内容简介

本书内容包括冶金流程工程学的基本概念和基本理论、冶金制造流程的物质流、冶金制造流程的功能拓展、钢铁制造流程运行动力学、流程系统建模与优化方法、钢铁制造流程运行调控技术、钢铁制造流程动态精准设计方法。书中结合工程案例分析冶金流程工程学的理念和实际应用，各章习题出自冶金工程实例，教材后附3个实验，以便于读者学习后实际应用。本书为冶金工程专业本科教材，也可作为冶金领域工程技术人员、管理人员的参考书。

前言概述

为拓展冶金工程教育的视野，促进学科领域创新，北京科技大学从本世纪初开始在冶金工程专业研究生和本科生中开设“冶金流程工程学”课程，并逐渐成为冶金专业本科生必修课。重庆大学、上海大学、安徽工业大学、华北理工大学等高校也在研究生或本科生中开设了类似课程。经过多年教学实践，冶金流程工程学的理念已在广大师生和冶金工作者中深入人心。近年来，随着相关国家发展愿景规划的提出，智能制造以极快的速度受到冶金工程学科的关注。由于冶金流程工程学研究制造流程集成的优化和全流程运行的整体优化，所以，冶金流程工程学也是智能制造的理论基础之一。正因为此，在国家高等教育启动“一流大学，一流学科”建设之际，冶金流程工程学也被纳入国内主要冶金院校“双一流”建设的内容中，成为冶金工程学科的重要组成部分。本教材为冶金工程专业本科必修教材，建议教学时按照章节顺序依次进行，本科教学安排32个学时，2个学分。教师可根据各章内容，结合自身科研方向，引入最新应用成果。本教材也可作为研究生和冶金工程技术人员、管理人员的参考书，还可作为其他相关工程领域的入门参考书。

作者介绍

徐安军，北京科技大学教授，兼任中国金属学会炼钢分会理事、秘书长，《炼钢》杂志编委。1993-1998，北京科技大学，博士并进行博士后研究工作；1998至今，一直在北京科技大学工作。期间，1999年在瑞典北欧冶金实验中心访问学者进行合作研究。作为冶金流程工程学梯队负责人，在该领域创始人殷瑞钰院士的领导下，在冶金流程工程学领域进行了开创性的研究和教学工作。作为课题负责人，进行了钢铁生产流程工序匹配与系统节能研究；作为技术负责人，参与国家“十一五”科技支撑计划“新一代钢厂精准设计技术和流程动态优化研究”；承担“首钢迁钢钢包管理信息系统”研究，负责建立了国内第一套旨在降低转炉出钢温度的一体化钢包管理信息系统；获得冶金科技进步奖一项，获得专利和软件著作权多项，负责自然科学基金研究项目一项，发表论文120余篇。

目录

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