冶金系统工程导论

目录
序
第1章　衡算　1
1.1　近代冶金工程系统的基本情况　1
1.2　高炉炼铁单元的物料衡算和能量衡算　4
1.3　氧气转炉炼钢单元的衡算（钢水量为1000 kg）　8
1.4　电弧炉炼钢单元的衡算（钢水量为1000 kg）　10
1.5　冶金过程衡算应用实例——四元炉料的电弧炉炼钢过程物耗和能耗分析　13
1.6　冶金生产系统物料和能量的宏观情况　19
1.7　现代冶金过程系统品质的主要评价指标　22
1.8　铁钢比　23
第2章　冶金物理化学　27
2.1　铁氧化物还原的单元过程　28
2.1.1　化学反应的自由能变化　29
2.1.2　铁氧化物被一氧化碳还原单元过程的物理化学　30
2.2　铁熔池中的碳氧反应单元　34
2.3　高碳钢液的脱氧脱气单元过程　42
2.4　不锈钢冶炼的脱碳保铬单元过程　45
第3章　冶金反应工程　52
3.1　概述　52
3.2　单元操作—搅拌　54
3.2.1　混匀时间　54
3.2.2　钢包底吹气体搅拌　55
3.2.3　气泡泵　56
3.2.4　电磁搅拌　57
3.3　单元操作—钢液中夹杂物上浮去除　58
3.4　单元操作—固体中传导传热　59
3.5　单元操作—水冷模内纯金属凝固　62
3.6　冶金反应工程—真空氧脱碳冶炼超低碳不锈钢　73
3.7　关于确定型解析模型的讨论　77
3.8　方坯连铸凝固单元过程的数值模拟　83
3.8.1　物理模型和数学模型　83
3.8.2　工艺参数　86
3.8.3　离散化和求解　86
3.8.4　方坯连铸传热单元过程的数学模拟结果　88
3.9　钢包底吹氩单元现象的数学模拟——气液两相流现象的数学模拟　90
3.10　市场供需现象的模拟　92
第4章　冶金系统工程　95
4.1　系统和系统方法　95
4.1.1　关于系统的一些概念　95
4.1.2　系统的基本知识　97
4.1.3　系统模型　106
4.1.4　常用模型类型　107
4.1.5　优化设计与运行优化　110
4.2　黑箱　111
4.2.1　“黑箱”概念　111
4.2.2　传递函数　112
4.2.3　多输入-输出系统　113
4.3　冶金工程研究中的脉冲-响应实验　115
4.4　过程系统和冶金系统工程概念　121
4.4.1　过程系统　121
4.4.2　过程系统工程和冶金系统工程　123
4.5　冶金工程系统现象的理解和认识　125
4.6　系统分析和系统优化举例　130
第5章　系统优化　134
5.1　*优化技术概述　134
5.1.1　古典*优化　134
5.1.2　现代*优化　136
5.2　线性规划模型　139
5.2.1　线性规划　139
5.2.2　线性规划模型的规范形式　140
5.2.3　线性规划模型的标准形式　141
5.2.4　常见的几种化规范模型为标准型的数学处理技巧　142
5.3　现代*优化方法的基本特征　142
5.4　线性规划和单纯形方法　149
5.4.1　线性规划　149
5.4.2　求解线性规划的单纯形方法　153
5.4.3　单纯形方法　154
5.5　线性规划问题的类型及其用　159
5.5.1　混合及配料问题　159
5.5.2　覆盖、职员雇佣和下料问题　163
5.5.3　产品组合问题　164
5.5.4　多阶段计划问题　169
5.5.5　投入产出模型　174
5.6　冶金生产实际应用实例　176
5.6.1　不锈钢优化模型配料　177
5.6.2　炼铁用烧结矿优化模型配料　179
第6章　不确定性　182
6.1　数据的不确定性　182
6.1.1　科学研究的认识论和方法论　182
6.1.2　数据的描述　186
6.1.3　一组观测值的数字特征　192
6.2　误差和精度　197
6.2.1　误差的表示方法　197
6.2.2　误差和精度概述　198
6.2.3　误差的传递　199
6.2.4　统计上允许的合理误差范围　202
6.2.5　“统计推断”和“假设检验”　203
6.2.6　质量控制　205
6.3　方差分析　206
6.3.1　方差分析概述　207
6.3.2　单因素试验的方差分析　209
6.3.3　两因素试验的方差分析　212
6.3.4　交互作用和重复实验　214
6.3.5　因子试验　216
6.3.6　正交试验设计　220
6.3.7　方差分析实际应用举例　221
6.3.8　小结　233
6.4　回归分析原理和应用　234
6.4.1　*小二乘法　234
6.4.2　回归分析　237
6.4.3　回归方程的方差分析　239
6.4.4　多元线性回归　246
6.4.5　可化为线性的非线性回归　250
6.4.6　逐步回归　254
6.4.7　回归分析建立碳氧模型　255
第7章　系统相似　260
7.1　相似和模拟　260
7.2　特征数　267
7.2.1　描述流体流动的“特征数”　267
7.2.2　描述非稳态传导传热的特征数　269
7.3　量纲分析简介　271
7.3.1　量纲和谐（等式两端的单位配平）　271
7.3.2　量纲　272
7.3.3　量纲分析　272
7.4　相似原理　276
7.4.1　相似三定理　276
7.4.2　关于相似原理的讨论　277
7.5　两个设想　282
7.6　系统相似实验　285
7.6.1　气液两相流的水力学模拟实验　285
7.6.2　电渣重熔系统的能量利用实验　293
第8章　冶金过程系统的时空多尺度结构及其效应　298
8.1　概述　298
8.1.1　时空多尺度结构的概念　298
8.1.2　化学工程系统中的多尺度结构　299
8.1.3　冶金过程系统的多尺度结构　301
8.2　气固还原的尺度效应　303
8.2.1　未反应核模型　303
8.2.2　超细粉尘的还原实验　306
8.3　电弧炉炼钢过程的多尺度现象探讨　310
8.3.1　冶金系统的时空多尺度结构探讨实验　310
8.3.2　跨尺度能量集成尝试实验　315
8.3.3　工业试验　316
8.4　更大尺度的冶金工程系统的讨论　318
8.4.1　更大尺度的冶金工程系统模拟实验　318
8.4.2　更大尺度的冶金过程系统的实验探讨　319
8.4.3　关于更大的冶金工程系统实验的认识　324
参考文献和资料　328
附录Ⅰ　中间包内钢液流动状况的数值模拟试验　331
附录Ⅱ　冶金过程系统的系统优化（系统分析、系统综合和系统优化）　353
跋　373