07371210冶金过程计算机模拟及应用
冶金工程中的冶金过程模拟
冶金工程中的冶金过程模拟冶金过程模拟是冶金工程领域的重要分支，它通过数学模型和计算机仿真技术来研究冶金过程中各种物理、化学和流体力学现象，以求掌握冶金工艺的基本原理、优化加工工艺、提高生产效率和优化产品质量。
本文将从模拟方法、模拟对象以及模拟应用等方面来介绍当前冶金过程模拟的研究现状和发展趋势。
一、冶金过程模拟的方法1. 有限元方法有限元方法是一种广泛应用于模拟材料和结构的数值分析方法。
它将材料或结构分割成许多小的元素，每个元素都有自己的特性和物理参数。
通过对每个元素的特性进行分析和计算，就能得出整个模型的性质和行为。
在冶金过程模拟中，有限元方法主要应用于金属加热、变形、冷却等过程的研究。
例如，有限元模拟可以通过计算金属加热和冷却的速度、温度分布、应力和应变分布等参数，来研究金属的热机械加工过程、热处理过程等。
2. 离散元方法离散元方法是将物体分解为一些小的离散元素，通过定义元素间相互作用力的规律，来模拟物体的动态行为。
离散元方法主要应用于粉末冶金、矿冶等领域的研究。
在冶金过程中，离散元方法可以用于模拟在粉末冶金制备过程中粉末颗粒的流动、挤压、压缩等变形行为，也可以用于模拟金属的流动、变形等行为。
3. 相场模拟方法相场模拟方法是一种基于自由能原理的数值计算方法，它将每个空间点的自由能作为控制该点的物理状态和物质相的参数。
通过计算物理场和动态过程的变化，可以预测物质相变、成分变化、微观组织演化等。
在冶金过程模拟中，相场模拟方法可以用于预测材料的针状晶、板条状晶、球状晶等复杂组织的形成机制及其演化规律。
二、冶金过程模拟的对象1. 粉末冶金过程粉末冶金是通过将微米级或纳米级的粉末加工成所需形状的金属制品的一种非常重要的制备方法。
粉末冶金过程中，细粉末的制备、混合、压制和热处理工艺对最终产品的质量和性能具有非常大的影响。
通过粉末冶金过程模拟，可以预测不同的制备工艺对产品性能的影响，优化冶金工艺参数，减少成本和能源消耗，提高粉末冶金的生产效率和产品质量。
计算机在钢铁冶金中的应用(黄俊程)
《计算机在钢铁冶金中的应用》课程论文 2016年6月智能控制在铁矿石烧结终点判断中的应用班级1303 学号 0308130307 姓名黄俊程摘 要: 烧结过程是钢铁冶炼的重要过程,烧结矿是高炉炼铁的主要原料,烧结矿的质量与产量直接影响到炼铁生产的质量与产量。
烧结终点是烧结过程中最重要的热状态参数,是判断烧结过程正常与否的标志之一。
本文总结了烧结终点的判断方法，预报模型，烧结过程的热状态控制及长短期控制策略。
关 键 词: 烧结过程 烧结终点 预报模型 控制策略1 引言准确地判断烧结终点对铁矿石烧结过程起着至关重要的作用。
如果烧结终点靠前,会使烧结矿过烧,烧结机利用率降低,产量减小;终点靠后,则烧结矿欠烧,燃烧不完全,烧结矿质量差,返矿量大。
因此,准确地判断烧结终点,能有效提高烧结矿产量和质量。
判断烧结终点的传统方法一般是用风机出口温度来确定大致的位置。
另外,通过分析烧结矿的化学成分确定终点位置,也是工业上常用的一种方法,但该方法不能实时反映原料配料、热工参数变化的影响,具有很大的不确定性。
智能控制技术在烧结过程控制中也取得了一定的应用效果,其中以专家系统的工业应用最为突出。
1990年,川崎水岛厂开发了烧结终点诊断型专家控制系统,它的应用减少了烧结终点的波动,稳定了烧结矿质量。
2 烧结终点判断方法烧结终点的判断方法主要有废气温度法，废气负压法及废气成分法三种方法。
2.1废气温度法废气温度最高点对应的位置用机尾倒数3-5个风箱废气温度（含最高点）拟合曲线计算c bx ax T ++=2废气温度法存在几个问题： （1）温度检测存在惯性（2）料层不均匀，温度呈传递性规律 （3）风箱漏风不均，温度呈不规则变化 （4）机尾漏风严重（5）其它因素导致风箱温度异常 解决问题的方法：（1）对惯性测量元件作超前校正dt dT t T T n dn n +='（2）考虑温度随时间变化的动态特性1A t T ≤∆∆（3）引入大烟道温度进行修正T BTP BTP O M ∆-=α2.2 废气负压法抽风负压大幅度下降（废气流量逐渐增大），逐渐趋于平缓的位置。
高炉冶炼过程模型与计算机应用
中的广泛应用 ， 将起 着推动冶金工业生产技术不断进步的重要作用 。 关键词 ： 模型 ； 计算机 ； 重要性
中图 分 类 号 ：Ｆ ４ Ｔ６４
高炉是 一个复杂 的气 固相 流反应 器。为 了理
型、 配料优化模型以及延伸 到生产过程的管理 与成 本分 析 模型 等 。 只有切 合 实际综 合应 用不 同类 型 的
数 学方 法 ， 才能 逐层 建 立起 符合 生产 实 际 的过 程 优
化控 制 。
与转炉煤气 Ｌ Ｇ混合 的煤气 Ｂ Ｇ 和焦炉煤气以 Ｄ ＦＭ
及助 然空气 的三 孔燃 烧 器 的 热 风 炉 。模 型 思 想是 ； 通过 过程 计 算 机 对 热 风 炉 进 行 燃 烧 管 理 和设 备 管
高 炉炉况 监控 于预 报 系 统 、 热检 测 和 控 制 专家 系 炉
当前 炉热 水平 判断所 采取 的指 数 一般是 铁水 温 度， 但应 该 注意 ， 水 的温度 实测 值受 到许 多 因素 的 铁
１２ 过程模 型在 高炉 冶炼 中的功 能 ．
数 学模 型 、 目标 系统 优化 模 型 、 频统计 与样 本空 多 变 间模 型 、 合 优 选 模 型 、 元 系 统 模 型 时 间 序 列 模 集 多 型、 回归 模 型 滤 波 模 型 、 平 衡 与 物 料 平 衡 计 算 模 热
热风 炉数 学 模 型是 针 对 热 用 高 炉 煤 气 或 Ｂ Ｇ Ｆ
过程同时进行 的， 从控制论的角度看 ， 高炉过程是一
种 时 问常 数大 的非线 性 系统 。这 就决 定 了高炉过 程 计 算 机 系统必 须 具 有 长 期 ， 中期 和短 期 ３个水 平 的
浅谈计算机在冶金自动化控制中的应用
浅谈计算机在冶金自动化控制中的应用计算机技术在现代冶金工业中应用广泛，起到了不可替代的重要作用。
冶金自动化控制是计算机技术在冶金工业中的首要应用方向之一，其中计算机在钢铁冶炼、非铁金属冶炼、有色金属冶炼等领域发挥了巨大的作用。
接下来我们就来浅谈计算机在冶金自动化控制中的应用。
1. 监测和控制系统工业生产中，使用电子技术和计算机技术实现监测和控制系统，可以使生产质量得以保证，急救抢救系统得以及时发布。
冶金工业的生产安全对于工业来说显得尤为重要，因此需要实施高质量和高自动化程度的监测和控制系统。
可以通过采用数字监测和自动控制技术实现精细化和智能化的自动化控制，提高生产效率和降低人工操作的风险。
而计算机技术的引入为集成化控制和优化做出了更加完整和准确的解决方案。
2. 数据采集和分析系统现代工业的生产过程中涉及到大量的数据，而这些数据的采集和处理对于生产过程的管理至关重要。
计算机技术在数据采集和分析方面的功能极为强大，可以实现快速、准确的实时监测和处理，并能够进行多维度数据分析和处理。
这不仅能够对生产过程进行实时的检测和管理，也为企业的决策提供了很好的数据支持。
3. 人机界面现代工业的生产过程中，人机界面的设计将能够影响到工作的效率和生产过程的安全。
为了提高生产效率和保障工业安全，需要通过开发丰富的人机界面，以帮助操作人员进行快速、准确的操作。
而在人机界面设计方面，计算机技术的应用能够提供更为灵活和便捷的解决方案。
4. 系统集成工业生产过程中的每个流程都有着自己的特征和需要，因此为了实现高效和智能化的生产过程控制，需要有能够集成多种不同的技术和过程的集成系统。
计算机技术在系统集成方面的能力则为实现高效和智能化的生产流程提供了先进的解决方案。
如进口试验仪器等辅助设备都能接收计算机溶解系质谱仪等重量设备输出并进行处理。
总之，计算机技术在冶金自动化控制中发挥了不可替代的作用。
通过灵活和先进的技术支持，计算机技术为现代冶金工业提供了高效和高质量的自动化控制方案，极大地提高了生产效率和管理精度。
计算机技术在粉末冶金生产中的应用
计算机技术在粉末冶金零件生产中的应用姓名：段智勇学号：GC432014305随着计算机技术的普及和发展，计算机在粉末冶金零件生产中的设备、技术、管理等方面已经广泛应用，单片机、智能工业调节器已广泛应用于粉末冶金生产设备（压机、烧结炉等）的自动控制，工业用控制计算机也已经广泛应用于粉末冶金零件生产线的自动化及电子化的企业管理控制一体化。
一、计算机技术在压机设备上的应用压制成形是粉末冶金零件生产中最重要和最基本的工序之一，实现将粉末压制成压坯的设备成为粉末成形压机。
形状复杂、精度高的粉末冶金结构件压制生产用的全自动粉末成型机，通常采用可编程控制器系统控制，操作者可以按照菜单提示方式进行操作和编程，连接现场总线后，与工业控制计算机通信，可以实现远程编程、诊断和监控。
粉末成形压机的主压油缸和阴模油缸以及液压动作装粉靴均为CNC（计算机数字控制）轴，这些轴的动作相互之间可以完全联动，并在安装多层模架时，也可以同模架内的多个模冲进行联动。
主压油缸和阴模油缸配备有辅助的由闭环控制或开环控制的压轴芯杆的活塞。
可编程控制器系统采用模块化设计，用于可配置的各附加轴的控制，进行闭环或开环控制。
压制周期分为三个部分：装粉、压制和脱模三个阶段，每个阶段包括不同的组成区。
压坯的密度很大程度上取决于装粉高度，所以压制过程中对装粉高度的控制尤为重要，标准偏差可进行称重限制定义，并据此进行装粉高度自动修正。
修正方式可选择根据偏离趋势或定义一定偏差值两种方式。
装粉高度的修正由阴模装粉高度的调整完成，各模冲独立地自动按一定比例调整，因此保证压坯不同台阶的密度均匀分布。
为压制复杂形状压坯专门设计多层模架，模架的整体控制通过在压机控制板上进行简单数据输入完成，各模冲动作均为闭环CNC控制。
上模冲同样采取闭环CNC数控控制，这样可以与模架的下模冲动作以及压机的主压轴动作一起联动。
压制成形位置为牢固的机械制动，并可通过楔块式结构进行调整。
液压伺服系统控制的各模板由模架底板内相应的活塞驱动逸动。
计算机在钢铁冶金中的应用
课程设计
神经网络
第三节 神经网络在品位确认中的应用
3.3.1 网络设计
首先，选择某一时间段来自不同产地的50个交货批矿石粉 矿，选其全铁、磷、硫的合同值、国外检验值和口岸机构检 验值，得50组状态样本值，其中包括品位波动为大、中、 小的数据。（见右侧表格）
第 17 页
课程设计
神经网络
第三节 神经网络在品位确认中的应用
神经网络
第三节 神经网络在品位确认中的应用
3.3.5 GUI方式
第 27 页 网络训练的参数设置
课程设计
神经网络
第三节 神经网络在品位确认中的应用
3.3.5 GUI方式
网络训练结果
第 28 页
第 29 页
Thank You
《计算机在钢铁冶金中的应用》课程设计
向平 矿物1204班 0305120410
具体应用区域就是：（1）模式识别和图像处理（2）控制和优化（3）预报和职能信息管理
（4）通信
（5）空间科学 （6）军事科学
课程设计
神经网络
第一节 什么是神经网络
1.1 神经网络的概念
生物神经元 模型
神经元模型
神经网络模型
第5 页
【图】人工神经网络示意图
过渡页
Transition Page
01 产生铁矿石品味差异的原因
3.3.1 网络设计
第 18 页
为简化网络结构，将大、中、小分别以（0,0,1）、（0,1,0）、(1,0,0)表示。 根据Kolmogorov定理，采用N×2N+1×M的3层BP 网，这里输入的特征向量 的分量数N=9,即输入层为9神经元，输出状态类别总数M=3，即输出神经元为 3神经元，中间为19个神经元。
冶金过程模型与仿真
上海大学2013～2014学年春季学期研究生课程考试小论文课程名称：冶金过程模型与仿真课程编号： 10SAU9016论文题目: 泡生法高质量蓝宝石生长模拟研究生姓名: 邓先亮学号: 13721636论文评语:成绩: 任课教师:评阅日期:泡生法高质量蓝宝石生长模拟邓先亮摘要：介绍一种先进的数值模型用来分析泡生法蓝宝石生长过程中的传热和流动。
这种方法考虑晶体中辐射热交换和熔体内的对流，并预测晶体结晶形状。
模型允许不同生长设计和选择一个最优的配置设置。
利用CGSim软件()的数值预测与首次报道的晶体生长过程中获得的实验数据拟合。
关键词：计算模拟；传质；泡生法；蓝宝石。
Globle modelling for growing high-quality sapphire crystalsby the Kyropoulos methodXianliang DengAbstract：An advanced numerical model is suggested to analyze heat transfer and flow pattern in sapphire crystal growth by the Kyropoulos technique. The new approach accounts for radiative heat exchange in the crystal and convection in the melt, and provides prediction of the crystallization front shape. The model allowed the analysisof several growth setup designs and selection of an optimal configuration. The numerical predictions performed with the CGSim software () agree well with availableexperimental data obtained in optimized crystal growth process reported for the first time.Keywords：Computer simulation；Mass transfer；Kyropoulos method；Sapphire1、引言最近大功率发光二极管的进展需要生产高质量、大尺寸和重量蓝宝石晶体和增加蓝宝石生长效率的技术。
冶金过程数值模拟
2
e
上两式表明，流场和磁场是相互耦合的。一般认为，电磁场影响速度场，而许多 场合速度场几乎对电磁场没有影响，意味着磁雷诺数Rem=μmζeuL《1（其中u、L 分别为特征速度和特征长度）。
2012年8月27日1时50分 上海大学——冶金工程专业本科生课程 吴永全
1
2
控制体与坐标系 通量微分 控制方程
3
4 5 6
2012年8月27日1时50分
湍流模型
电磁流体力学
相间传输
上海大学——冶金工程专业本科生课程 吴永全
冶金数值—— 数学描述—— 电磁流体力学
对钢铁冶金而言，电磁场的应用由来已久。本质上，冶金过程应用电磁技术主要 目的是利用电磁场来控制流体流动或供给电能并将电能转化为热能。 电磁场应用领域的不同决定了所选定的电磁场具有不同的性质。目前主要的电磁 应用领域（钢铁冶金范畴）及电磁特性列于下表。
控制方程 之 小结
控制方程
连续性方程
Φ
1
Γ
0
S
0
备注
溶质守恒方程 ci(wi)d iv Di u 运动方程 热量方程 湍流动能 湍流动能耗散速度
2012年8月27日1时50分
t
R 质量浓度(质量分数) d iv i g ra d S ρFb- ▽p
ro t u s u s 0
2012年8月27日1时50分
上海大学——冶金工程专业本科生课程 吴永全
冶金数值—— 数学描述—— 相间传输
气－固相间传输的数学描述
g t d iv g u g gas
计算机在冶金中应用概论
冶金过程计算机系统的发展趋势 计算机在冶金过程中的应用概况 计算机数据采集与数据处理
一、冶金过程计算机系统的发展趋势
1、冶金过程计算机控制的必要性
– 为什么钢铁生产过程要实行计算机控制。或者说计算机控制
的效果表现在哪里？为了说明这个问题，下面介绍钢铁生产
过程的性质和特点。 – 钢铁生产的性质可概括为以下三点：
二、冶金过程计算机的主要任务
1）计算机将主要完成下列任务
• ⑴．完成行政管理任务， 以减轻日常管理工作强 度；
• ⑵．为企业管理建立信 息系统，以便快速而全 面地掌握企业的定货、 生产和财务情况；
• ⑶．使生产过程合理化， 以降低成本和保证质量。
中央调度和管理系统
调节系统 （生产）
行政管理系 统（管理）
调节和管理级 计划和执行级
设备控 制系统
质量保 证系统
生产数据 收集系统
管理数据 收集系统
收集和控制级
过程
生产流程
管理
图1.1 计算机系统的联络
二、冶金过程计算机的主要任务
2）生产流程计算机主要完成下述三项任务：
• ①．收集在线数据，作为管理生产和分析 生产经济性的手段
• ②．收集在线数据，作为保证质量的辅助 手段
（4）切忌遗漏主要因素
（5）原始数据的可靠性 系统误差，随机误差
（6）训练样本数量 样本数至少是变量的5倍，最好是10倍以上 从统计观点，样本数多多益善。
样本标准化
由于原始样本集的变量量纲不同，不同变量数据大小差别很大。如温度可能是 103，而化学成分可能是10-1；同时，数据分布范围也不一样。数据平均值和方差 不一样，会导致夸大某些变量影响目标的作用，掩盖某些变量的贡献，不能有效 地进行统计处理。因此，必须要对原始数据进行标准化(也称数据标度)。
《计算机在钢铁冶金中的应用》论文
《计算机在钢铁冶金中的应用》课程论文2016年7月混合料水分控制系统在烧结机的应用班级：学号：姓名：摘要:本论文通过烧结机水分检测控制系统的应用，介绍系统的原理和构成，分析红外水分仪的技术优势，提出混合料目标水分含量的加税过程控制措施。
包含物料实时测量、计算、加水时间处理及控制等。
关键字：水分自动控制、计算机、红外水分仪。
烧结生产是一个复杂的物理化学过程，混合料水分是其中一个重要参数。
水分含量高，不但直接影响点火及烧结效果，且会因制粒效果差而导致料层透气性下降；水分含量过低，则会因混合料过程中的成球差等原因引起结块率降低、返粉量增加，最终直接影响烧结矿的产量和质量。
1.影响混合料水分稳定的因素影响混合料水分稳定的因素有很多，大致有以下几种：①物料原始水分的影响②生石灰及除尘灰消化的影响③上料量变化及返矿配比调整的影响④缓变料及料头料尾的影响⑤混合料热蒸汽的影响等。
2.混合料水分检测自动控制的系统设计烧结混合料加水是烧结矿生产的一个重要工序，配料后烧结原料，在混合机重混匀，并适当加水润湿，使之达到规定的水分目标值，以利于造球，保证烧结机有良好的透气性，提高烧结矿的产量和质量。
2.1系统的方案及框架水分控制基于烧结物料的平衡。
根据物料中的已有水分，对一、二混加水进行分配，根据一混的水分设定目标值，计算相应加入量，除了水分测量值和加水流量值之外，实际控制中，还应引入物料瞬时流量、系统各环节的延时等参数，以及皮带启停信号等，依据上述多参数，对加水量进行实时控制，控制流程图如图1.2.2系统的主要构成如图2所示，系统主要由压力开关，红外水分仪，智能电动调节阀，电磁流量计，快速切断阀，手操器，工控机人机界面以及可编程控制器等组成。
在一、二次混合机出口各安装一套红外水分仪，给水管上增加流量计、调节阀、快速切断阀等，形成流量控制回路；可编程控制器完成现场设备联锁、模拟输入/输出处理、物料跟踪以及控制算法、控制输出，并通过工业以太网连接上位工控机。
计算机仿真在冶金中的应用
三维 空 间计算 机辅 助设计 技术 在冶 金设计 中的
应 用 极大 地提 高 了设计效 率 和设 计质 量 。相 信 ， 三
维空 间计 算机 辅助 设计技 术 的发展将 会在 国家 实现 技术 现代 化 的复兴 中起 到关 键 性 的作 用 。
调 工作 才能 完成设 计 任务 。随着计 算机 网络 技术 的
而形成 的精确 控制 模 型 。 我 国在 仿 真技 术 应 用 这 一领 域 起 步 较 晚 ， 是 但
随着科 学 技术 的发 展 ， 以及市 场 竞争 的 日益激 烈 ， 很
日臻 成熟 ，现 已可 以实 现 不 同 专业 、 工作 站共 同 多 工作 的网络 平 台三维空 间计 算机辅 助设 计技术 的应 用 。各 专业 设计工 作通 过 网络平 台的三 维空 间计算 机辅 助设 计技 术互 相对设 计 方案进 行 调 整 ，直 至符
析 ， 如 ： 冶 金 界 的高 炉 、 炉 、 例 在 转 电炉 、 包 、 间 大 中
２ Ｃ Ｄ法 （ Ｆ 计算 机流体力学 ）
随着 计算 机技 术 的 日新 月异 ， Ｆ Ｃ Ｄ在 冶 金 材 料 工业 中正发 展成 为 改进生产 工艺 和提 高产 品质量 的 有 力工 具 。其作 用 主要表现 在 ： 细 分析 过 程机 理 详
用钢 进行 了模 拟 分 析 ， 接 对 客 户 进 行 仿真 分 析 及 直 模 具设 计 的理 论支 持 。有 限元 软 件 中 的 Ｍｕｔ ｈｓ ｌｐｙ ｉ ｉｓ 块 主要 用 于结构 和 温度 场 分析 ， 于多 物理 耦 ｃ模 属 合 场 分析 模块 ：Ｓ—Ｄ Ａ 模 块 主 要 用 于 大 变 形 分 Ｌ ＹＮ 析 ， 如： 制、 例 轧 冲压 等 ； Ｆ 模 块 主 要 用 于 流 场 分 ＣＸ
计算机在冶金中的应用 教学大纲
计算机在冶金中的应用一、课程说明课程编号：050121Z10课程名称：计算机在冶金中的应用/ Application of Computers in Metallurgy 课程类别：专业选修课学时/学分：40 /2.5 (其中课内上机学时：26；课堂讲授学时：14)先修课程：冶金原理、物理化学、计算机编程语言适用专业：冶金工程教材、教学参考书：1、梅炽.有色冶金炉窑仿真与优化. 北京：冶金工业出版社,, 2001.2、赵文广，杨吉春. 计算机在冶金中的应用，北京：化学工业出版社,2008.3、刘业翔，.现代铝电解. 北京：冶金工业出版社，2008.二、课程设置的目的意义计算机在冶金工业过程与反应器的仿真优化、智能控制和虚拟工厂等方面的作用已引起行业高度重视。
通过学习，使学生了解当前主流冶金过程仿真与优化的基本发展状况，能够系统地掌握冶金反应动力学与热力学计算、反应其结构数值仿真与优化设计、过程智能控制的基础知识、基本方法和技术特点，拓宽学生的知识面，促使学生提高认识、分析和解决问题的能力，为今后从事新型冶金过程与反应器的研发工作奠定基础。
三、课程的基本要求知识要求：将计算机、数值计算与传统冶金等相关学科的知识进行交叉融合，并形成一个完整系统，掌握该系统所涉及的典型冶金过程、数值计算与优化控制的基本原理与方法，掌握计算机在冶金行业日益广泛的应用发展趋势，对现代信息技术改造和提升传统行业有全面了解。
能力要求：通过该课程学习，一方面使学生具有使用现代计算机工具的能力，即能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的计算机信息技术工具，对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性；另一方面，使学生能够基于冶金工程相关背景知识，借助先进信息技术进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。
素质要求：通过课程学习过程中的学生分组讨论、分析问题来培养学生的团队合作素质，增强学生的沟通交流素质，通过课后任务驱动的教学模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展的素质。
冶金过程数值模拟
在规律性偏差或较大误差，则必须详细分析原因，可能的原因包括：
验证？
No
程序错误、参数估值不准确、Ye模s 型本身问题和测试问题，根据具
应用 体原因进行相应修改，因此建模过程是一个“理论、实践、再理论、
再实践……”的循环过程。
2019/8/4
3
数学模型建立方法和步骤
4
数学模型的作用与意义
5
举例说明
2019/8/4
上海大学——冶金工程专业本科生课程 吴永全
冶金数值—— 绪论—— 数学模型的分类
数 学 研究对象的 模 认识程度 型
白箱模型 灰箱模型 黑箱模型
又称机理模型，
根据物理或化 学对以内物的部理基本性和原质化和学理 建过定立程律的完为模全基型无础。知，， 依只同据能时冶对包含金输一热入力和定 学输的、出经动的验力对假学应定、关或 三系参传进数、行的应统模变计型等回，， 建归又，称立是半常微经经分验验或模模 偏型型微，，分主冶方要金程有过人程 （工复组神杂）经，，网因相络素应、多， 初专且始家形条系状件统复和、杂边遗多 界传变算，条法因件，、此进模实糊际行 数控冶值金制求过等，解程主。大多要 用属于于过这程种调模节型。
高炉炼铁
steelcool/
转炉或电炉炼钢
连铸
连轧
2019/8/4
……
上海大学——冶金工程专业本科生课程 吴永全
冶金数值—— 绪论—— 基本概念
钢铁冶金流程简介 原材料处理 高炉炼铁
转炉或电炉炼钢 连铸 连轧
2019/8/4
……
上海大学——冶金工程专业本科生课程 吴永全
冶金数值—— 绪论—— 基本概念
冶金仿真模拟实习报告
随着科技的不断发展，仿真模拟技术在各个领域得到了广泛应用。
冶金行业作为我国国民经济的重要支柱产业，其生产过程复杂，涉及多个环节，对生产效率和产品质量要求极高。
为了提高冶金行业的生产效率和产品质量，培养具有实际操作能力和创新精神的专业人才，我选择了冶金仿真模拟实习作为我的实习项目。
二、实习目的1. 了解冶金生产过程，掌握冶金基本原理和工艺流程；2. 学习仿真模拟软件的使用方法，提高实际操作能力；3. 通过仿真模拟，分析和解决冶金生产中的实际问题；4. 提高团队合作意识和沟通能力。
三、实习内容1. 冶金基本原理和工艺流程学习在实习过程中，我首先学习了冶金基本原理和工艺流程。
通过学习，我了解了金属的熔炼、精炼、铸造、轧制等基本工艺，以及各个工艺过程中的物理、化学变化。
2. 仿真模拟软件学习在掌握了冶金基本原理和工艺流程后，我开始学习仿真模拟软件。
我选择了常用的冶金仿真模拟软件——ProCAST。
通过学习，我掌握了ProCAST的基本操作，包括创建模型、设置材料属性、定义边界条件、进行仿真计算等。
3. 冶金生产过程仿真模拟在实习过程中，我选取了炼钢、轧钢两个典型生产过程进行仿真模拟。
首先，我创建了相应的三维模型，并设置了材料属性和边界条件。
然后，我进行了仿真计算，分析了生产过程中的温度场、应力场、应变场等。
4. 结果分析与优化通过对仿真结果的分析，我发现炼钢过程中存在局部过热现象，导致钢水质量不稳定。
为了解决这个问题，我尝试调整了冷却水的流量和位置，优化了冷却系统。
在轧钢过程中，我发现轧制速度对轧制质量有较大影响，因此我调整了轧制速度，提高了轧制质量。
1. 理论知识与实践相结合：通过实习，我将所学的冶金理论知识与实际生产过程相结合，加深了对冶金工艺的理解。
2. 仿真模拟技能提升：掌握了仿真模拟软件的使用方法，提高了自己的实际操作能力。
3. 解决问题的能力增强：通过仿真模拟，我学会了分析和解决冶金生产中的实际问题。
钢铁冶炼中的热力学模拟及计算分析
钢铁冶炼中的热力学模拟及计算分析钢铁冶炼是一项复杂而又精密的工艺过程，其中热力学模拟及计算分析起到了极为重要的作用。
热力学模拟是指在物理上对冶炼过程中发生的化学反应、热量变化等进行计算模拟，以便更好地控制整个过程和实现优化调节。
在热力学模拟及计算分析中，常见的工具有软件模拟和数学分析两种方式。
软件模拟，如ASPEN PLUS、HSC CHEMISTRY等，通过掌握化学反应、物料流动、热吸放热量、分离等等的控制参数，来完成整个冶炼过程的热力学模拟。
而数学分析，则是通过一些基于数学模型的算法，对冶炼过程的物理参数如温度、压力、流速等进行计算研究。
以上提到的ASPEN PLUS和HSC CHEMISTRY等软件，是当前国际上较为先进的材料过程模拟工具。
这些工具的应用以及其优点是显而易见的，其中ASPEN PLUS主要是面向工业过程的设计和优化，能够分析有机或无机化学反应，液体/气体混合物传热传质、相平衡等等。
HSC CHEMISTRY能够提供实验室级别的计算精度，特别是在热力学和倾向性统计物质分布系数的计算上非常强。
在钢铁冶炼中，由于燃烧反应和冶炼工艺的复杂性，热力学模拟的计算模型主要分为两类：一是针对固体相反应的，另一种是液相/气相反应的。
不同类型的计算模型需要考虑的参数因素也不相同。
下面，笔者针对钢铁冶炼中常见的热力学模拟及计算分析进行一些具体的探讨。
首先，钢铁冶炼中的草酸法洗涤过程，是一种液-固相的化学反应过程。
在这个过程中，草酸和氧化铁反应生成二氧化碳和铁(II)离子。
为了实现更好的反应，以及更好地控制整个冶炼过程的机制，我们可以采用一些热力学模拟的方法。
该方法首先是对草酸和氧化铁在不同温度下的热力学性质进行分析，得到反应的动力学参数，然后利用数学模型来计算整个过程的反应速率、反应产物生成量等参数，实现优化化调节，从而使生产达到更加建设性的进展。
其次，钢铁冶炼中的铁水渣用以进行真空处理，也需要采用热力学模拟的方法进行计算和优化。
冶金工业中的虚拟仿真技术教程分享
冶金工业中的虚拟仿真技术教程分享虚拟仿真技术在冶金工业中的应用与教程分享在现代工业中，虚拟仿真技术的应用日益广泛，对于冶金工业而言也不例外。
虚拟仿真技术能够通过模拟实际情景，帮助冶金专业人员进行设备的设计、工艺的优化以及系统的运行，提高生产效率，降低风险。
本文将向大家分享冶金工业中常用的虚拟仿真技术以及相关的教程。
一、虚拟仿真技术在冶金工业中的作用1. 设备设计：虚拟仿真技术可以帮助冶金工程师在设备设计阶段模拟各种场景，并进行性能测试。
通过优化设计，减少试错成本，提高设备的可靠性和性能。
2. 操作培训：冶金工业存在许多危险和复杂的操作过程，虚拟仿真技术可以在安全的环境中为操作人员提供实践机会。
通过模拟真实情景，运用虚拟工具进行操作培训，降低意外风险，提高工作效率。
3. 工艺优化：冶金工业中的工艺复杂多变，通过虚拟仿真技术，可以对不同工艺进行模拟和优化。
通过对不同参数和条件进行测试，优化工艺流程，提高产品质量和产能。
4. 系统运行：在大型冶金生产过程中，出现故障和停工都会造成巨大的经济损失。
虚拟仿真技术可以对整个生产系统进行模拟和监控，提前发现问题并进行应对，确保生产运行的稳定性和可靠性。
二、虚拟仿真技术在冶金工业中的应用1. 计算流体力学仿真（CFD）：CFD技术运用数值模型和求解器对流体力学问题进行仿真。
在冶金工业中，CFD技术可以用于模拟流体的运动和传热过程，优化设备布局、改善冷却效果等。
2. 各向异性材料模拟：虚拟仿真技术可以模拟各向异性材料在加工和使用过程中的行为。
例如，金属在冶金过程中可能会发生晶粒生长、晶界迁移和应力集中等现象，通过仿真和建模，可以预测材料的性能和变形规律。
3. 熔体流动仿真：冶金工业中的熔体流动对于冶金产业的成功非常重要。
虚拟仿真技术可以模拟熔体的流动行为，优化喷吹装置、搅拌器和传热设备的设计，提高冶金过程的效率和稳定性。
4. 机械强度分析：冶金设备需要在高温和高压等严苛条件下工作，机械强度分析能够帮助工程师判断设备在不同工况下的可靠性和安全性。
湘钢炼铁生产虚拟仿真实训系统用户手册
文档密级：普通文档状态：[ ] 草案 [√]正式发布 [ ]正在修订变更履历目录1.前言1.1.文档说明本文档将向您介绍用户如何对“湘钢炼铁生产虚拟仿真实训系统”进行操作。
在使用该系统的过程中如果您遇到任何疑问，请在本手册中查找相关的操作说明。
如果在说明中无法获得问题的解决，请及时与我们联系。
地址：山东省济南市高新区新泺大街物联网基地四楼电话：8网址：我们期待您在使用过程中给予我们更多的宝贵意见和建议!1.2.文档读者本手册适用于学习炼铁专业的管理员、任课教师和学生，阅读本手册前要有对冶金专业的相关基础知识。
1.3.术语定义无。
2.系统概述2.1.操作系统本程序可在windows 7及其兼容操作系统下运行。
2.2.软件环境◆系统已安装TCP/IP协议◆系统已安装MYSQL客户端2.3.程序软件组成◆炼铁服务器◆炼铁控制界面◆炼铁虚拟界面2.4.程序运行◆确保数据库已经启动，并连接了网络。
◆确保电脑能够连接网络并正常访问数据库。
2.5.系统的启动◆第一，连接炼铁硬件加密狗，启动加密狗服务器，显示“炼铁加密狗读取成功！”，即启动加密狗服务器成功。
◆第二，启动主服务器，查看炼铁数据库的连接情况，如果连接成功双击管理系统启动管理程序。
◆第三，在管理程序的登录界面中输入炼铁普通用户的工号和密码，登录系统。
◆第四，在湘钢冶金生产虚拟仿真实训系统主界面，双击进入炼铁仿真系统系统，选择“炼铁生产”模块，进入炼铁系统。
在弹出的“个人练习”对话框中，选择一条计划，点击【开始】按钮进行考核。
3.软件概述炼铁系统包括控制界面、虚拟界面、炼铁服务器。
4.系统安装与卸载4.1.系统要求服务端：中高档服务器中央处理器CPU主频：3000MHZ以上内存：最小4GB硬盘：最小500G（方便存储资源）网卡：100MB以上网卡操作系统：WINDOWS2003 支持 Framework 以上数据库：MySQL显示器：19寸液晶管理软件：可提供杀毒服务虚拟服务器端：普通PC机CPU：i5 主频以上硬盘：100GB以上内存：4G显卡：独立显卡 1GB以上显存网卡：100MB以上网卡显示器：19寸液晶操作系统：WINDOWS XP/7中文版及以上，MySQL配置环境控制端、虚拟端：普通PC机CPU：i3 主频以上硬盘：100GB以上内存：2G显卡：独立显卡 1GB以上显存网卡：100MB以上网卡显示器：19寸液晶操作系统：WINDOWS XP/7中文版及以上，MySQL配置环境4.2.系统安装与卸载4.2.1.安装过程4.2.2.系统卸载5.系统操作5.1.控制5.1.1.整体说明◆整个炼铁项目都统一在湘钢模板界面中实现。
计算机模拟在材料中的应用
（学弟学妹福利，武科大，考试论文）（深藏功与名）计算机模拟在材料中的应用（武汉科技大学材料与冶金学院，湖北武汉，430081）摘要：计算机模拟技术在材料设计领域中应用日益广泛，综述了计算机模拟在材料中的应用，介绍了材料科学中计算机模拟技术的意义、模拟方法与层次以及无机非金属材料研究的主要模拟技术，并综述了在金属、晶体和纳米材料3方面的应用。
关键词：计算机模拟模拟方法与层次应用The applicati on of computer simulati on in materialsWu Xiuro ng（School of material and metallurgy, Wuhan university of science and technology Wuhan Hubei,430081）Abstract: Computer simulation technology is widely applied in the field of material design, theapplication of computer simulation in materials are reviewed in this paper, the significance of computer simulation technology in the materials science are introduced, the simulation method and hierarchical inorganic non-metallic materials research and the main simulation technology, and in the metal, crystal, and nano materials are reviewed in this paper three aspects of the application.Key words: computer simulation, Simulation and level, application刖言随着材料科学研究的不断深入和应用的日益广泛，使材料科学在工业生产中占有越来越重要的地位，对国民经济也起到了举足轻重的作用；使材料科学研究不仅在传统材料应用方面有明显进步，而且在新材料研究方面也有巨大进展。
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冶金过程计算机模拟及应用
Computer Simulation on Metallurgy Process and Application
课程编号：07371210
学分：1.5
学时：24 （其中：讲课学时：24 实验学时：0 上机学时：0）
先修课程：钢铁冶金学、计算机应用基础、传输原理
适用专业：冶金工程
教材：《冶金过程数值模拟分析技术的应用》，萧泽强，冶金工业出版社，2006 开课学院：材料科学与工程学院
一、课程的性质与任务：
《冶金过程计算机模拟及应用》是冶金工程专业重要的专业课，它建立在钢铁冶金学、离散数学、计算机技术、传输原理等课程知识的基础上，将计算机应用到实际冶金过程中进行模拟控制，以期实现过程优化和自动化，是冶金学乃至整个材料加工工程的发展方向。
《冶金过程计算机模拟及应用》课程的基本任务是：
1．掌握针对冶金过程建立数学模型的一般方法和材料科学研究中常用的数值分析方法；
2．学习材料科学研究中主要物理场的数值模拟方法，对过程进行计算机模拟。
二、课程的基本内容及要求：
第一章、绪论
1．教学内容
（1）本课程的性质、研究对象与方法、目的、任务；
（2）计算机用于冶金过程的模拟、过程的优化与自动控制；
（3）计算机网络在冶金过程中的应用
2．学习绪论的基本要求
（1）了解冶金过程计算机应用的现状与发展趋势；
（2）计算机在未来的冶金领域乃至整个材料加工领域应用的重要。
第二章、数学模型
1．教学内容
（1）数学模型基础基本概念、模型的分类和作用
（2）建立数学模型的一般步骤和原则
（3）常用的数学建模方法理论分析法、模拟方法、类比分析法、数据分析法2．基本要求
（1）掌握针对冶金过程建立数学模型的方法。
3．重难点
（1）重点是冶金过程建立数学模型的方法。
（2）难点是数学模型分析和比较。
第三章、常用的数值分析方法
1．教学内容
(1)有限差分法；
(2)差分方程的建立；
(3)求解方法计算误差分析；
(4)有限元法。
2．基本要求
（1）掌握有限差分法和有限元法的概念、基本理论和结构
（2）了解优秀有限元软件ANSYS的简单使用。
3．重难点
（1）重点是有限差分方程的建立。
（2）难点是有限元离散化方法。
第四章、主要物理场的数值模拟
1．教学内容
（1）温度场的数值模拟，导热方程、初始条件与边界条件、平面温度场的有限差分求解
（2）应力场计算，弹性力学的基础、弹性问题分析
（3）浓度场计算，扩散控制方程、数值解法
2．基本要求
（1）了解冶金过程中出现的主要物理场的计算方法。
第五章、典型冶金过程模型及应用
1．教学内容
（1）典型冶金过程模型及应用
2．基本要求
（2）了解计算机模拟在冶金和材料加工中的应用。
3．重难点
（1）重点是冶金过程模型应用的可靠性分析。
（2）难点是冶金过程模型的综合运用。
四、大纲说明
1. 本课程采用多媒体教学。
2.每次课后布置1-2题作业，占成绩考核的20%。
另外布置一些思考题,供学生选做，以便深入理解教学内容。
五、参考书目：
1、《传输原理与冶金过程计算机模拟》；李敬生；陕西科学技术出版社，1997
2、《计算机模拟技术》；傅廷亮；中国科技大学出版社，2001
制定人：王宏明审定人：批准人：
2013年4月18日
课程简介
课程编码：07371210
课程名称：冶金过程计算机模拟及应用
英文名称：Computer Simulation on Metallurgy Process and Application
学分：1.5
学时：24 （其中：讲课学时：24 实验学时：0 上机学时：0 ）
课程内容：
《冶金过程计算机模拟及应用》是冶金工程专业较为重要的专业课，它是将计算机应用到实际冶金过程中进行模拟控制，以期实现过程优化和自动化。
课程主要内容介绍冶金过程建立数学模型的一般方法和材料科学研究中常用的数值分析方法；材料科学研究中主要物理场的数值模拟方法并对过程进行计算机模拟等。
选课对象：冶金工程
先修课程：钢铁冶金学、计算机应用基础、传输原理
教材：《冶金过程数值模拟分析技术的应用》，萧泽强，冶金工业出版社，2006。