冶金流程工程学基础教程

1 绪论
1．1 流程制造业及冶金制造流程
1．1．1 流程与流程制造业
1．1．2 冶金制造流程
1．1．3 过程与时空尺度
1．2 冶金工程学科及其发展
1．2．1 冶金物理化学的发展
1．2．2 冶金反应工程学的发展
1．2．3 冶金流程工程学的提出
1．3 冶金流程工程学的研究对象、研究内容和研究方法
1．3．1 冶金流程工程学研究对象
1．3．2 冶金流程工程学研究内容
1．3．3 冶金流程工程学研究方法——辩证思维逻辑
1．4 冶金流程工程学与智能化、绿色化生产
1．4．1 冶金制造流程的特征及其智能制造含义
1．4．2 冶金制造流程智能化、绿色化协同
思考题
习题
参考文献

2 冶金流程工程学基本概念
2．1 钢铁制造流程三大功能
2．1．1 钢铁制造流程功能拓展
2．1．2 钢铁制造流程三大功能及其含义
2．1．3 钢铁制造流程的物理本质
2．2 开放系统与耗散结构
2．2．1 开放系统的概念
2．2．2 耗散结构及其特征
2．2．3 开放系统与耗散结构的关系
2．2．4 系统自组织与他组织
2．3 流、流程网络与程序
2．3．1 流、流程网络与程序的概念
2．3．2 钢铁制造流程中的“流”
2．3．3 钢铁制造流程中的“网络”
2．3．4 钢铁制造流程的运行程序
2．4 钢铁制造流程运行动力学
2．4．1 冶金宏观动力学与钢铁制造流程的运行动力学
2．4．2 钢铁制造流程动态-有序及其运行调控
2．4．3 工序界面与界面技术
思考题
习题
参考文献

3 冶金制造流程的物质流
3．1 物质流的概念
3．2 流程系统动态运行的物理本质
3．2．1 钢铁制造流程的基本参数与派生参数
3．2．2 钢铁制造流程系统的运行方式
3．3 钢铁制造流程的解析与集成
3．3．1 钢铁制造流程的演进和结构解析
3．3．2 钢铁制造流程中工序功能的解析-优化
3．3．3 钢铁制造流程中工序之间关系集的协调-优化
3．3．4 钢铁制造流程中流程工序集的重构-优化
3．4 钢铁制造流程的时间解析
3．4．1 钢铁制造流程中的时间概念
3．4．2 连续化程度及其应用
3．4．3 动态甘特图方法
思考题
习题
参考文献

4 冶金制造流程的功能拓展
4．1 能源的高效转换利用功能
4．1．1 冶金能源及其构成
4．1．2 能源的转换与利用
4．1．3 能量平衡及能耗评价指标
4．2 能量流、能量流网络及其优化运行
4．2．1 能量流及其数学描述
4．2．2 能量流网络的构建
4．2．3 物质流与能量流的协同
4．2．4 企业能源管控中心及其智能化建设
4．3 废弃物的消纳及再资源化功能与绿色化
4．3．1 企业内部废弃物的再资源化
4．3．2 社会大宗废弃物的消纳
4．3．3 绿色化与环境友好型钢厂
思考题
习题
参考文献

5 钢铁制造流程运行动力学
5．1 钢铁制造流程不同工序的作业表现形式和动力学特征
5．1．1 钢铁制造流中不同工序的作业表现形式
5．1．2 钢铁生产流程不同工序的动力学特征——推力源和拉力源
5．1．3 钢铁生产流程不同工序的动力学特征——缓冲-协调能力
5．2 钢铁制造流程中的界面技术
5．2．1 界面技术的概念
5．2．2 炼铁-炼钢界面技术
5．2．3 炼钢-连铸界面技术
5．2．4 连铸-轧钢界面技术
5．3 钢铁制造流程中物质流动态运行规则
5．3．1 钢厂结构对制造流程运行动力学的影响
5．3．2 流程宏观运行动力学和运行规则
思考题
习题
参考文献

6 流程系统建模与优化方法
6．1 流程系统建模与优化概述
6．1．1 流程系统的运行特征
6．1．2 钢铁制造流程特征与动态运行规则
6．1．3 钢铁制造流程系统建模与优化
6．2 基于图论的流程网络建模与优化方法
6．2．1 图论相关基本概念
6．2．2 图论在网络优化中的应用
6．2．3 图论方法应用举例——钢铁企业自备电厂电力输送路径问题
6．3 基于数学规划的一般性系统建模与优化方法
6．3．1 数学规划模型概述
6．3．2 典型的数学规划模型
6．3．3 数学规划模型的优化求解方法
6．4 基于仿真的动态系统建模与优化方法
6．4．1 仿真建模的基本概念
6．4．2 常用仿真模型
6．4．3 仿真方法应用举例
6．5 流程系统建模与优化方法的应用领域
6．5．1 钢铁制造流程的运行调控应用
6．5．2 钢铁制造流程的动态精准设计应用
6．5．3 未来主要发展趋势
习题
参考文献

7 钢铁制造流程运行调控技术
7．1 钢铁制造流程运行调控概述
7．1．1 钢铁制造流程运行调控的基本内涵
7．1．2 以计划调度为核心的时间运行调控技术
7．2 合同分解、组合与生产批量计划
7．2．1 坯料设计
7．2．2 炉次计划和浇次计划
7．2．3 热轧单元计划
7．3 面向工序作业计划的生产调度
7．3．1 静态调度方法
7．3．2 动态调度方法
7．4 界面及辅助调度
7．4．1 界面调度概述
7．4．2 辅助调度概述
7．4．3 天车调度实例
习题
参考文献

8 钢铁制造流程动态精准设计方法
8．1 传统静态设计方法与动态精准设计方法
8．1．1 传统静态设计方法概述
8．1．2 动态精准设计方法的概念
8．1．3 钢铁制造流程传统设计方法与动态精准设计方法比较
8．2 动态精准设计方法体系
8．2．1 动态精准设计方法核心思想和物理模型
8．2．2 动态精准设计方法主要设计步骤
8．3 典型钢铁制造流程动态精准设计实例
8．3．1 首钢京唐钢铁厂概念设计
8．3．2 首钢京唐钢铁厂顶层设计
8．3．3 首钢京唐钢铁厂铁水罐多功能化动态-精准设计案例
8．3．4 首钢京唐钢铁厂全“三脱”预处理炼钢厂动态-精准设计案例
8．3．5 唐钢第二钢轧厂小方坯连铸机-棒材轧机界面技术优化设计案例
思考题
习题
参考文献

冶金流程工程学实验
实验1 使用遗传算法求解炼钢-连铸生产作业计划编制问题
实验2 使用优化工具箱求解炉次计划编制问题
实验3 基于LINGO软件的钢铁企业副产煤气的优化调度问题
实验附件1 炼钢-连铸生产作业计划编制问题的遗传算法代码
实验附件2 炼钢炉次计划编制问题的实验数据
实验附件3 炼钢炉次计划编制问题的MATLAB软件代码
实验附件4 钢铁企业副产煤气的优化调度问题的LINGO软件代码
实验附件5 钢铁企业副产煤气的优化调度问题的相关参数