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
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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。