冶金系統(tǒng)工程導(dǎo)論

目錄
序
第1章　衡算　1
1.1　近代冶金工程系統(tǒng)的基本情況　1
1.2　高爐煉鐵單元的物料衡算和能量衡算　4
1.3　氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼單元的衡算（鋼水量為1000 kg）　8
1.4　電弧爐煉鋼單元的衡算（鋼水量為1000 kg）　10
1.5　冶金過程衡算應(yīng)用實(shí)例——四元爐料的電弧爐煉鋼過程物耗和能耗分析　13
1.6　冶金生產(chǎn)系統(tǒng)物料和能量的宏觀情況　19
1.7　現(xiàn)代冶金過程系統(tǒng)品質(zhì)的主要評價指標(biāo)　22
1.8　鐵鋼比　23
第2章　冶金物理化學(xué)　27
2.1　鐵氧化物還原的單元過程　28
2.1.1　化學(xué)反應(yīng)的自由能變化　29
2.1.2　鐵氧化物被一氧化碳還原單元過程的物理化學(xué)　30
2.2　鐵熔池中的碳氧反應(yīng)單元　34
2.3　高碳鋼液的脫氧脫氣單元過程　42
2.4　不銹鋼冶煉的脫碳保鉻單元過程　45
第3章　冶金反應(yīng)工程　52
3.1　概述　52
3.2　單元操作—攪拌　54
3.2.1　混勻時間　54
3.2.2　鋼包底吹氣體攪拌　55
3.2.3　氣泡泵　56
3.2.4　電磁攪拌　57
3.3　單元操作—鋼液中夾雜物上浮去除　58
3.4　單元操作—固體中傳導(dǎo)傳熱　59
3.5　單元操作—水冷模內(nèi)純金屬凝固　62
3.6　冶金反應(yīng)工程—真空氧脫碳冶煉超低碳不銹鋼　73
3.7　關(guān)于確定型解析模型的討論　77
3.8　方坯連鑄凝固單元過程的數(shù)值模擬　83
3.8.1　物理模型和數(shù)學(xué)模型　83
3.8.2　工藝參數(shù)　86
3.8.3　離散化和求解　86
3.8.4　方坯連鑄傳熱單元過程的數(shù)學(xué)模擬結(jié)果　88
3.9　鋼包底吹氬單元現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模擬——?dú)庖簝上嗔鳜F(xiàn)象的數(shù)學(xué)模擬　90
3.10　市場供需現(xiàn)象的模擬　92
第4章　冶金系統(tǒng)工程　95
4.1　系統(tǒng)和系統(tǒng)方法　95
4.1.1　關(guān)于系統(tǒng)的一些概念　95
4.1.2　系統(tǒng)的基本知識　97
4.1.3　系統(tǒng)模型　106
4.1.4　常用模型類型　107
4.1.5　優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化　110
4.2　黑箱　111
4.2.1　“黑箱”概念　111
4.2.2　傳遞函數(shù)　112
4.2.3　多輸入-輸出系統(tǒng)　113
4.3　冶金工程研究中的脈沖-響應(yīng)實(shí)驗(yàn)　115
4.4　過程系統(tǒng)和冶金系統(tǒng)工程概念　121
4.4.1　過程系統(tǒng)　121
4.4.2　過程系統(tǒng)工程和冶金系統(tǒng)工程　123
4.5　冶金工程系統(tǒng)現(xiàn)象的理解和認(rèn)識　125
4.6　系統(tǒng)分析和系統(tǒng)優(yōu)化舉例　130
第5章　系統(tǒng)優(yōu)化　134
5.1　*優(yōu)化技術(shù)概述　134
5.1.1　古典*優(yōu)化　134
5.1.2　現(xiàn)代*優(yōu)化　136
5.2　線性規(guī)劃模型　139
5.2.1　線性規(guī)劃　139
5.2.2　線性規(guī)劃模型的規(guī)范形式　140
5.2.3　線性規(guī)劃模型的標(biāo)準(zhǔn)形式　141
5.2.4　常見的幾種化規(guī)范模型為標(biāo)準(zhǔn)型的數(shù)學(xué)處理技巧　142
5.3　現(xiàn)代*優(yōu)化方法的基本特征　142
5.4　線性規(guī)劃和單純形方法　149
5.4.1　線性規(guī)劃　149
5.4.2　求解線性規(guī)劃的單純形方法　153
5.4.3　單純形方法　154
5.5　線性規(guī)劃問題的類型及其用　159
5.5.1　混合及配料問題　159
5.5.2　覆蓋、職員雇傭和下料問題　163
5.5.3　產(chǎn)品組合問題　164
5.5.4　多階段計(jì)劃問題　169
5.5.5　投入產(chǎn)出模型　174
5.6　冶金生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用實(shí)例　176
5.6.1　不銹鋼優(yōu)化模型配料　177
5.6.2　煉鐵用燒結(jié)礦優(yōu)化模型配料　179
第6章　不確定性　182
6.1　數(shù)據(jù)的不確定性　182
6.1.1　科學(xué)研究的認(rèn)識論和方法論　182
6.1.2　數(shù)據(jù)的描述　186
6.1.3　一組觀測值的數(shù)字特征　192
6.2　誤差和精度　197
6.2.1　誤差的表示方法　197
6.2.2　誤差和精度概述　198
6.2.3　誤差的傳遞　199
6.2.4　統(tǒng)計(jì)上允許的合理誤差范圍　202
6.2.5　“統(tǒng)計(jì)推斷”和“假設(shè)檢驗(yàn)”　203
6.2.6　質(zhì)量控制　205
6.3　方差分析　206
6.3.1　方差分析概述　207
6.3.2　單因素試驗(yàn)的方差分析　209
6.3.3　兩因素試驗(yàn)的方差分析　212
6.3.4　交互作用和重復(fù)實(shí)驗(yàn)　214
6.3.5　因子試驗(yàn)　216
6.3.6　正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)　220
6.3.7　方差分析實(shí)際應(yīng)用舉例　221
6.3.8　小結(jié)　233
6.4　回歸分析原理和應(yīng)用　234
6.4.1　*小二乘法　234
6.4.2　回歸分析　237
6.4.3　回歸方程的方差分析　239
6.4.4　多元線性回歸　246
6.4.5　可化為線性的非線性回歸　250
6.4.6　逐步回歸　254
6.4.7　回歸分析建立碳氧模型　255
第7章　系統(tǒng)相似　260
7.1　相似和模擬　260
7.2　特征數(shù)　267
7.2.1　描述流體流動的“特征數(shù)”　267
7.2.2　描述非穩(wěn)態(tài)傳導(dǎo)傳熱的特征數(shù)　269
7.3　量綱分析簡介　271
7.3.1　量綱和諧（等式兩端的單位配平）　271
7.3.2　量綱　272
7.3.3　量綱分析　272
7.4　相似原理　276
7.4.1　相似三定理　276
7.4.2　關(guān)于相似原理的討論　277
7.5　兩個設(shè)想　282
7.6　系統(tǒng)相似實(shí)驗(yàn)　285
7.6.1　氣液兩相流的水力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)　285
7.6.2　電渣重熔系統(tǒng)的能量利用實(shí)驗(yàn)　293
第8章　冶金過程系統(tǒng)的時空多尺度結(jié)構(gòu)及其效應(yīng)　298
8.1　概述　298
8.1.1　時空多尺度結(jié)構(gòu)的概念　298
8.1.2　化學(xué)工程系統(tǒng)中的多尺度結(jié)構(gòu)　299
8.1.3　冶金過程系統(tǒng)的多尺度結(jié)構(gòu)　301
8.2　氣固還原的尺度效應(yīng)　303
8.2.1　未反應(yīng)核模型　303
8.2.2　超細(xì)粉塵的還原實(shí)驗(yàn)　306
8.3　電弧爐煉鋼過程的多尺度現(xiàn)象探討　310
8.3.1　冶金系統(tǒng)的時空多尺度結(jié)構(gòu)探討實(shí)驗(yàn)　310
8.3.2　跨尺度能量集成嘗試實(shí)驗(yàn)　315
8.3.3　工業(yè)試驗(yàn)　316
8.4　更大尺度的冶金工程系統(tǒng)的討論　318
8.4.1　更大尺度的冶金工程系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)　318
8.4.2　更大尺度的冶金過程系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探討　319
8.4.3　關(guān)于更大的冶金工程系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識　324
參考文獻(xiàn)和資料　328
附錄Ⅰ　中間包內(nèi)鋼液流動狀況的數(shù)值模擬試驗(yàn)　331
附錄Ⅱ　冶金過程系統(tǒng)的系統(tǒng)優(yōu)化（系統(tǒng)分析、系統(tǒng)綜合和系統(tǒng)優(yōu)化）　353
跋　373