉成渣 带的透气性 。 总之 ， 高炉原 料高 温性能 的重要性逐渐为人 们所 认识 ， 研 究愈来 愈深 入 。 高炉无 料钟炉顶发 源 于欧州 ， 现在 美国 、 加 拿大和 日本都 已有大型 高炉采 用 ， 证 实了它 的优越 性 ， 将是 今后发展 方 向 。 ℃ 以上风 温的外燃 式 热风 炉早 期结构 上的一些 缺点 巳经 克服 。 碳 化硅砖和 高导 热 性碳砖结 合 的炉腹 炉衬在 美国一座 高炉上应 用很 成功 。 这种材 料抗 腐蚀性能 良好 ， 对 于象我 国 包头这样 的 条件可能 特别 适应 。 二 、 练 钢和炸焦 会上 连注方面交 流的报告最 多 ， 突 出的经 验是在 电磁搅拌和 小连注坯 的浇注方 而 。 顶 吹 炼 钢和下 部吹气体结 合 ， 吹炼过 程 中测试 和控 制技术 仪表 的进 步 ， 氧枪设计 等方 而 报告 也较多 ， 使 用 高氧化镁石灰 加快 化渣和 我 国 的经 验 相 似
虽然我国稀土资源十分丰富，但稀土在钢中的应用近年来已很少人研究。这次会议上美 国几家公司和日本神户钢铁公司均报告了在冶炼优质钢（深冲，高压焊接容器，抗H,S腐蚀 钢等等)时，把稀土合金加入到钢锭模中，对控制非金属夹杂大小和形状所得到的满意结 果。 提高焦碳质量的经验有炼焦煤礼入一部分加沥青压块的型煤以及煤预热。美附很重视结 焦过程机理和煤碳液化、气化等基础究工，也很重视扩大自已高挥发份煤（如伊利诺斯 煤)于炼焦配煤的研究工作。 三、三废利用，综合利用和环境保护 这些问题不仅茶涉能源节约和生产成本而且与整个社会息息相关，故愈来愈受承视。美 国钢铁协会现已专门成立一个“过稀技术”分会(Process Technology Division)来加 强研究和交流这一领域的新工艺、新技术。这次会议上交流了一批处理钢铁厂内循环出现的 氧化物，废渣以及废热利用的新工艺流程：包括处理含铅锌较高的氧化铁粉尘的流程，热风 炉烟道气废热，烧结矿冷却废热，氧气转炉废气废热以至高炉渣物理热利用流程等等。 中国科大刘叔仪教授应邀来院讲学 为了适应科学技术现代化的需要，我院特邀请中国科学技术大学化学物理教授刘叔仪同 志来校举办金属科学讲座，以提高有关专业中、青年教师和学生的理论水平。除我院有关专业 中、青年教师和学生参加听讲外，尚有其他高等学校、研究机关、生产单位的五十余位同志 一起参加交流讨论。 讲座内容分为预备基础知识和专题报告两部分。 预备基础知识包括：I、关于化学物理力学领域。【、物态热力学纲要。【、心学热力 学纲要。W、化学动力学的邀活过程理论纲要、V、应力应变状态与变形功密度。 专题报告包括：I:热力学状态场论与几何表象，()可逆过程热力学的不变定律， (b)热力学判据的正交原理，（©）n维空间热力学相平衡图的锒加原理与完全固溶系四维 相图(T、X、xc、xD)的理论详解。I、位错动力学。【、变形功密度场存在定理。N、 关于断裂力学与强度理论。V、最小摩阻场等。 专题报告内容广泛，涉及化学物理力学各个方面。第一部分是一组论文：热力学状态场 论与几何表象，其中刘叔仪教授用理论物理中矢量场论的方法，首次引进状态空间的簇性结 构，状态向量，可逆过程向量d与态函数中的梯度场V中。将可逆过程热力学的特征与非特 征微分方程组归纳为热力学学科方程 dφ=7φdr,7×7φ=0 称为可逆过程热力学的不变定律。 这个矢量场所在的定义域是热力学中相应的强度量或广延量所定义的态空间，由此热力 学判据是态空间中恒中超曲面方程d中=dr又中=0，以前热力学中变分原理便可纳入drV中 =0的正交关系中、称为热力学判据的正交原理。综上，热力学原理的几何模式明朗和定整 123
虽然我 国稀土 资源十 分 丰富 ， 但 稀 土在 钢 中的应 用近 年来 已很 少人研究 。 这次会议 上美 国几家公 司和 日本神户 钢 铁公 司 均报告 了在 冶炼优质钢 深 冲 ， 高压焊 接 容器 ， 抗 腐蚀 钢 等等 时 ， 把 稀 土 合金 加 入 到钢 锭模 中 ， 对控 制非 金属 夹 杂 大 小和 形 状所 得到 的 满 意结 果 。 提 高焦碳 质 量的经 验 有炼焦煤 配 入一部 分加 沥青压 块 的型 煤 以 及煤 预 热 。 美 很 讯视 结 焦过程机理和 煤碳 液 化 、 气化等从础研 究工作 ， 也很 重 视扩大 自己高挥 发份 煤 如伊 利 诺斯 煤 于炼焦配 煤 的 研 究工 作 。 三 、 三废 利 用 ， 缘合 利用和环境保护 这 些 问题不 仅 牵 涉能 源节 约和生产 成 木而且 与整个社会 息息 相关 ， 故 愈来 愈受 承 视 。 美 国钢 铁 协会现 已专门成立 一 个 过私 技 术 分 会 。 来加 强研究 和 交流这 一 领域 的 新工艺 、 新技 术 。 这次会议 上 交 流 了一批处理钢 铁厂 内循环 出现 的 氧化物 ， 废 渣 以 及废 热利 用的 新工 艺 流程 包括处理 含铅锌 较高的 氧化铁粉 尘 的流程 ， 热 风 炉烟道气废热 ， 烧 结 矿冷却废 热 ， 氧气 转炉废 气废 热 以至 高炉渣物理 热利用流程 等 等 。 中国科大刘叔仪教授应邀来院讲学 为 了适应 科学技 术现 代 化的需要 ， 我院 特邀请 中国科学 技术大学 化学 物理 教授 刘 叔仪 同 志来 校 举办金属科 学讲座 ， 以提 高 有关专业 中 、 青年教师和学 生 的理论水 平 。 除我 院 有关专业 中 、 青 年教师 和 学 生 参加 听讲外 ， 尚有其他 高等学校 、 研 究机关 、 生产 单位的五十余位 同志 一 起 参加交 流讨论 。 讲座 内容 分为预备基 础 知识 和专题 报告两 部分 。 预 备 基 础 知识 包 括 、 关于 化学物 理 力学领 域 。 、 物态 热 力学 纲要 。 、 心学 热 力 学纲要 。 、 化学 动力学 的 邀活过 程 理论纲 要 、 、 应 力应 变状态 与变形 功密度 。 专题 报告包括 热 力学 状态 场 论 与几 何表 象 ， 可逆 过 程热力学的不 变定律 ， 热 力学 判 据 的 正 交原理 ， 维 空 间热 力学 相平衡 图 的银 加原理 与完 全固 溶系 四 维 相图 、 。 、 。 、 。 的理论详解 。 、 位错 动力学 。 、 变形 功密度场存在 定理 。 、 关于断裂力学 与强度理论 。 、 最小摩 阻场 等 。 专题 报告内容广 泛 ， 涉 及 化学 物理 力学 各个方 面 。 第一部分是 一组论文 热 力学状态 场 论 与几 何表 象 ， 其 中刘 叔仪 教授 用 理论物 理 中矢量场论 的方 法 ， 首次 引进 状态 空 间的 簇性结 构 ， 状 态 向量 ， · ， 可逆过 程 向量 于与态 函 数小的梯度场 小 。 将 可 逆 过 程热 力学的特 征 与非特 征微 分方 程组归纳为热 力学学科方 程 小 小 于， 小 称为可逆 过 程热力学 的不 变 定律 。 这个矢 量场所 在 的定义 域是 热 力学 中相应 的强 度 量或广 延 量所 定义 的态 空 间 ， 由此热 力 学 判据是态 空 间中恒 小超 曲面方 程 小二 ，二 小 ， 以前热 力学 中变 分原理便 可纳 入 小 二 的正交关系 中 、 称为热 力学判 据的 正 交 原 理 。 综 上 ， 热 力学原 理 的 几 何模 式 明 朗 和 定整
了，前提减少了，理论结构比前严密了。 据此，刘叔仪教授分析了各种问题，得到了各种结果，其中包括维相图的银加原 理。 (◆）n ,3()·11一艾因斯坦和标 (I) a,li i=1,2,…M f◆n1 第i相区域（ii冻结)：A,= lai 第i相区域的维数： n13 相区域内的相： a11=a11+a22+…+ann3 锒序， i=1,2,3…M 锒律， 善一一如“开域”，“闭域”，等等。 内中的锒序与锒律反映热力学平衡条件。此原理又可作分割形式： 0.=ǚA1,A:nA=中，i+j (I)* 1 这是一组主讲人的最新成果，有很大启发意义。对待象经典热力学中的许多概念进行重新审 查和概括，仍将使我们的理论认识水平大步前进，从而进一步提高我们解决实际问题的能 力。 第二部分是位错动力学，论文全名为“弹塑性金属位错系统的热力学不可逆过程理论与 位错应力激活运动”。第三部分是变形功密度场存在定理及关于断裂力学。论文全名为 J(【Y)行列式与弹塑性】积分不守恒的理论与实验证明。这两部分论文均获中国科学院 XIX2 1978年4月《重大科技成果奖状》。这两部分内容都属于学术发展的前沿问题或原则性问题。 刘叔仪教授对此进行了详尽的探讨，前者对一切场内反应问题提供了一个有用的理论方法， 后者严格证明了变形功密度场存在的三个条件以及J积分应用条件的限制。 最后部分是关于强度理论与最小摩阻场，是刘叔仪教授五十年代一组论文中的两篇。前 者从物理角度，由Griffith理论导出断裂钟面及多晶体总应力一应变曲线，后者由摩擦 阻力功极值前提出发，用变分法得到单位摩擦力的尤拉方程，给出摩擦线的陡线规律，即 T i V T I V P 和摩擦线的等倾陡线规律 7中·7p=0 (中为摩擦力与x轴的夹角) 导致平面压强分布的总解答等的一系列结果。 讲座题材广泛，内容丰富，引起广泛兴趣，开扩了中、背年教师和学生的眼界。 (孙良) 124
了 ， 前提减少了 ， 理论结构比前严 密了 。 据此 ， 刘 叔仪教授 分析了 各种 问题 ， 得 到 了 各种 结果 ， 其 中 包括 维 相 图 的银加 原 了 冲 ’ ， ， ‘ 】 ， ， — 艾 因斯坦和 标 ‘ ， ， … 尸 第 相 区域 冻结 ， 一 第 相区域 的维 数 相 区域 内的相 银序 银 律 口 ， 一笋 一 … ， ， … ， — 如 “ 开域 ” ， 内中的银序 与银律反映热力学平衡 条件 。 。 。 ， ， 小， 今 “ 闭域 ” ， 等等 。 此原理 又可作分割形式 凰 … 、了 ︸且 、了 ‘ 、 、 这 是一组主讲人的最新成果 ， 有很大启发意义 。 对待 象经典热力学中的许 多概念进行重 新 审 查和概括 ， 仍将使我们 的理论认识 水平大步前进 ， 从而进 一步提 高 我们解 决实 际 问 题 的能 力 。 第二部分是位错 动力学 ， 论文 全名为 “ 弹塑 性金属位 错系统的热力学不可逆过 程理论 与 位错应 力激 活运 动” 。 第三部 分是 变形功 密度场存 在 定理 及关 于断 裂力学 。 论文 全 名为 ，心会 行列式 与弹塑 性 ，积分不守恒 的理论 与实验证 明 。 这两部分论文均获中国科学院 年 月 《 重大科技成果奖状 》 。 这两部分 内容都属 于学术发展 的前沿 问题或原则性问题 。 刘叔仪 教授对此进行 了详尽 的探讨 ， 前者对一切 场 内反应 问题提 供了一个有用的理论方法 ， 后者严格证 明了变形 功密度场存在 的三个条件以 及 积分应 用 条件的 限制 。 最后部分是关于强度理论 与最小摩 阻场 ， 是刘叔仪 教授五十年代一组论文 中的两篇 。 前 者从物理 角度 ， 由 理论导 出断裂钟面及多晶体总应 力— 应 变曲线 ， 后者 由摩擦 阻力功极值前提 出发 ， 用变分法得 到单位摩擦力的尤 拉方 程 ， 给 出摩擦线 的陡线 规律 ， 即 丫 和摩擦线的等倾陡线 规律 小 小为摩擦力与 轴的夹 角 导 致平面压 强分布的总解答等的一系列结果 。 讲座题材广 泛 ， 内容丰富 ， 引起广泛兴 趣 ， 开扩了 中 、 青年教师和学生的眼界 。 孙 良
美国布什可夫教授来我院讲学 美国哥伦比亚大学亨利·克罗蒙布矿冶学院院长布什可夫教授，应我院张文奇院长和煤 炭部中国采矿学会王志远秘书长的邀请，于5月26日到6月2日前来我院讲学，其讲课内容有： 1.美国能源问题，煤炭的作用，采煤方法，煤矿评价： 2.美国铜矿的露天开采； 3,脉状矿体开采工艺的新进展： 4.矿块崩落采矿法： 5.美国矿资源及矿业经济。 冶金、煤炭、化.工、第二机械、建材等五个工业部的百余名技术干部和大学教师听了布 什可犬教授的讲课。 布什可夫教授在讲课中介绍了解决美国能源的方向。提出两种脉状矿体开采的新工艺 (一是利用自行岩镐在采场机械化落矿工艺，一是垂直深孔分段瀑破落矿工艺)。对美国矿 产资源状况做了全面的介绍。并对我国矿山建设提出不少建议。他认为，我国矿山的公路太 差，对设备、轮胎、劳动生产率的影响太大；在充填法上，美国用电动力去水和固结细泥的 设施，对改进我国充填工艺可资借鉴；在脉冲矿床开采上，美国的自行机械落矿设想方案是 促使薄矿脉开采方法改革的一个途径，对我国也有参考价值。在讲学期间，布什可夫教授还 参观了我院采矿系实验室，与我院有关教师、干部座谈。 (熊国华) 美国拉森工程师来我院交流矿山土地复原技术 美国默特尤斯联合公司土地复原工程师G·M·拉森1980年5月24日至28日来我院交流 矿山土地复原技术，我院以及首钢设计院、北京有色冶金设计总院、冶金部规划设计院、北 京矿冶研究总院、煤炭部设计局、冶金部标准情报研究所、河北矿冶学院等单位的教师、工 程技术人员十六人参加座谈、交流。 由于工业发展，对资源需要日益增加，采矿规模扩大。而开发矿山要破坏山林、占用农 田，若不复原利用，势必影响环境，浪费田地。这是每一个工业化国家都必须认真对待的问题。 G·M·拉森这次在我院主要介绍了复田的目的和意义，矿山场地分析，复原后土地的 利用，控制土壤流失，在复原后土地上植被的技术，以及对复田工作的要求和复田费用等问 题。与会人员一致认为，在我国这样一个人多土地少的情况下，在社会主义四个现代化建设 巾，作好矿山土地复原工作尤为重要。今后在矿山建设中，要进行全面规划。在搞好矿山开 采的同时，应即着手组织力量学习、掌握土地复原的技术，搞好土地复原工作，以免胎害子 孙后代。 (李宝祥) 125
美 国 布 什 可 夫 教 授 来 我 院 讲 学 美 国哥伦 比亚 大学亨利 · 克罗蒙布 矿 冶学院院长布什可夫 教授 ， 应 我院 张文 奇 院长和煤 炭部中国采 矿学会王 志远 秘 书长 的 邀请 ， 于 月 日到 月 日前来我院讲 学 ， 其讲 课 内容有 美国 能 源 问题 ， 煤 炭 的作用 ， 采煤方 法 ， 煤 矿评价 美 国铜 矿 的露 天 开采 脉 状 矿体开采工 艺 的新进 展 矿块 崩 落采矿 法 ， 写 美 国矿产 资源及 矿业 经 济 。 冶 金 、 煤炭 、 化工 、 第二 机械 、 建材 等五个工 业 部的百余名技术干 部和大 学教师 听了布 什 可夫 教授 的讲 课 。 布什 可夫 教授在 讲课 中介绍了解 决 美 国能 源的方 向 。 提 出 两种 脉状 矿 体开采 的新工艺 一 是利用 自行 岩 镐在 采 场机械化落矿工 艺 ， 一 是垂 直深孔 分 段爆 破 落 矿工 艺 。 对 美国矿 产 资源 状 况做了 全面 的介绍 。 并对 我 国矿 山建设 提 出不 少建议 。 他 认为 ， 我 国矿 山的公路太 差 ， 对设备 、 轮 胎 、 劳 动生 产 率 的影 响太 大 在 充填法 上 ， 美 国用 电 动力 去水和 固结 细泥 的 设 施 ， 对改 进 我 国充填工 艺 可 资借 集 在 脉 冲矿床 开采 上 ， 美国 的 自行机械落 矿设 想方 案 是 促 使薄 矿脉 开采方 法 改 革 的一个途 径 ， 对我 国也有参考价值 。 在 讲 学 期 间 ， 布什 可夫 教授 还 参观 了我 院 采 矿系 实验 室 ， 与我院 有关 教师 、 干部座 谈 。 熊国华 美国拉森工程师来我院交流矿山土地复原技术 美国默特尤斯 联 合公 司 土 地 复原工 程 师 · · 拉森 年 月 日至 日来我院交流 矿 山 土 地 复原技术 ， 我院 以 及首钢设计院 、 北京有 色冶金设计 总院 、 冶金 部 规划设计院 、 北 京 矿冶 研究总院 、 煤炭部设计局 、 冶 金 部标 准情报研 究所 、 河北 矿冶学院 等单位 的教师 、 工 程技术人 员十六 人 参加座 谈 、 交 流 。 由 于工 业 发展 ， 对 资源 需要 日益 增加 ， 采 矿 规模扩大 。 而 开发矿 山 要破 坏 山林 、 占用农 田 ， 若不 复 原 利 用 ， 势 必 影 响环 境 ， 浪费田 地 。 这 是每一个工 业 化国家都 必须认真对待 的 问题 。 · · 拉森 这 次在 我院主 要 介 绍了 复 田 的 目的和 意义 ， 矿 山场 地 分析 ， 复 原 后土 地 的 利 用 ， 控 制土 壤 流失 ， 在 复原后土 地 上植被 的技术 ， 以 及对 复 田工 作的 要求和 复 田 费用 等问 题 。 与会人 员 一致认为 ， 在 我 国这样 一个 人 多土地 少的情 况下 ， 在 社会主 义 四 个现 代 化建设 中 ， 作好矿 山土 地 复 原工 作尤为重 要 。 今后在 矿 山建设 中 ， 要进行 全面 规划 。 在 搞好 矿 山 开 采 的同时 ， 应 即着手 组 织 力量学 习 、 掌握 土 地 复 原 的技术 ， 搞 好 土 地 复 原工 作 ， 以免 贻 害子 孙后代 。 李宝 祥