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