【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于冶金分析技術和冶金技術史領域，特別涉及一種冶金考古分析方法。
技術介紹
1、金屬的冶煉和應用是人類從蒙昧走向文明的轉折點，考古學“三期說”將鐵器的生產能力、制作效率和性能水平視為判斷古代社會生產力發(fā)展程度的重要標志，將鐵制工具的意義提高到了劃分人類社會文明的高度。中國東北地區(qū)礦產資源豐富，特別是今遼寧本溪、遼陽、鞍山地區(qū)的鐵礦在遼代統(tǒng)治東北地區(qū)時就已得到大規(guī)模開采，而清代本溪地區(qū)素有“南有漢冶萍，北有杯犀(本溪)湖”的美譽，近現(xiàn)代則更有“煤鐵之城”的美稱。因同時具備鐵礦和煤炭的資源優(yōu)勢，本溪地區(qū)成為中國冶鐵技術重要發(fā)源地之一。
2、在冶鐵史研究過程中，多采用分析爐渣或鐵制品化學成分及組織結構進而推測冶煉工藝的方法。雖然古代同一時期的爐渣、鐵制品及反應器等遺址遺物的獲得相對較易，但幾乎不可能在同一冶鐵遺址同時獲得渣、鐵及反應器的全部物證，因此這種研究無法精確得到渣樣與鐵制品的一一對應關系，難以利用現(xiàn)有冶金相關理論對冶鐵工藝進行準確的推理分析，往往造成研究中的時空錯亂。
3、而且如今的冶金考古的傳統(tǒng)方法，主要是通過c14進行斷代研究，而這種方法只能確定冶金文物的年代，而無法確定其冶煉參數(shù)，更無法對當時的冶金工藝進行再現(xiàn)。
4、因此需要構建一種冶金考古分析方法，對冶金遺物進行實驗室研究，并由此推斷當時的冶鐵工藝特點。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的在于提供一種冶金考古分析方法，使爐渣與鐵制品之間關系一一對應，利用現(xiàn)有的冶金相關原理對古
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供了一種冶金考古分析方法，通過對古代冶金試樣進行理化檢驗，對爐渣、金屬及反應器殘片的成分進行分析，基于冶金原理，繪制古代冶金渣樣成分的三元相圖，計算爐渣軟熔溫度，將爐渣中的硫含量與金屬文物中的硫含量進行比較計算，得到硫在渣-金中的平衡分配系數(shù)，通過j.f.elliot經驗公式建立金屬中的碳含量與冶煉溫度的關系，將上述約束條件進行聯(lián)立求解，可得到渣-金的適配關系，由此確定冶煉參數(shù)，并對古代的冶鐵工藝進行推斷。
3、優(yōu)選的，包括以下步驟：
4、s1、爐渣試樣、反應器殘片以及金屬試樣準備以及組織成分分析，確定爐渣試樣的軟熔溫度；
5、s2、建立元素在渣-金中對應關系，對爐渣試樣冶煉溫度計算；
6、s3、爐渣試樣冶煉工藝推斷。
7、優(yōu)選的，步驟s1中爐渣試樣軟熔溫度通過對爐渣試樣組織成分分析結果綜合爐渣試樣的組織形貌特征圖，確定爐渣試樣主要成分，繪制三元相圖。
8、優(yōu)選的，步驟s2中，渣-鐵對應關系根據(jù)試樣中硫在渣-金中的平衡分配系數(shù)衡量冶煉中的脫硫效果，借助j.f.elliot經驗公式對試樣中碳含量與冶煉溫度建立渣-金的對應關系。
9、優(yōu)選的，步驟s2中，渣-金對應關系受到以下3個約束條件制約：
10、s2-1、j.f.elliot經驗公式計算結果中所得碳含量大于0；
11、s2-2、j.f.elliot經驗公式計算結果中所得溫度大于等于對應渣樣軟熔溫度；
12、s2-3、j.f.elliot經驗公式計算結果中所得溫度小于該試樣制備的反應器試樣的耐火材料的耐火度。
13、優(yōu)選的，反應器的耐火度通過對反應器試樣的成分分析繪制的相圖確定。
14、優(yōu)選的，步驟s3中，爐渣試樣的冶煉工藝包括爐渣試樣在冶煉過程中的鼓風壓力數(shù)據(jù)。
15、優(yōu)選的，步驟s3中，鼓風壓力推斷過程包括：通過風壓計算公式，根據(jù)鼓風風速計算鼓風風壓，將鼓風風壓代入渣-鐵對應關系下的試樣冶煉溫度進行計算，當計算所得試樣冶煉溫度滿足爐渣試樣軟熔溫度范圍并小于反應器試樣耐火材料的耐火度時，試樣即進行了鼓風操作，并獲得鼓風壓力數(shù)據(jù)。
16、步驟s1中試樣通過電子顯微鏡對爐渣組織進行表征得到組織形貌特征圖，試樣的成分通過x射線熒光分析儀進行確認。
17、因此，本專利技術采用上述的一種冶金考古分析方法，其有益效果為：
18、使古代樣渣與古代鐵制品之間關系一一對應，借助現(xiàn)代測試手段，對古代冶鐵遺存的爐渣、鐵質工具及反應器等文物進行了成分分析。通過對爐渣相圖分析，以及對硫元素渣-金分配比、碳含量與溫度對應關系等定量分析計算，利用現(xiàn)有的冶金相關原理對冶鐵工藝進行準確推理分析，得到了古代鐵制品與爐渣的適配關系，通過對古代冶金遺物的研究及相關理論計算，對古代冶鐵技術由“證明其存在”提升至“表征其過程”，為古代冶鐵技術復原和冶鐵考古研究提供了一種新方法。
19、下面通過附圖和實施例，對本專利技術的技術方案做進一步的詳細描述。
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1.一種冶金考古分析方法，其特征在于，通過對古代冶金試樣進行理化檢驗，對爐渣、金屬及反應器殘片的成分進行分析，基于冶金原理，繪制古代冶金試樣成分三元相圖，計算爐渣軟溶溫度，將爐渣中的硫含量與金屬文物中的硫含量進行比較計算，得到硫在渣-金中的平衡分配系數(shù)，通過J.F.Elliot經驗公式建立金屬中的碳含量與冶煉溫度的關系，將上述約束條件進行聯(lián)立求解，可得到渣-金的適配關系，由此確定冶煉參數(shù)，并對古代的冶鐵工藝進行推斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種冶金考古分析方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權利要求2所述的一種冶金考古分析方法，其特征在于，步驟S1中爐渣試樣軟熔溫度通過對爐渣試樣組織成分分析結果綜合爐渣試樣的組織形貌特征，確定爐渣試樣主要成分，繪制三元相圖確定。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種冶金考古分析方法，其特征在于，步驟S2中，渣-鐵對應關系根據(jù)試樣中硫在渣-金中的平衡分配系數(shù)衡量冶煉中的脫硫效果，借助J.F.Elliot經驗公式對試樣中碳含量與冶煉溫度建立渣-金的對應關系。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種冶金考古分析方法
6.根據(jù)權利要求5所述的一種冶金考古分析方法，其特征在于，反應器的耐火度通過對反應器試樣的成分分析繪制相圖確定。
7.根據(jù)權利要求2所述的一種冶金考古分析方法，其特征在于，步驟S3中，爐渣及金屬試樣的冶煉工藝包括爐渣及金屬試樣在冶煉過程中的鼓風壓力數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種冶金考古分析方法，其特征在于，步驟S3中，鼓風壓力推斷過程包括：通過風壓計算公式，根據(jù)鼓風風速計算鼓風風壓，將鼓風風壓代入渣-鐵對應關系，對試樣冶煉溫度進行計算，當計算所得試樣冶煉溫度滿足爐渣試樣軟溶溫度范圍并小于反應器試樣耐火材料的耐火度時，試樣即進行了鼓風操作，并獲得鼓風壓力數(shù)據(jù)。
...【技術特征摘要】
1.一種冶金考古分析方法，其特征在于，通過對古代冶金試樣進行理化檢驗，對爐渣、金屬及反應器殘片的成分進行分析，基于冶金原理，繪制古代冶金試樣成分三元相圖，計算爐渣軟溶溫度，將爐渣中的硫含量與金屬文物中的硫含量進行比較計算，得到硫在渣-金中的平衡分配系數(shù)，通過j.f.elliot經驗公式建立金屬中的碳含量與冶煉溫度的關系，將上述約束條件進行聯(lián)立求解，可得到渣-金的適配關系，由此確定冶煉參數(shù)，并對古代的冶鐵工藝進行推斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種冶金考古分析方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權利要求2所述的一種冶金考古分析方法，其特征在于，步驟s1中爐渣試樣軟熔溫度通過對爐渣試樣組織成分分析結果綜合爐渣試樣的組織形貌特征，確定爐渣試樣主要成分，繪制三元相圖確定。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種冶金考古分析方法，其特征在于，步驟s2中，渣-鐵對應關系根據(jù)試樣中硫在渣-金中的平衡分配系...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳韌，黃妍，陳適宜，
申請(專利權)人：遼寧科技學院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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