炉缸破损调查研究方法

⑴ 周仁的研究项目

周仁的钢铁研究为发展中国钢铁事业作出贡献。
1915年周仁回国后，由于国力贫弱和政府轻视科学技术，中国钢铁事业发展缓慢。1928年，周仁担任中央大学工学院院长期间，提出工学院以研究钢铁冶炼为主。后来他感到钢铁冶炼与陶瓷、玻璃的烧制在原理上有类似之处，于是在学院内同时创办了钢铁、陶瓷、玻璃三个试验场。
1928年6月9日中央研究院成立，周仁负责创建工程研究所。他亲自勘察地形，指导施工，建钢铁试验工场于上海白利南路（今长宁路），同时，周仁从国外订购了科研参考书籍数百种，从美国进口莫屋式电弧炉、机电配件、分析仪器以及车床、锻锤等设备。其中从美国引进的三相电弧炉在国内属最早的电弧炉之一。在严恩棫、周行健的共同努力下，试制成功了各种碳素钢、锰钢、镍铬钢、铬钢、不锈钢、碳素工具钢、高速钢、耐酸矽铁、合金铸铁等。产品有火车曲轴、大轮盘、火车碰钩等。许多产品满足了国内一些工厂的需要。
当时国内铸铁技术都是沿用英国老办法。铸模所用的泥沙选配、熔炉火候的观察、制模及浇铸工艺等都没有操作规程。至于炉前检查、成份分析、强度测定等更是无章可循。至于特种铸铁、铸钢及一切优质钢的冶炼几乎没有人敢尝试。工程研究所成功地进行了科学试验和总结，为国内各钢铁厂的试验开辟了道路。
抗日战争爆发，上海沦陷，为保存研究所的科研力量，周仁千辛万苦，把分散的技术人员重新组织起来，又把图书、仪器、电炉、材料试验机等从上海途经香港等地辗转运抵昆明。
1939年在昆明城郊的桥头村建成厂房，安装电炉，开始试验。当时困难很多，例如钢铁分析中测定碳需要纯氧，昆明没有供应。他们只好利用一只小火油箱代替钢瓶，应用最原始的氯酸钾加热分解的方法制取氧气，用水压法放气，再经纯化后利用。靠坚强的毅力，他们炼出了第一炉钢。周仁欣慰地对大家说：“这是在昆明用电炉炼出的第一炉有意义的钢，值得纪念。”这样，他们又继续进行各种合金钢、工具钢、耐酸不锈钢以及钨铁合金等的试验，并装备了轧钢设备。工程研究所为四川自贡盐井试制了吊取盐卤用的钢丝绳，为电工器材厂生产了硬磁钢，为维修美军汽车生产了低锰弹簧钢，还试制成功了内燃机用的各种合金钢。在周仁指导下，他们利用当地的资源开展了从钴矿中提取氯化钴以及用木炭代替汽油作汽车内燃机燃料的研究，以解决战时的能源问题。周仁和他的同事们在极其困难的条件下，研制成功一些急需的特种钢材，为抗日战争作出了贡献。
1949年，中华人民共和国成立。为了迅速恢复、发展中国的钢铁生产，政府委派周仁、周行健到鞍钢等地考察。当时各厂大多只能生产一般生铁，不能用来制造具有一定机械强度的汽车轴承、蒸汽机锅炉等，从而激发了周仁研究球墨铸铁的决心。
周仁提出以铁代钢，以铸代锻的设想，他组织了一个试验小组，经过一百多次试验，终于找到了合适的石墨化添加剂，掌握了不少元素和热处理对球墨铸铁金相结构和机械性能的影响因素。在全国率先研制成功球墨铸铁，性能达到当时的国际水平。1951年，球墨铸铁在全国推广，为中国钢铁冶炼事业作出了重要贡献，1956年国家授予他们自然科学三等奖。
1953年，周仁任中国科学院“两矿领导小组”组长，负责包头和大冶两大铁矿的冶炼及综合利用的研究工作，包头地区，除有大量的铁矿资源外，还有重要的稀土金属和铌资源。其中稀土氧化物的储量达1亿吨（和铁矿共存的有3600万吨）。由于矿石中含有大量氟化钙（即荧石），而世界上还没有冶炼这种矿石的先例，当时正准备帮助包钢设计建造1500立方米大型高炉的苏联专家，因没有基本的冶炼数据，他们不敢贸然行事，周仁知难而上，迅速组织会战组。冶金研究所上下为完成包头铁矿研究任务而紧急动员起来，由邹元燨任技术负责人，迅速建成一座1立方米的实验炉进行冶炼试验。周仁亲自做含氟炉渣的粘度试验，他与邹元燨，徐元森等系统研究了氟在高炉中的行为，其中包括氟对高炉炉渣的物理化学性能的影响以及氟在高炉冶炼过程中的变化和分布规律。他阐明了氟从矿石和炉渣中挥发的机理，解决了含氟高炉煤气对钢铁结构和含氟炉渣对耐火材料的腐蚀问题等，出色地完成了任务。他对每个试验环节都要作细致的布置，每一重要试验他都要亲临现场指挥，费尽心力。
不久，他将一份既有准确可靠数据，又有精辟分析的报告送给苏联专家，专家十分惊讶，想不到中国人的试验如此神速、正确。根据报告中提出的只有炭砖才能抵抗含氟高炉炉渣的侵蚀的重要结论，修改了原高炉仅在炉缸部分采用炭砖的设计方案，改为自炉缸到炉身下部（除风口带外）均用炭砖，从而为1513立方米的大型高炉安全地耸立在包头钢铁基地上创造了条件。周仁等在《金属学报》上连续发表了5篇有关上述成果的论文，受到国内外学术界的一致好评。这项成果获得了国家自然科学三等奖（1982年）。通过这次会战，为冶金研究所树立了攻坚的先例，培养了一支具有过硬作风的队伍。这支队伍在周仁等老科学家的带领和影响下，在稀土的提取利用、攀枝花铁矿的高炉冶炼等研究项目中都作出了创造性的贡献。 古陶瓷科学研究的奠基人
瓷器是中国古代重要的创造发明之一。可是在中国古代文献资料中，对这些历史名窑的发展及其在科学技术方面的成就极少有完整的记载。
周仁自幼喜爱陶瓷，以后又萌发了揭开中国古陶瓷奥秘的信念。周仁在“成家不是头等大事，立志才是奋斗目标”的思想指导下，直到32岁他担任交通大学教务长时才结婚。在简陋的新房中，他精心布置了几件瓷器，可见他对陶瓷的浓厚兴趣。
1927年，正是陶瓷产量和质量急剧下降的时期。帝国主义的侵略和反动统治者的摧残，使许多老工人失业，许多宝贵经验失传，生产上出现了粗制滥造的现象。1928年工程研究所成立时他决定在工程研究所中设陶瓷试验工场，并决定与中央大学工学院合办，建该工场于南京。他从湖南、江苏等处请来8名技工，筑窑烧瓷，开始了中国传统陶瓷工艺技术的研究。是年夏，孙中山先生遗体安葬，他奉命精仿古瓷品80件，以资陈列和纪念。在周仁的精心指导下，其质量受到多方称赞。
初战告捷，周仁恢复国瓷精华的信心倍增，为了取得各个时期烧制陶瓷的科学数据，自1929年起，周仁亲自到南京官窑窑址、杭州凤凰山万松岭南宋官窑遗址，进行多次挖掘，并先后两次亲赴瓷都景德镇进行调查。他与景德镇着名老艺人共同对传统青花瓷的制造工艺进行科学实验和总结。
这些考察使他掌握了三个关键：
1．瓷质方面，由于原料选得不精细，瓷器就不够洁白。
2．釉面方面，由于温度不够高，也就不够平滑光亮。
3．彩绘和色彩方面，由于颜色配制不好而不够鲜艳。
为振兴中国陶瓷工业，周仁撰写了中国陶瓷工艺的第一篇论文《中央陶瓷试验场工作报告》。以后又对如何选择陶瓷坯土配方的准则、一般陶瓷的制造、制成彩色釉、合理瓷窑的建筑、古瓷的烧制等提出了许多新见解。
在仿制古瓷和艺术陶瓷、研制工业用瓷和机制日用瓷方面，周仁领导的陶瓷试验工场都取得了重要成就，对重振民族瓷业作出了宝贵贡献。但当时既缺乏经费，政府也不重视，古陶瓷研究处于困境，工场只好既研究又生产，聊以自给。1938年，陶瓷工场内迁昆明，条件更为艰苦。自1941年起，他们还开展了用于显微镜、望远镜、测距仪、潜望镜的各种特殊的化学玻璃和光学玻璃的研究。
1953年，周恩来总理指示轻工业部要抓好古瓷研究和生产，欲请郭沫若出马。郭老说，上海有个周仁，对此造诣颇深。周仁欣然接受了这项任务。当他听说一些驻华使节出于对陶瓷古国的向往，想在中国买一些瓷器，然而大失所望：中国的瓷器竟是如此粗糙、笨重。他心潮起伏，夜不能寐。科学家的职责就是要为国争光。于是周仁立即策马上任，并在领导的大力支持下成立了中国古陶瓷研究小组。然而征途并不平坦，要恢复陶瓷工艺辉煌时代的水平，困难重重，历代在景德镇建造的名窑已是一片废墟，周仁重访景德镇，在一堆堆瓦砾中寻珍觅宝。他十分细心，一块手指大的瓷片都要捡起来研究；他对每一个窑址，都要追溯至它的始建年月。此后，他又到浙江龙泉荒僻的山原考察了解宋窑旧址，又和中国古陶瓷研究小组到黄河流域等地实地考察。“国瓷”小组开展了三方面的研究工作：
1．选择历代精品进行化学分析和鉴定，以求得中国传统优良瓷器本质上的科学数据。
2．根据点滴文献记载和访问景德镇老艺人，选定几种优质原料进行试验。
3．烧制方法原来一直使用柴窑，因大量烧柴有困难，改用煤窑，这样还有利于控制和观察火候。
经过反复试验，他们发现采用离景德镇120公里以外的高岭土和祁门太和坑的瓷石作泥胎甚好。釉面则用距景德镇约55公里的窑里屋柱槽的釉果和景德镇东南15公里的寺前的釉灰为佳。此外，他们还掌握了升温曲线和最后火温。终于，一批具有传统特色的高级陶瓷出窑了。这些瓷器轻巧玲珑，晶莹光彩，造形典雅，达到了中国古代陶瓷水平，有些还超过了古代水平。
陶瓷工业在中国虽有悠久历史，但解放前主要生产日用陶瓷和美术陶恣；工业陶瓷的生产一直处于落后状态。中华人民共和国成立以后，在经济恢复时期，根据国民经济恢复的需要，在若干产瓷地区对耐酸陶瓷等化学工业用瓷材料和化学实验用陶瓷器皿的制造进行了研究。自1954年起，中国科学院冶金陶瓷研究所在周仁的主持下，与第一机械工业部电瓷研究所等单位密切合作，利用国产原料进行了高压电瓷配方的系统研究。南京电瓷厂采用研究的坯料试制成功并生产了各种型号110千伏级棒形绝缘子和电缆套管等制品。1958年用不同粘土原料研究成功采用普通长石质瓷的工艺制造高氧化铝质的高强度高压电瓷，击穿电压高达40．1千伏/毫米。采用一种研制坯料试制成功330千伏空气压缩断路器用瓷套，经受180个大气压而未破裂。
刚玉制品在特种陶瓷中占有相当重要的地位，它的应用范围很广。中国科学院冶金陶瓷研究所在1955年后较系统地研究了以烧结刚玉作为切削刀具材料。1958年开始小批量生产瓷刀片。国产瓷刀比硬质合金更适合于高速切削，光洁度高，吃刀量深。
另外，为了提高人造瓷牙质量，1959年中国科学院冶金陶瓷研究所与齿科材料生产单位进行合作，完成了人造瓷牙的研究试制工作。瓷牙的物理——机械性能（如强度、热稳定性、硬度、耐磨性等）都接近进口的高级商品。
与中国许多优秀技艺一样，陶瓷工艺也是只有经验而无理论的。周仁有志填此空白，他和助手张福康等一起撰写了《中国黄河流域新石器时代和殷周时代制陶工艺的科学总结》等论文，他还与人合写了有关陶瓷研究的论文14篇。他在中国古陶瓷研究方面的卓越成绩获得国内外文物、考古、文化教育等有关部门的重视和赞扬，并在国际学术界享有很高的声誉。1978年全国科学大会上，中国陶瓷研究项目获重大科技成果奖。1982年又荣获国家颁发的自然科学奖。