冶金流程工程學(xué)基礎(chǔ)教程

1 緒論
1．1 流程制造業(yè)及冶金制造流程
1．1．1 流程與流程制造業(yè)
1．1．2 冶金制造流程
1．1．3 過程與時空尺度
1．2 冶金工程學(xué)科及其發(fā)展
1．2．1 冶金物理化學(xué)的發(fā)展
1．2．2 冶金反應(yīng)工程學(xué)的發(fā)展
1．2．3 冶金流程工程學(xué)的提出
1．3 冶金流程工程學(xué)的研究對象、研究內(nèi)容和研究方法
1．3．1 冶金流程工程學(xué)研究對象
1．3．2 冶金流程工程學(xué)研究內(nèi)容
1．3．3 冶金流程工程學(xué)研究方法——辯證思維邏輯
1．4 冶金流程工程學(xué)與智能化、綠色化生產(chǎn)
1．4．1 冶金制造流程的特征及其智能制造含義
1．4．2 冶金制造流程智能化、綠色化協(xié)同
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
2 冶金流程工程學(xué)基本概念
2．1 鋼鐵制造流程三大功能
2．1．1 鋼鐵制造流程功能拓展
2．1．2 鋼鐵制造流程三大功能及其含義
2．1．3 鋼鐵制造流程的物理本質(zhì)
2．2 開放系統(tǒng)與耗散結(jié)構(gòu)
2．2．1 開放系統(tǒng)的概念
2．2．2 耗散結(jié)構(gòu)及其特征
2．2．3 開放系統(tǒng)與耗散結(jié)構(gòu)的關(guān)系
2．2．4 系統(tǒng)自組織與他組織
2．3 流、流程網(wǎng)絡(luò)與程序
2．3．1 流、流程網(wǎng)絡(luò)與程序的概念
2．3．2 鋼鐵制造流程中的“流”
2．3．3 鋼鐵制造流程中的“網(wǎng)絡(luò)”
2．3．4 鋼鐵制造流程的運行程序
2．4 鋼鐵制造流程運行動力學(xué)
2．4．1 冶金宏觀動力學(xué)與鋼鐵制造流程的運行動力學(xué)
2．4．2 鋼鐵制造流程動態(tài)-有序及其運行調(diào)控
2．4．3 工序界面與界面技術(shù)
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
3 冶金制造流程的物質(zhì)流
3．1 物質(zhì)流的概念
3．2 流程系統(tǒng)動態(tài)運行的物理本質(zhì)
3．2．1 鋼鐵制造流程的基本參數(shù)與派生參數(shù)
3．2．2 鋼鐵制造流程系統(tǒng)的運行方式
3．3 鋼鐵制造流程的解析與集成
3．3．1 鋼鐵制造流程的演進(jìn)和結(jié)構(gòu)解析
3．3．2 鋼鐵制造流程中工序功能的解析-優(yōu)化
3．3．3 鋼鐵制造流程中工序之間關(guān)系集的協(xié)調(diào)-優(yōu)化
3．3．4 鋼鐵制造流程中流程工序集的重構(gòu)-優(yōu)化
3．4 鋼鐵制造流程的時間解析
3．4．1 鋼鐵制造流程中的時間概念
3．4．2 連續(xù)化程度及其應(yīng)用
3．4．3 動態(tài)甘特圖方法
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
4 冶金制造流程的功能拓展
4．1 能源的高效轉(zhuǎn)換利用功能
4．1．1 冶金能源及其構(gòu)成
4．1．2 能源的轉(zhuǎn)換與利用
4．1．3 能量平衡及能耗評價指標(biāo)
4．2 能量流、能量流網(wǎng)絡(luò)及其優(yōu)化運行
4．2．1 能量流及其數(shù)學(xué)描述
4．2．2 能量流網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
4．2．3 物質(zhì)流與能量流的協(xié)同
4．2．4 企業(yè)能源管控中心及其智能化建設(shè)
4．3 廢棄物的消納及再資源化功能與綠色化
4．3．1 企業(yè)內(nèi)部廢棄物的再資源化
4．3．2 社會大宗廢棄物的消納
4．3．3 綠色化與環(huán)境友好型鋼廠
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
5 鋼鐵制造流程運行動力學(xué)
5．1 鋼鐵制造流程不同工序的作業(yè)表現(xiàn)形式和動力學(xué)特征
5．1．1 鋼鐵制造流中不同工序的作業(yè)表現(xiàn)形式
5．1．2 鋼鐵生產(chǎn)流程不同工序的動力學(xué)特征——推力源和拉力源
5．1．3 鋼鐵生產(chǎn)流程不同工序的動力學(xué)特征——緩沖-協(xié)調(diào)能力
5．2 鋼鐵制造流程中的界面技術(shù)
5．2．1 界面技術(shù)的概念
5．2．2 煉鐵-煉鋼界面技術(shù)
5．2．3 煉鋼-連鑄界面技術(shù)
5．2．4 連鑄-軋鋼界面技術(shù)
5．3 鋼鐵制造流程中物質(zhì)流動態(tài)運行規(guī)則
5．3．1 鋼廠結(jié)構(gòu)對制造流程運行動力學(xué)的影響
5．3．2 流程宏觀運行動力學(xué)和運行規(guī)則
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
6 流程系統(tǒng)建模與優(yōu)化方法
6．1 流程系統(tǒng)建模與優(yōu)化概述
6．1．1 流程系統(tǒng)的運行特征
6．1．2 鋼鐵制造流程特征與動態(tài)運行規(guī)則
6．1．3 鋼鐵制造流程系統(tǒng)建模與優(yōu)化
6．2 基于圖論的流程網(wǎng)絡(luò)建模與優(yōu)化方法
6．2．1 圖論相關(guān)基本概念
6．2．2 圖論在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用
6．2．3 圖論方法應(yīng)用舉例——鋼鐵企業(yè)自備電廠電力輸送路徑問題
6．3 基于數(shù)學(xué)規(guī)劃的一般性系統(tǒng)建模與優(yōu)化方法
6．3．1 數(shù)學(xué)規(guī)劃模型概述
6．3．2 典型的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型
6．3．3 數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的優(yōu)化求解方法
6．4 基于仿真的動態(tài)系統(tǒng)建模與優(yōu)化方法
6．4．1 仿真建模的基本概念
6．4．2 常用仿真模型
6．4．3 仿真方法應(yīng)用舉例
6．5 流程系統(tǒng)建模與優(yōu)化方法的應(yīng)用領(lǐng)域
6．5．1 鋼鐵制造流程的運行調(diào)控應(yīng)用
6．5．2 鋼鐵制造流程的動態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計應(yīng)用
6．5．3 未來主要發(fā)展趨勢
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
7 鋼鐵制造流程運行調(diào)控技術(shù)
7．1 鋼鐵制造流程運行調(diào)控概述
7．1．1 鋼鐵制造流程運行調(diào)控的基本內(nèi)涵
7．1．2 以計劃調(diào)度為核心的時間運行調(diào)控技術(shù)
7．2 合同分解、組合與生產(chǎn)批量計劃
7．2．1 坯料設(shè)計
7．2．2 爐次計劃和澆次計劃
7．2．3 熱軋單元計劃
7．3 面向工序作業(yè)計劃的生產(chǎn)調(diào)度
7．3．1 靜態(tài)調(diào)度方法
7．3．2 動態(tài)調(diào)度方法
7．4 界面及輔助調(diào)度
7．4．1 界面調(diào)度概述
7．4．2 輔助調(diào)度概述
7．4．3 天車調(diào)度實例
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
8 鋼鐵制造流程動態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計方法
8．1 傳統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計方法與動態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計方法
8．1．1 傳統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計方法概述
8．1．2 動態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計方法的概念
8．1．3 鋼鐵制造流程傳統(tǒng)設(shè)計方法與動態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計方法比較
8．2 動態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計方法體系
8．2．1 動態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計方法核心思想和物理模型
8．2．2 動態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計方法主要設(shè)計步驟
8．3 典型鋼鐵制造流程動態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計實例
8．3．1 首鋼京唐鋼鐵廠概念設(shè)計
8．3．2 首鋼京唐鋼鐵廠頂層設(shè)計
8．3．3 首鋼京唐鋼鐵廠鐵水罐多功能化動態(tài)-精準(zhǔn)設(shè)計案例
8．3．4 首鋼京唐鋼鐵廠全“三脫”預(yù)處理煉鋼廠動態(tài)-精準(zhǔn)設(shè)計案例
8．3．5 唐鋼第二鋼軋廠小方坯連鑄機-棒材軋機界面技術(shù)優(yōu)化設(shè)計案例
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
冶金流程工程學(xué)實驗
實驗1 使用遺傳算法求解煉鋼-連鑄生產(chǎn)作業(yè)計劃編制問題
實驗2 使用優(yōu)化工具箱求解爐次計劃編制問題
實驗3 基于LINGO軟件的鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣的優(yōu)化調(diào)度問題
實驗附件1 煉鋼-連鑄生產(chǎn)作業(yè)計劃編制問題的遺傳算法代碼
實驗附件2 煉鋼爐次計劃編制問題的實驗數(shù)據(jù)
實驗附件3 煉鋼爐次計劃編制問題的MATLAB軟件代碼
實驗附件4 鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣的優(yōu)化調(diào)度問題的LINGO軟件代碼
實驗附件5 鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣的優(yōu)化調(diào)度問題的相關(guān)參數(shù)