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第1章 数学模型的理论基础1

1.1 数学模型基本原理1

1.1.1 数学模型的定义与要素1

1.1.2 数学模型的分类2

1.1.3 数学模型的建立3

1.1.4 数学模型的意义4

1.2 数学模型的求解方法4

1.2.1 物流能流平衡数学模型的求解方法4

1.2.2 解析型数学模型的数值求解方法8

参考文献26

第2章 炼铁过程数学模型27

2.1 高炉炼铁工艺模型27

2.1.1 高炉炼铁工艺模型的建立方法及结构27

2.1.2 模型计算结果及分析33

2.1.3 小结37

2.2 Corex熔融还原炼铁工艺模型38

2.2.1 Corex熔融还原炼铁工艺整体静态模型39

2.2.2 Corex熔融还原熔化气化炉区域静态模型48

2.2.3 Corex熔融还原炼铁工艺评述66

2.3 Finex熔融还原炼铁工艺模型68

2.3.1 模型建立方法及结构69

2.3.2 模型计算结果及分析72

2.3.3 Finex熔融还原炼铁工艺评述80

2.4 HIsmelt熔融还原炼铁工艺模型81

2.4.1 模型建立方法及结构84

2.4.2 模型计算结果及分析87

2.4.3 HIsmelt熔融还原炼铁工艺评述96

2.5 COSRI熔融还原炼铁工艺模型97

2.5.1 COSRI熔融还原炼铁工艺简介97

2.5.2 COSRI熔融还原炼铁工艺模型建立方法及结构100

2.5.3 模型计算结果及分析101

2.5.4 COSRI熔融还原炼铁工艺评述110

2.6 移动填充床解析数学模型（Ⅰ）——竖炉生产直接还原铁过程的数值模拟111

2.6.1 模型的建立112

2.6.2 算例分析与讨论120

2.6.3 工艺参数讨论124

2.6.4 小结126

2.7 移动填充床解析数学模型（Ⅱ）——Corex预还原竖炉的数值模拟127

2.7.1 模型的建立127

2.7.2 算例分析与讨论134

2.7.3 小结138

2.8 固定填充床解析数学模型——碳基填充床煤气富氢改质数值模拟139

2.8.1 绪言139

2.8.2 模型的建立140

2.8.3 算例结果及讨论143

2.8.4 小结154

2.9 鼓泡流化床解析数学模型（Ⅰ）——流化床参数设计模型155

2.9.1 流化床内气固相流动155

2.9.2 流化床设计原理157

2.9.3 流化床参数计算158

2.9.4 流化床设计的整体策略170

2.9.5 设计模型的应用171

2.9.6 小结177

2.10 鼓泡流化床解析数学模型（Ⅱ）——流化床流场数值模拟178

2.10.1 计算流体力学在流化床领域的应用178

2.10.2 计算流体力学模拟的应用182

2.10.3 小结194

2.11 鼓泡流化床解析数学模型（Ⅲ）——流化床铁矿粉还原动力学模型194

2.11.1 动力学模型195

2.11.2 模型求解197

2.11.3 模型应用203

2.11.4 小结214

2.12 HIsmelt熔融还原炉流场及温度场数值模拟215

2.12.1 HIsmelt熔融还原工艺基本原理215

2.12.2 模型概述215

2.12.3 熔融还原炉下部熔池模型216

2.12.4 上部空间模型226

2.12.5 小结240

参考文献240

第3章 铁水喷粉预处理过程数学模型245

3.1 铁水喷粉预处理脱硫过程数学模型245

3.1.1 喷粉脱硫基本原理246

3.1.2 喷粉脱硫数学模型的建立246

3.1.3 模型计算结果及讨论259

3.1.4 模型计算结果与生产数据比较268

3.1.5 模型预测272

3.1.6 小结273

3.2 铁水喷粉预处理脱磷动力学模型274

3.2.1 脱磷模型274

3.2.2 脱硅模型279

3.2.3 脱碳反应速率模型281

3.2.4 顶渣量的计算282

3.2.5 模型计算方法282

3.2.6 反应模型的计算结果282

3.2.7 小结289

参考文献289

第4章 复吹转炉冶炼过程数学模型291

4.1 复吹转炉冶炼过程预测数学模型291

4.1.1 反应区域的动力学291

4.1.2 冶炼过程成分变化299

4.1.3 冶炼过程温度变化303

4.1.4 炉气组成与温度的计算305

4.1.5 模型关键参数的计算308

4.1.6 模型一般参数的确定313

4.1.7 数学模型求解步骤313

4.1.8 模型计算结果及分析313

4.1.9 小结325

4.2 基于炉气分析的转炉动态预测数学模型327

4.2.1 转炉炉气分析技术的概况327

4.2.2 炉气成分变化规律及分析329

4.2.3 基于炉气分析的转炉冶炼过程动态预测数学模型335

4.2.4 数学模型的计算结果及讨论348

4.2.5 小结369

参考文献370

第5章 精炼过程数学模型372

5.1 钢包炉内流动和混合过程的数值模拟372

5.1.1 吹气钢包精炼炉流动数学模型研究概述372

5.1.2 吹气钢包精炼炉混合程度的研究375

5.1.3 LF钢包炉流动和混合的数值模拟概况377

5.1.4 LF钢包炉三维数学模型的建立及其数值求解377

5.1.5 LF钢数值模拟结果讨论与分析393

5.1.6 小结402

5.2 CAS-OB-PI精炼过程数学模型403

5.2.1 CAS-OB-PI精炼工艺简介403

5.2.2 CAS-OB-PI精炼过程喷吹粉剂的配料计算模型404

5.2.3 CAS-OB-PI精炼过程温降预测模型408

5.2.4 CAS-OB-PI精炼脱硫过程数学模型416

5.2.5 精炼过程夹杂物生成与去除数学模型437

5.2.6 小结449

参考文献451

第6章 连铸过程数学模型453

6.1 连铸坯凝固传热的数值模拟453

6.1.1 连铸坯凝固传热概述453

6.1.2 铸坯凝固传热模型的建立457

6.1.3 传热模型的计算方法462

6.1.4 计算结果与分析478

6.1.5 小结488

6.2 超宽板坯结晶器流场与温度场的耦合数值模拟489

6.2.1 结晶器内钢液的流动和传热489

6.2.2 结晶器内流动与传热数学模型的建立491

6.2.3 计算结果与讨论496

6.2.4 小结540

6.3 旋流中间包数值模拟541

6.3.1 中间包冶金概述541

6.3.2 中间包结构对钢水流动状态及铸坯质量的影响542

6.3.3 旋流中间包设计原理544

6.3.4 旋流室内钢液和非金属夹杂物运动分析544

6.3.5 单流旋流中间包流场数值模拟548

6.3.6 单流旋流中间包内钢／渣界面行为的数值模拟561

6.3.7 双流旋流中间包非对称数值模拟570

6.3.8 小结574

6.4 板坯连铸结晶器内钢液吹氩过程的数学模拟575

6.4.1 结晶器内钢液吹氩对铸坯质量的影响575

6.4.2 结晶器内吹氩过程的研究进展576

6.4.3 单双循环流行为的数值模拟579

6.4.4 结晶器内气泡运动行为的数值模拟586

6.4.5 结晶器内气泡去除夹杂物行为的数值模拟595

6.4.6 小结603

参考文献604