鋼包行為及鋼水溫優(yōu)化控制演示文稿

鋼包行為及鋼水溫度優(yōu)化控制演示文稿第一頁(yè)，共九十六頁(yè)。優(yōu)選鋼包行為及鋼水溫度優(yōu)化控制第二頁(yè)，共九十六頁(yè)。問(wèn)題的提出

高爐-轉(zhuǎn)爐之間----鐵水包或者魚(yú)雷罐車(chē)轉(zhuǎn)爐和連鑄之間----鋼包連鑄和軋鋼機(jī)之間----鑄坯第三頁(yè)，共九十六頁(yè)。問(wèn)題的提出LD2LD1LD3RH1RH2CAS1CAS2B1B2B3CC2CC1第四頁(yè)，共九十六頁(yè)。問(wèn)題的提出第五頁(yè)，共九十六頁(yè)。內(nèi)容

鋼包在鋼鐵制造流程中的作用鋼包熱狀態(tài)研究鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠物流調(diào)控鋼包行為研究與應(yīng)用的典型實(shí)例第六頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包在鋼鐵制造流程中的作用

鋼水容器（強(qiáng)度，耐材，保溫性，容量，工藝適應(yīng)性）冶金反應(yīng)器（合理結(jié)構(gòu)，適應(yīng)性）物流載體（合理周轉(zhuǎn)時(shí)間）第七頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包熱狀態(tài)研究

實(shí)測(cè)研究數(shù)值模擬傳熱反問(wèn)題研究及其應(yīng)用第八頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包熱狀態(tài)研究第九頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包熱狀態(tài)研究第十頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包熱狀態(tài)研究第十一頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包熱狀態(tài)研究鋼包烘烤預(yù)熱階段（0－1）出鋼等待階段（1－2）出鋼裝鋼階段（2－3）靜置轉(zhuǎn)運(yùn)階段（3－4）精煉階段（4－5）連鑄/模鑄澆注階段（5－6）第十二頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（鋼包烘烤預(yù)熱階段）第十三頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（鋼包烘烤預(yù)熱階段）能量平衡方程為：

Q燃＝q氣－iFi

式中，Q燃：燃料燃燒供熱量（J/小時(shí)）

q氣－i:燃燒產(chǎn)物向包蓋、包壁和包底的熱通量（J/m2·h）

i=V:表示包底；

i=T:表示包蓋；

i=B:表示包壁；

Fi: 包底、蓋、壁面積（m2)。第十四頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（鋼包烘烤預(yù)熱階段）高溫?zé)煔鈱?duì)鋼包壁、包底和包蓋的耐火材料層的傳熱、應(yīng)考慮氣體輻射和對(duì)流傳熱，這樣，熱流q氣-i為：

qi=Fi{[T氣4-Ti4]+氣－i(T氣-Ti)}

式中，： 輻射常數(shù)，＝5.67×10-8w/m2·K

i： 鋼包內(nèi)表面黑度

Fi： 傳熱面積,m2A： 鋼包內(nèi)表面吸收率

氣： 燃燒氣體黑度，T氣

>>Ti時(shí)，氣＝Ai

氣－i：燃燒氣體與鋼包表面的對(duì)流傳熱系數(shù)，w/m2·KTi： 包內(nèi)表面溫度（K）

T氣： 燃燒煙氣溫度（K）欲求包壁的溫度分布，需求解熱傳導(dǎo)方程。包側(cè)壁看作無(wú)限長(zhǎng)園筒，只有徑向熱流，包底和包蓋看作無(wú)限大平板，只存在軸向熱流。第十五頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（鋼包烘烤預(yù)熱階段）

包壁的熱傳導(dǎo)方程為：

r壁內(nèi)

rr壁外，0<

1

初始條件：=0T壁＝T室溫邊界條件：10r=r壁內(nèi)，q=q

氣-i(i=B)r=r壁外，q=

壁－環(huán)（T壁外－T環(huán)）包底的熱傳導(dǎo)方程為：

z底內(nèi)zz底外，10

初始條件：=0T底＝T室溫邊界條件：10 z=z底內(nèi)，q=q氣－I(i=V）

z=z底外

q=

底－環(huán)（T底外－T環(huán)） 包蓋的熱傳導(dǎo)方程為：

z底內(nèi)zz底外，10

初始條件：=0T蓋＝T室溫邊界條件：10 z＝z蓋內(nèi)，q=q氣－i（i=T）

z＝z蓋外

q=

蓋－環(huán)（T蓋外－T環(huán)） 包壁、包底、包蓋的熱傳導(dǎo)差分方程，采用顯式差分格式。第十六頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（出鋼等待階段）鋼包壁、包底內(nèi)部的溫度分布及隨時(shí)間的變化可用前面類(lèi)似的熱傳導(dǎo)方程進(jìn)行計(jì)算,只是內(nèi)表面處的邊界條件不同.

包壁:21時(shí)，r=r壁內(nèi)，q=q’氣－i,i=B

包底:21時(shí)，z=z底內(nèi)，q=q’氣－i,i=V

另外,初始條件由烘烤終了的包襯狀態(tài)確定,即

＝1時(shí)，T壁＝T壁(r);T底＝T底(z)

第十七頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（出鋼裝鋼階段）第十八頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（出鋼裝鋼階段）假設(shè):鋼包錐度忽略,包壁看作無(wú)限長(zhǎng)圓筒,包底為無(wú)限大平板;鋼流攪動(dòng)鋼水,使包內(nèi)鋼水均勻,且不存在爐渣的影響;由于出鋼時(shí)間相對(duì)比較短,自由表面直接對(duì)外傳熱,暫時(shí)尚未浸入鋼水的側(cè)壁傳熱不予考慮。第十九頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（出鋼裝鋼階段）

鋼水與包壁及包底耐火材料之間的傳熱可由求解熱傳導(dǎo)方程獲得。包壁熱傳導(dǎo)方程如前所示。邊界條件為:32時(shí)，

r=r壁內(nèi)，q=鋼－壁(T鋼()-T壁內(nèi))r=r壁外，q=壁－環(huán)(T壁外-Tf)

初始條件:=2時(shí)，T壁＝T壁(r)

包底熱傳導(dǎo)方程如前所示。邊界條件為：32時(shí)，

z=z底內(nèi)，q=鋼－底(T鋼()-T底內(nèi))z=z底外，q=底－環(huán)(T底外-Tf)

初始條件:=2時(shí)，T底＝T底(z)上述初始條件由空包運(yùn)至出鋼處的狀態(tài)確定。第二十頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（出鋼裝鋼階段）假定:轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中,鋼水溫度恒定;出鋼口流出質(zhì)量流量恒定;鋼水入包符合自由落體規(guī)律;鋼流為圓形斷面。取鋼流微元控制體,由能量平衡原理有:[微元體向外傳熱量]=[向環(huán)境輻射傳熱]+[向環(huán)境對(duì)流傳熱],即:

r02v鋼Cp鋼(-dT鋼)=2r0dy[鋼(T鋼4-T環(huán)4)+鋼－環(huán)(T鋼-T環(huán))] 式中,r0:

鋼流斷面半徑;v: 鋼流速度；

鋼:

鋼水密度；

Cp鋼:

鋼水比熱;T鋼:

鋼流溫度;dy: 微元體高度;

鋼:

鋼水黑度系數(shù);

鋼－環(huán):

鋼水對(duì)外對(duì)流換熱系數(shù)；

T環(huán):

周?chē)h(huán)境溫度。將上式整理得:第二十一頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（出鋼裝鋼階段）鋼水進(jìn)入鋼包后的能量平衡為：M鋼()Cp鋼(dT鋼/d)=Cp鋼r02v進(jìn)包

鋼[T進(jìn)包－T鋼()]+q底內(nèi)()*A底＋q壁內(nèi)()*A壁()+q自由面()*A自由面

式中,M鋼()： 包內(nèi)鋼水質(zhì)量;v進(jìn)包： 鋼水進(jìn)入鋼包液面的速度;T進(jìn)包： 鋼水進(jìn)入鋼包液面的溫度;T鋼()： 任一時(shí)刻包內(nèi)鋼水溫度;q底內(nèi)()： 鋼水通過(guò)包底的傳熱流量;q壁內(nèi)()： 鋼水通過(guò)包壁的傳熱流量;A底： 包底面積;A壁()： 鋼水與包側(cè)壁接觸面積,它隨時(shí)間變化;q自由面()： 自由表面向外傳熱流量，

q自由面()＝－渣[T鋼()4-T環(huán)4]+渣－環(huán)(T鋼()-T環(huán))] A自由面: 自由表面面積,A自由面＝A底這樣,由上式即求得包內(nèi)鋼水在出鋼過(guò)程中的溫度變化。方程的求解可用歐拉方法。在出鋼過(guò)程中,由于脫氧和合金化操作要加入部分鐵合金,影響鋼水溫度變化，按經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算。第二十二頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（靜置轉(zhuǎn)運(yùn)階段）第二十三頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（靜置轉(zhuǎn)運(yùn)階段）出鋼完畢,鋼水將運(yùn)送到精煉站,其間存在一個(gè)靜置傳運(yùn)階段。此刻爐渣上浮至鋼水表面形成渣層,為保溫,還要在渣面加碳化稻殼作為保溫劑,一般不加蓋。鋼水通過(guò)包壁、包底、渣層向外傳熱。如圖所示，包內(nèi)鋼水能量平衡為：

M鋼

Cp鋼(dT鋼/d)=q底內(nèi)()*A底＋q壁內(nèi)()*A壁+q渣層()*A渣層

由上式即可求得靜置階段鋼水隨時(shí)間的變化，其中，q壁內(nèi)()、q底內(nèi)()、q渣層()均可求解相應(yīng)的熱傳導(dǎo)方程獲得。包壁熱傳導(dǎo)方程同前。邊界條件為：43時(shí)，

r=r內(nèi)壁，

r=r外壁，q=壁－環(huán)(T外壁-T環(huán))

初始條件為：=3時(shí),T壁＝T外壁(r),T鋼水＝T鋼水(3)包底熱傳導(dǎo)方程同(5.5)。邊界條件：43時(shí)，

z=z內(nèi)壁，T底內(nèi)＝T鋼()底

z=z外壁，q=底－環(huán)(T底外-T環(huán))初始條件：=3時(shí),T底＝T底外(z),T鋼水＝T鋼水(3)

在此需要說(shuō)明的是，鋼水在靜置狀態(tài)下，包內(nèi)存在鋼水溫度分層現(xiàn)象，在確定邊界條件時(shí)，應(yīng)考慮鋼水沿鋼包高度方向的溫度變化。第二十四頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（靜置轉(zhuǎn)運(yùn)階段）在實(shí)際情況下，鋼水自由表面上覆蓋的渣層上方存在一個(gè)自由空間，自由面與其上方鋼包側(cè)壁、環(huán)境之間有輻射換熱。但一般來(lái)講，裝滿(mǎn)鋼水時(shí)，此自由空間很小，故在此不考慮這部分輻射換熱，只考慮渣面對(duì)環(huán)境的輻射傳熱，這樣，熱傳導(dǎo)方程和包蓋的熱傳導(dǎo)方程與前述相同。邊界條件：43，時(shí)，

z=z渣內(nèi)，T渣＝T鋼()渣內(nèi)

z=z渣外，q=q渣外－環(huán)

(5.19)初始條件：=3時(shí),T渣＝T鋼水(3)第二十五頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（鋼水精煉階段）第二十六頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（鋼水精煉階段）鋼水精煉方式較多，以寶鋼煉鋼廠為例，選擇下述方式：（a）鋼包在線吹A(chǔ)r

（b）CAS/CAS-OB

（c）RH/RH-OB

（d）KIP

無(wú)論哪一種精煉方式，開(kāi)始精煉處理時(shí)，先底吹A(chǔ)r，并加入少量合金調(diào)整成分，CAS-OB與RH-OB處理時(shí)，還可吹O2提溫，此時(shí)鋼水的溫降為：

T＝T熔＋(dT鋼/d)＋T吹A(chǔ)r＋TOB＋T合金

(5.20)

T熔: 開(kāi)始吹A(chǔ)r時(shí)，表面渣熔化溫降；

(dT鋼/d): 處理過(guò)程中通過(guò)包壁、底、自由面散熱溫降；

T吹A(chǔ)r: 吹入Ar導(dǎo)致的溫降;

TOB: OB處理溫升；

T合金: 加入合金導(dǎo)致溫降，其中T熔、T吹A(chǔ)r、TOB、T合金可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定或由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)式計(jì)算。

第二十七頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（鋼水精煉階段）處理期間的熱平衡式為：

dT鋼/d=(1/M鋼Cp鋼)[q壁內(nèi)*A壁+q底內(nèi)*A底+Q表] (5.21)

其時(shí)間范圍為:4~5q壁內(nèi)、q底可依據(jù)式（5.17）（5.18）計(jì)算。Q表依據(jù)精煉方式不同而有所變化。吹A(chǔ)r時(shí)：

Q表＝－{裸[T鋼()-T環(huán)]＋鋼[T鋼()4-T環(huán)4]}A裸

-{渣[T渣()-T環(huán)]＋渣[T渣()4-T環(huán)4]}A渣CAS或RH時(shí)：

Q表＝-{渣[T渣()-T環(huán)]＋渣[T渣()4-T環(huán)4]}A渣

(5.22)（5.22）式中有關(guān)參數(shù)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行修正。實(shí)際生產(chǎn)中，若需多次處理時(shí)，其傳熱機(jī)理是相同的。第二十八頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（連鑄階段）第二十九頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（連鑄階段）鋼包水口開(kāi)啟，從時(shí)刻6開(kāi)澆。澆鑄過(guò)程中，鋼包中的鋼水逐漸減少，自由表面緩慢下降。一般情況下，鋼包是加蓋的。此過(guò)程可看成轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)鋼包盛鋼的逆過(guò)程。這樣鋼包內(nèi)鋼水的熱量平衡式為：

M鋼()Cp鋼(dT鋼/d)=q底內(nèi)()*A底＋q壁內(nèi)()*A壁()+q蓋()*A蓋＋m澆Cp鋼T鋼()

式中，m澆為鋼水質(zhì)量流量，

m澆＝v拉坯×流數(shù)×鑄坯截面積×

鋼()q底()，q壁()，q蓋()均由熱傳導(dǎo)方程求解，因?yàn)殇撍杂杀砻嫦陆担冻龅膫?cè)壁、自由表面與包蓋內(nèi)表面形成的封閉空間不斷擴(kuò)大，包蓋內(nèi)表面接收到的輻射傳熱量不斷變化；另外，接觸鋼水的側(cè)壁包襯沿高度方向的溫度也是不同的，為計(jì)算這個(gè)階段的包壁通過(guò)的熱流的相應(yīng)溫度分布，應(yīng)將鋼包內(nèi)高度分為n個(gè)小垂直段求解，每一個(gè)垂直段內(nèi)表面溫度由其中點(diǎn)溫度表示，圖5.25。為計(jì)算空腔中的輻射角系數(shù)。將鋼包內(nèi)腔進(jìn)一步幾何簡(jiǎn)化為圖5.26所示的園筒。內(nèi)筒半徑為r0，空徑總高度為h，將其沿高度方向分為n段，每段長(zhǎng)度I=h/n。第三十頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（連鑄階段）為計(jì)算空腔中的輻射角系數(shù)。將鋼包內(nèi)腔進(jìn)一步幾何簡(jiǎn)化為圖5.26所示的園筒。內(nèi)筒半徑為r0，空徑總高度為h，將其沿高度方向分為n段，每段長(zhǎng)度I=h/n。根據(jù)輻射角系數(shù)，即可計(jì)算自由空間內(nèi)的輻射換熱。假定該空間的熱量交換只有輻射方式的同時(shí)還需假設(shè)：輻射空間的氣體透明；構(gòu)成自由腔體的表面為灰體；各表面為等溫面；包蓋和包底自身只有軸向熱流；包壁內(nèi)只有徑向熱流。每一個(gè)面的投射輻射密度為：

Gi=Jkik (5.31)

即G1＝J111+J212+J313G2＝J121+J222+J323

G3＝J131+J232+J333第三十一頁(yè)，共九十六頁(yè)。數(shù)值模擬（連鑄階段）每一個(gè)面的自輻射為：

Ei=iTis4 (5.32)即E1=1T1s4E2=2T2s4E3=3T3s4每一個(gè)面的有效輻射為：

Ji=Ei-(1-i)Gi (5.33)即J1=E1-(1-1)G1

J2=E2-(1-2)G2

J3=E3-(1-3)G3將(5.31)、(5.32)代入(5.33)式得：

Ji＝iTis4－(1-i)Jkik (5.34)解此方程即可求出Ji，相應(yīng)地可求出qi,作為計(jì)算過(guò)程中的邊界條件。第三十二頁(yè)，共九十六頁(yè)。求解求解即解鋼包的不穩(wěn)態(tài)傳導(dǎo)傳熱問(wèn)題。計(jì)算過(guò)程中，從鋼包烘烤開(kāi)始至連鑄結(jié)束整個(gè)周期中依次求解。由于溫度的變化范圍較大，計(jì)算時(shí)考慮各類(lèi)耐材的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容隨溫度的變化。為將來(lái)使用方便，將每階段的計(jì)算程序視為單獨(dú)的模塊進(jìn)行調(diào)試、計(jì)算，每階段計(jì)算結(jié)果作為下階段的初始條件，各階段的邊界條件視相應(yīng)的具體情況而定。第三十三頁(yè)，共九十六頁(yè)。有限差分第三十四頁(yè)，共九十六頁(yè)。有限差分包壁內(nèi)部節(jié)點(diǎn)差分方程推導(dǎo):[進(jìn)入微元體的熱量]－[離開(kāi)微元體的熱量]＝[微元體內(nèi)熱量蓄積]

進(jìn)入微元體熱量：

離開(kāi)微元體熱量：

熱量積蓄：

代入熱平衡式整理得：

其中，

；

；

第三十五頁(yè)，共九十六頁(yè)。有限差分包壁內(nèi)表面節(jié)點(diǎn)差分方程：

其中,

第三十六頁(yè)，共九十六頁(yè)。有限差分包壁內(nèi)界面節(jié)點(diǎn)差分方程：

第三十七頁(yè)，共九十六頁(yè)。有限差分包壁外表面節(jié)點(diǎn)差分方程：

其中

第三十八頁(yè)，共九十六頁(yè)。有限差分包底內(nèi)部同種耐材內(nèi)節(jié)點(diǎn)差分方程：

其中，

第三十九頁(yè)，共九十六頁(yè)。有限差分包底內(nèi)表面節(jié)點(diǎn)差分方程：

其中，

第四十頁(yè)，共九十六頁(yè)。有限差分包底耐材內(nèi)部?jī)?nèi)界面節(jié)點(diǎn)差分方程：

第四十一頁(yè)，共九十六頁(yè)。有限差分包底外表面節(jié)點(diǎn)差分方程：

其中

第四十二頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題研究

前面所討論的鋼包傳熱問(wèn)題都是在研究對(duì)象的幾何形狀、熱物性參數(shù)、初始條件和邊界條件已知的情況下，求解其內(nèi)部的溫度分布以及與其相關(guān)的鋼水溫度變化的。實(shí)際情況下，計(jì)算中所用到的已知條件，如對(duì)流換熱系數(shù)等卻是近似計(jì)算得到的，計(jì)算的誤差較大且不容易預(yù)知，而基于上述求解的未知量中，有些較容易測(cè)出。引發(fā)出能否從反面來(lái)思考問(wèn)題，即以實(shí)驗(yàn)手段測(cè)得部分未知量后再通過(guò)某種方法，較準(zhǔn)確得計(jì)算出一些邊界條件中用到的有關(guān)參數(shù)，再按傳統(tǒng)的方法求解。這就是傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題。這一問(wèn)題的提出在實(shí)際過(guò)程中的應(yīng)用價(jià)值較大，航天、電力等領(lǐng)域已經(jīng)比較成功地使用傳熱反問(wèn)題解決了很多難題。對(duì)于冶金過(guò)程，意義也是重大的。僅對(duì)鋼包而言，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中的鋼包總能夠測(cè)得部分希望獲得的參數(shù)，如鋼包包壁表面溫度、包襯內(nèi)部某些點(diǎn)的溫度等，通過(guò)不斷測(cè)量的數(shù)據(jù)修正模型的邊界條件，使運(yùn)算結(jié)果接近實(shí)際情況。它為數(shù)學(xué)模型計(jì)算的準(zhǔn)確性提供依據(jù)，也為數(shù)學(xué)模型的在線應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。第四十三頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題研究

求解傳熱反問(wèn)題比求解正問(wèn)題困難，原因在于：反問(wèn)題的求解結(jié)果對(duì)內(nèi)點(diǎn)的溫度測(cè)量誤差極其敏感；導(dǎo)熱是一種擴(kuò)散過(guò)程，內(nèi)點(diǎn)對(duì)邊界上的溫度或熱流變化的響應(yīng)是經(jīng)過(guò)衰減的，在時(shí)間上也有滯后。第四十四頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題研究

鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題描述

在傳熱的正問(wèn)題中,鋼包包壁內(nèi)表面的熱流或傳熱系數(shù)是作為邊界條件提出的,與其它控制方程聯(lián)立求解后,才得出鋼包包襯的溫度分布,再經(jīng)實(shí)際測(cè)量加以修正,按鋼包對(duì)鋼水溫度的影響規(guī)律,最終求出鋼水的過(guò)程溫度變化;而反問(wèn)題則是通過(guò)某一點(diǎn)或多點(diǎn)測(cè)量，來(lái)確定包襯內(nèi)表面熱流q（）或傳熱系數(shù),再按正問(wèn)題方法求解,得出的q（）或傳熱系數(shù)比經(jīng)驗(yàn)估算值更逼近實(shí)際情況,結(jié)果也更實(shí)用。鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題描述示意見(jiàn)下圖。

具體操作是在鋼包距中心線r1深處埋入熱電偶，在不同時(shí)刻i。測(cè)得溫度Yi,并假設(shè)：包襯為大園筒，只存在徑向?qū)?；包底為大平板，只存在軸向?qū)?。第四十五?yè)，共九十六頁(yè)。鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題研究第四十六頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題研究第四十七頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題研究

其中， T： 包壁耐材內(nèi)部溫度；

： 耐材密度；

Cp： 耐材熱容；

： 耐材導(dǎo)熱系數(shù)；

T(r,0):時(shí)刻0時(shí)的包壁耐材內(nèi)部溫度；

T0： 初始包壁溫度；

R外： 鋼包外殼內(nèi)徑；

R內(nèi)： 鋼包耐材內(nèi)徑；

外壁－環(huán)：鋼包外壁與環(huán)境的對(duì)流換熱系數(shù)；

T壁外： 鋼包包殼外壁溫度；

T環(huán)： 外壁處環(huán)境溫度；

T(ri,i)：鋼包包壁內(nèi)r=ri處在i時(shí)刻的溫度；

Yi： T(r1,Ti)的實(shí)測(cè)值。通過(guò)求解上述模型即可得出與Yi對(duì)應(yīng)的q()值。傳熱反問(wèn)題研究中的測(cè)溫，因測(cè)量有誤差，熱擴(kuò)散過(guò)程具有阻尼效應(yīng)和滯后效應(yīng)，會(huì)影響內(nèi)表面熱流密度的誤差確定，為此測(cè)溫點(diǎn)設(shè)置在內(nèi)表面一定距離處，即r1既不能太大，也不能太小，太大會(huì)加大誤差，太小又會(huì)損壞測(cè)溫頭。為獲得更多的表面熱流隨時(shí)間的變化信息，還要考慮時(shí)間步長(zhǎng)的取值，以保證解的穩(wěn)定性和正確反映表面熱流變化。第四十八頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題研究第四十九頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包傳熱問(wèn)題的反問(wèn)題研究第五十頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包傳熱反問(wèn)題應(yīng)用第五十一頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包熱狀態(tài)研究第五十二頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠物流調(diào)控

鋼包在鋼鐵制造流程中的作用鋼包熱狀態(tài)研究鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠物流調(diào)控鋼包研究與應(yīng)用的典型實(shí)例第五十三頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠物流調(diào)控

鋼包的新含義－－鋼鐵制造流程的物流載體鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠時(shí)間調(diào)控鋼包周轉(zhuǎn)與鋼水溫度調(diào)控循環(huán)鋼包個(gè)數(shù)的確定及其意義第五十四頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠物流調(diào)控第五十五頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠物流調(diào)控第五十六頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠物流調(diào)控第五十七頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠物流調(diào)控1、時(shí)間計(jì)算法2、周期匹配計(jì)算法第五十八頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包周轉(zhuǎn)與鋼廠物流調(diào)控鋼包周轉(zhuǎn)個(gè)數(shù)、班澆鑄爐數(shù)和鋼包周轉(zhuǎn)周期關(guān)系表第五十九頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包行為研究與應(yīng)用的典型實(shí)例BritishSteel

鋼包智能管理系統(tǒng)第六十頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包行為研究與應(yīng)用的典型實(shí)例BritishSteelOnlineLadleThermalTrackingModelOnlineSteelTemperatureFlight-PathModel第六十一頁(yè)，共九十六頁(yè)。第六十二頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包行為研究與應(yīng)用的典型實(shí)例BritishSteelOnlineLadleThermalTrackingModelOnlineSteelTemperatureFlight-PathModel第六十三頁(yè)，共九十六頁(yè)。第六十四頁(yè)，共九十六頁(yè)。第六十五頁(yè)，共九十六頁(yè)。第六十六頁(yè)，共九十六頁(yè)。第六十七頁(yè)，共九十六頁(yè)。第六十八頁(yè)，共九十六頁(yè)。第六十九頁(yè)，共九十六頁(yè)。第七十頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包智能管理系統(tǒng)

鋼包是盛納、運(yùn)輸鋼水并進(jìn)行相應(yīng)二次冶金的容器，與鋼水過(guò)程溫度的控制和管理有著密切的關(guān)系；鋼包缺乏有效的定位和稱(chēng)量裝置，導(dǎo)致鋼包調(diào)度混亂和物料計(jì)算不準(zhǔn)；鋼包熱狀態(tài)過(guò)程難以與鋼包周轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)際結(jié)合，未能形成真正實(shí)際應(yīng)用的鋼水溫度預(yù)定系統(tǒng)和鋼包壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)；鋼包的優(yōu)化調(diào)度對(duì)于節(jié)能降耗、提高產(chǎn)能具有重要意義。第七十一頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包智能管理系統(tǒng)第七十二頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包智能管理系統(tǒng)

美國(guó)的惠林-匹茲堡公司俄亥俄鋼廠的計(jì)算機(jī)鋼包跟蹤系統(tǒng)鋼包號(hào)是在轉(zhuǎn)爐操作臺(tái)手工錄入的，其他數(shù)據(jù)根據(jù)爐次號(hào)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤采集?；阡摪櫕@得的歷史數(shù)據(jù)，分析了各個(gè)操作變量對(duì)耐火材料性能的影響，包括：轉(zhuǎn)爐出鋼溫度、鋼包溫度、鋼水接觸時(shí)間、鋼包加熱次數(shù)、鋼包脫硫次數(shù)和吹氬攪拌時(shí)間。其中，對(duì)鋼包使用壽命影響最大的變量是平均吹氬攪拌時(shí)間和鋼包脫硫次數(shù)。最后，基于這些分析結(jié)果開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單的鋼包壽命預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

缺點(diǎn)是：沒(méi)有實(shí)現(xiàn)鋼包的定位和有效跟蹤。第七十三頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包智能管理系統(tǒng)福建三鋼閩光股份公司的天車(chē)鋼水自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)系統(tǒng)硬件的實(shí)現(xiàn)方法是根據(jù)對(duì)天車(chē)監(jiān)控精度的要求，沿天車(chē)軌道按照一定間隔（1米或2米）埋設(shè)了電子標(biāo)簽；同時(shí)在轉(zhuǎn)爐和連鑄機(jī)等關(guān)鍵點(diǎn)埋設(shè)了三塊電子標(biāo)簽，保證有足夠定位范圍，在天車(chē)上對(duì)應(yīng)的位置安裝車(chē)載讀寫(xiě)器，所有埋設(shè)的電子標(biāo)簽都存儲(chǔ)有互補(bǔ)重復(fù)的地址編碼，當(dāng)天車(chē)途徑或到達(dá)所埋設(shè)的電子標(biāo)簽位置時(shí)，車(chē)載讀寫(xiě)器讀出該標(biāo)簽的地址編碼，并傳送給數(shù)據(jù)采集發(fā)射器，與智能稱(chēng)量顯示器的重量數(shù)據(jù)一同打包傳送給地面站。第七十四頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包智能管理系統(tǒng)

福建三鋼閩光股份公司的天車(chē)鋼水自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)

缺點(diǎn)是：算法上比較復(fù)雜；定位精度不高；設(shè)備容易遭受電磁干擾。第七十五頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包智能管理系統(tǒng)

寶鋼不銹鋼公司的鋼包跟蹤和起重機(jī)調(diào)度系統(tǒng)寶鋼不銹鋼公司的鋼包跟蹤和起重機(jī)系統(tǒng)從生產(chǎn)計(jì)劃觸發(fā)，并和工藝路徑緊密結(jié)合，不但實(shí)現(xiàn)了鋼水、鋼包等重要物資的跟蹤和管理，還在某種程度上掌握著生產(chǎn)情況和物流動(dòng)態(tài)。該系統(tǒng)連接了整個(gè)煉鋼生產(chǎn)的各個(gè)工序，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都起到了不可替代的作用。第七十六頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包智能管理系統(tǒng)

寶鋼不銹鋼公司的鋼包跟蹤和起重機(jī)調(diào)度系統(tǒng)

第七十七頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包智能管理系統(tǒng)

建立鋼包周轉(zhuǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)跟蹤子系統(tǒng)，并根據(jù)鋼包的重量和位置信息構(gòu)建精確的物料跟蹤子系統(tǒng)，為單體工序的成本核算和配置計(jì)算提供精確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。更為重要的是，通過(guò)對(duì)鋼包周轉(zhuǎn)過(guò)程的熱狀態(tài)分析，建立鋼包爐襯壽命預(yù)測(cè)模型、鋼水溫度精確預(yù)定模型和鋼包選配工藝規(guī)則模型，實(shí)現(xiàn)鋼包調(diào)度的優(yōu)化控制。這種優(yōu)化控制會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。第七十八頁(yè)，共九十六頁(yè)。鋼包智能管理系統(tǒng)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第七十九頁(yè)，共九十六頁(yè)。LIMS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立行車(chē)和臺(tái)車(chē)定位、稱(chēng)量硬件系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集鋼包位置和重量等數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼包周轉(zhuǎn)過(guò)程的跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋼包的熱狀態(tài)管理；開(kāi)發(fā)鋼包周轉(zhuǎn)過(guò)程的鋼包爐襯壽命預(yù)測(cè)模型，結(jié)合行車(chē)和臺(tái)車(chē)的定位稱(chēng)量系統(tǒng)，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)鋼包爐襯的使用情況；鋼包智能管理系統(tǒng)第八十頁(yè)，共九十六頁(yè)。開(kāi)發(fā)鋼包周轉(zhuǎn)過(guò)程的鋼水溫度精確預(yù)定模型，結(jié)合行車(chē)和臺(tái)車(chē)的定位稱(chēng)量系統(tǒng)，實(shí)時(shí)指導(dǎo)出鋼溫度的終點(diǎn)控制；開(kāi)發(fā)鋼包周轉(zhuǎn)過(guò)程的鋼包選配工藝規(guī)則模型，結(jié)合行車(chē)和臺(tái)車(chē)的定位稱(chēng)量系統(tǒng)，實(shí)時(shí)指導(dǎo)鋼包調(diào)度的優(yōu)化控制；LIMS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼包智能管理系統(tǒng)第八十一頁(yè)，共九十六頁(yè)。開(kāi)發(fā)鋼包智能管理系統(tǒng)，包括鋼包跟蹤子系統(tǒng)、鋼包熱轉(zhuǎn)態(tài)子系統(tǒng)、鋼包爐襯精確預(yù)測(cè)子系統(tǒng)、鋼包選配工藝規(guī)則子系統(tǒng)、鋼水溫度精確預(yù)定子系統(tǒng)和鋼包調(diào)度優(yōu)化控制子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行。LIMS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼包智能管理系統(tǒng)第八十二頁(yè)，共九十六頁(yè)。行車(chē)和臺(tái)車(chē)的定位、稱(chēng)量技術(shù)；鋼包爐襯壽命預(yù)測(cè)模型；鋼水溫度精確預(yù)定模型；鋼包選配工藝規(guī)則模型；鋼包智能管理軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)；該技術(shù)是以上所有技術(shù)的軟件整合。LIMS的關(guān)鍵技術(shù)鋼包智能管理系統(tǒng)第八十三頁(yè)，共九十六頁(yè)。LIMS的關(guān)鍵技術(shù)行車(chē)和臺(tái)車(chē)的定位、稱(chēng)量技術(shù)；該系統(tǒng)包括：（1）臺(tái)車(chē)定位系統(tǒng)（2）稱(chēng)重系統(tǒng)（3）行車(chē)定位系統(tǒng)第八十四頁(yè)，共九十六頁(yè)。LIMS的關(guān)鍵技術(shù)行車(chē)和臺(tái)車(chē)的定位、稱(chēng)量技術(shù)；臺(tái)車(chē)定位系統(tǒng)：每臺(tái)臺(tái)