爐缸破損調查研究方法

⑴ 周仁的研究項目

周仁的鋼鐵研究為發展中國鋼鐵事業作出貢獻。
1915年周仁回國後，由於國力貧弱和政府輕視科學技術，中國鋼鐵事業發展緩慢。1928年，周仁擔任中央大學工學院院長期間，提出工學院以研究鋼鐵冶煉為主。後來他感到鋼鐵冶煉與陶瓷、玻璃的燒制在原理上有類似之處，於是在學院內同時創辦了鋼鐵、陶瓷、玻璃三個試驗場。
1928年6月9日中央研究院成立，周仁負責創建工程研究所。他親自勘察地形，指導施工，建鋼鐵試驗工場於上海白利南路（今長寧路），同時，周仁從國外訂購了科研參考書籍數百種，從美國進口莫屋式電弧爐、機電配件、分析儀器以及車床、鍛錘等設備。其中從美國引進的三相電弧爐在國內屬最早的電弧爐之一。在嚴恩棫、周行健的共同努力下，試製成功了各種碳素鋼、錳鋼、鎳鉻鋼、鉻鋼、不銹鋼、碳素工具鋼、高速鋼、耐酸矽鐵、合金鑄鐵等。產品有火車曲軸、大輪盤、火車碰鉤等。許多產品滿足了國內一些工廠的需要。
當時國內鑄鐵技術都是沿用英國老辦法。鑄模所用的泥沙選配、熔爐火候的觀察、制模及澆鑄工藝等都沒有操作規程。至於爐前檢查、成份分析、強度測定等更是無章可循。至於特種鑄鐵、鑄鋼及一切優質鋼的冶煉幾乎沒有人敢嘗試。工程研究所成功地進行了科學試驗和總結，為國內各鋼鐵廠的試驗開辟了道路。
抗日戰爭爆發，上海淪陷，為保存研究所的科研力量，周仁千辛萬苦，把分散的技術人員重新組織起來，又把圖書、儀器、電爐、材料試驗機等從上海途經香港等地輾轉運抵昆明。
1939年在昆明城郊的橋頭村建成廠房，安裝電爐，開始試驗。當時困難很多，例如鋼鐵分析中測定碳需要純氧，昆明沒有供應。他們只好利用一隻小火油箱代替鋼瓶，應用最原始的氯酸鉀加熱分解的方法製取氧氣，用水壓法放氣，再經純化後利用。靠堅強的毅力，他們煉出了第一爐鋼。周仁欣慰地對大家說：「這是在昆明用電爐煉出的第一爐有意義的鋼，值得紀念。」這樣，他們又繼續進行各種合金鋼、工具鋼、耐酸不銹鋼以及鎢鐵合金等的試驗，並裝備了軋鋼設備。工程研究所為四川自貢鹽井試制了弔取鹽鹵用的鋼絲繩，為電工器材廠生產了硬磁鋼，為維修美軍汽車生產了低錳彈簧鋼，還試製成功了內燃機用的各種合金鋼。在周仁指導下，他們利用當地的資源開展了從鈷礦中提取氯化鈷以及用木炭代替汽油作汽車內燃機燃料的研究，以解決戰時的能源問題。周仁和他的同事們在極其困難的條件下，研製成功一些急需的特種鋼材，為抗日戰爭作出了貢獻。
1949年，中華人民共和國成立。為了迅速恢復、發展中國的鋼鐵生產，政府委派周仁、周行健到鞍鋼等地考察。當時各廠大多隻能生產一般生鐵，不能用來製造具有一定機械強度的汽車軸承、蒸汽機鍋爐等，從而激發了周仁研究球墨鑄鐵的決心。
周仁提出以鐵代鋼，以鑄代鍛的設想，他組織了一個試驗小組，經過一百多次試驗，終於找到了合適的石墨化添加劑，掌握了不少元素和熱處理對球墨鑄鐵金相結構和機械性能的影響因素。在全國率先研製成功球墨鑄鐵，性能達到當時的國際水平。1951年，球墨鑄鐵在全國推廣，為中國鋼鐵冶煉事業作出了重要貢獻，1956年國家授予他們自然科學三等獎。
1953年，周仁任中國科學院「兩礦領導小組」組長，負責包頭和大冶兩大鐵礦的冶煉及綜合利用的研究工作，包頭地區，除有大量的鐵礦資源外，還有重要的稀土金屬和鈮資源。其中稀土氧化物的儲量達1億噸（和鐵礦共存的有3600萬噸）。由於礦石中含有大量氟化鈣（即熒石），而世界上還沒有冶煉這種礦石的先例，當時正准備幫助包鋼設計建造1500立方米大型高爐的蘇聯專家，因沒有基本的冶煉數據，他們不敢貿然行事，周仁知難而上，迅速組織會戰組。冶金研究所上下為完成包頭鐵礦研究任務而緊急動員起來，由鄒元燨任技術負責人，迅速建成一座1立方米的實驗爐進行冶煉試驗。周仁親自做含氟爐渣的粘度試驗，他與鄒元燨，徐元森等系統研究了氟在高爐中的行為，其中包括氟對高爐爐渣的物理化學性能的影響以及氟在高爐冶煉過程中的變化和分布規律。他闡明了氟從礦石和爐渣中揮發的機理，解決了含氟高爐煤氣對鋼鐵結構和含氟爐渣對耐火材料的腐蝕問題等，出色地完成了任務。他對每個試驗環節都要作細致的布置，每一重要試驗他都要親臨現場指揮，費盡心力。
不久，他將一份既有準確可靠數據，又有精闢分析的報告送給蘇聯專家，專家十分驚訝，想不到中國人的試驗如此神速、正確。根據報告中提出的只有炭磚才能抵抗含氟高爐爐渣的侵蝕的重要結論，修改了原高爐僅在爐缸部分採用炭磚的設計方案，改為自爐缸到爐身下部（除風口帶外）均用炭磚，從而為1513立方米的大型高爐安全地聳立在包頭鋼鐵基地上創造了條件。周仁等在《金屬學報》上連續發表了5篇有關上述成果的論文，受到國內外學術界的一致好評。這項成果獲得了國家自然科學三等獎（1982年）。通過這次會戰，為冶金研究所樹立了攻堅的先例，培養了一支具有過硬作風的隊伍。這支隊伍在周仁等老科學家的帶領和影響下，在稀土的提取利用、攀枝花鐵礦的高爐冶煉等研究項目中都作出了創造性的貢獻。 古陶瓷科學研究的奠基人
瓷器是中國古代重要的創造發明之一。可是在中國古代文獻資料中，對這些歷史名窯的發展及其在科學技術方面的成就極少有完整的記載。
周仁自幼喜愛陶瓷，以後又萌發了揭開中國古陶瓷奧秘的信念。周仁在「成家不是頭等大事，立志才是奮斗目標」的思想指導下，直到32歲他擔任交通大學教務長時才結婚。在簡陋的新房中，他精心布置了幾件瓷器，可見他對陶瓷的濃厚興趣。
1927年，正是陶瓷產量和質量急劇下降的時期。帝國主義的侵略和反動統治者的摧殘，使許多老工人失業，許多寶貴經驗失傳，生產上出現了粗製濫造的現象。1928年工程研究所成立時他決定在工程研究所中設陶瓷試驗工場，並決定與中央大學工學院合辦，建該工場於南京。他從湖南、江蘇等處請來8名技工，築窯燒瓷，開始了中國傳統陶瓷工藝技術的研究。是年夏，孫中山先生遺體安葬，他奉命精仿古瓷品80件，以資陳列和紀念。在周仁的精心指導下，其質量受到多方稱贊。
初戰告捷，周仁恢復國瓷精華的信心倍增，為了取得各個時期燒制陶瓷的科學數據，自1929年起，周仁親自到南京官窯窯址、杭州鳳凰山萬松嶺南宋官窯遺址，進行多次挖掘，並先後兩次親赴瓷都景德鎮進行調查。他與景德鎮著名老藝人共同對傳統青花瓷的製造工藝進行科學實驗和總結。
這些考察使他掌握了三個關鍵：
1．瓷質方面，由於原料選得不精細，瓷器就不夠潔白。
2．釉面方面，由於溫度不夠高，也就不夠平滑光亮。
3．彩繪和色彩方面，由於顏色配製不好而不夠鮮艷。
為振興中國陶瓷工業，周仁撰寫了中國陶瓷工藝的第一篇論文《中央陶瓷試驗場工作報告》。以後又對如何選擇陶瓷坯土配方的准則、一般陶瓷的製造、製成彩色釉、合理瓷窯的建築、古瓷的燒制等提出了許多新見解。
在仿製古瓷和藝術陶瓷、研製工業用瓷和機制日用瓷方面，周仁領導的陶瓷試驗工場都取得了重要成就，對重振民族瓷業作出了寶貴貢獻。但當時既缺乏經費，政府也不重視，古陶瓷研究處於困境，工場只好既研究又生產，聊以自給。1938年，陶瓷工場內遷昆明，條件更為艱苦。自1941年起，他們還開展了用於顯微鏡、望遠鏡、測距儀、潛望鏡的各種特殊的化學玻璃和光學玻璃的研究。
1953年，周恩來總理指示輕工業部要抓好古瓷研究和生產，欲請郭沫若出馬。郭老說，上海有個周仁，對此造詣頗深。周仁欣然接受了這項任務。當他聽說一些駐華使節出於對陶瓷古國的嚮往，想在中國買一些瓷器，然而大失所望：中國的瓷器竟是如此粗糙、笨重。他心潮起伏，夜不能寐。科學家的職責就是要為國爭光。於是周仁立即策馬上任，並在領導的大力支持下成立了中國古陶瓷研究小組。然而征途並不平坦，要恢復陶瓷工藝輝煌時代的水平，困難重重，歷代在景德鎮建造的名窯已是一片廢墟，周仁重訪景德鎮，在一堆堆瓦礫中尋珍覓寶。他十分細心，一塊手指大的瓷片都要撿起來研究；他對每一個窯址，都要追溯至它的始建年月。此後，他又到浙江龍泉荒僻的山原考察了解宋窯舊址，又和中國古陶瓷研究小組到黃河流域等地實地考察。「國瓷」小組開展了三方面的研究工作：
1．選擇歷代精品進行化學分析和鑒定，以求得中國傳統優良瓷器本質上的科學數據。
2．根據點滴文獻記載和訪問景德鎮老藝人，選定幾種優質原料進行試驗。
3．燒制方法原來一直使用柴窯，因大量燒柴有困難，改用煤窯，這樣還有利於控制和觀察火候。
經過反復試驗，他們發現採用離景德鎮120公里以外的高嶺土和祁門太和坑的瓷石作泥胎甚好。釉面則用距景德鎮約55公里的窯裡屋柱槽的釉果和景德鎮東南15公里的寺前的釉灰為佳。此外，他們還掌握了升溫曲線和最後火溫。終於，一批具有傳統特色的高級陶瓷出窯了。這些瓷器輕巧玲瓏，晶瑩光彩，造形典雅，達到了中國古代陶瓷水平，有些還超過了古代水平。
陶瓷工業在中國雖有悠久歷史，但解放前主要生產日用陶瓷和美術陶恣；工業陶瓷的生產一直處於落後狀態。中華人民共和國成立以後，在經濟恢復時期，根據國民經濟恢復的需要，在若干產瓷地區對耐酸陶瓷等化學工業用瓷材料和化學實驗用陶瓷器皿的製造進行了研究。自1954年起，中國科學院冶金陶瓷研究所在周仁的主持下，與第一機械工業部電瓷研究所等單位密切合作，利用國產原料進行了高壓電瓷配方的系統研究。南京電瓷廠採用研究的坯料試製成功並生產了各種型號110千伏級棒形絕緣子和電纜套管等製品。1958年用不同粘土原料研究成功採用普通長石質瓷的工藝製造高氧化鋁質的高強度高壓電瓷，擊穿電壓高達40．1千伏/毫米。採用一種研製坯料試製成功330千伏空氣壓縮斷路器用瓷套，經受180個大氣壓而未破裂。
剛玉製品在特種陶瓷中佔有相當重要的地位，它的應用范圍很廣。中國科學院冶金陶瓷研究所在1955年後較系統地研究了以燒結剛玉作為切削刀具材料。1958年開始小批量生產瓷刀片。國產瓷刀比硬質合金更適合於高速切削，光潔度高，吃刀量深。
另外，為了提高人造瓷牙質量，1959年中國科學院冶金陶瓷研究所與齒科材料生產單位進行合作，完成了人造瓷牙的研究試制工作。瓷牙的物理——機械性能（如強度、熱穩定性、硬度、耐磨性等）都接近進口的高級商品。
與中國許多優秀技藝一樣，陶瓷工藝也是只有經驗而無理論的。周仁有志填此空白，他和助手張福康等一起撰寫了《中國黃河流域新石器時代和殷周時代制陶工藝的科學總結》等論文，他還與人合寫了有關陶瓷研究的論文14篇。他在中國古陶瓷研究方面的卓越成績獲得國內外文物、考古、文化教育等有關部門的重視和贊揚，並在國際學術界享有很高的聲譽。1978年全國科學大會上，中國陶瓷研究項目獲重大科技成果獎。1982年又榮獲國家頒發的自然科學獎。