全新冶金流程集成理论与方法殷瑞钰 著9787502471682

Author Biography
Foreword
Preface
Acknowledgments
1. Introduction
1.1 Dynamism
1.2 Structurity
1.3 Continuity
1.4 Embedding
1.5 Synergism
1.6 Functionalism
References
2. Concept and Theory of Dynamic Oraio
of the Manufacturing Process
2.1 Process System and Basic Concepts
2.1.1 Process Manufacturing Industry
2.1.2 Spatiotemporal Scales of the Processes
2.1.3 Processes and Manufacturing Process
2.2 Process Engineering and Manufacturing Process Engineering
2.2.1 Engineering and Engineering Science
2.2.2 Process Engineering
2.. Manufacturing Process Engineering
. Physical Essence of Dynamic Oraio of the Manufacturing
Process System
..1 Features of Manufacturing Process
..2 Essence and Functions of Steel Manufacturing Process
2.4 Oraio Process and Physical Levels of Dynamic
Process System
2.4.1 Physical Features of Dynamic Running of
Manufacturing Process
2.4.2 Three Kinds of Physical Systems
2.5 Evolution of Thermodynamics
2.5.1 From Thermomechanics to Thermodynamics
2.5.2 Classification of Thermodynamic System
2.5.3 Irreversibility
2.5.4 Processing Within Steady State--Near
Equilibrium Region
2.5.5 Linear Irreversible Process
2.6 Open System and Dissipative Structure
2.6.1 What Is the Dissipative Structure
2.6.2 Features of the Dissipative Structure
2.6.3 Formation Conditions of Dissipative Structure
2.6.4 Fluctuations, Nonlinear Interaction, and
Self-Organization in Engineering System
2.6.5 Critical Point and Critical Phenomenon
References
3. Basic Elements of Dynamic Oraio of the Steel
Manufacturing Process
3.1 "Flow" in the Manufacturing Processes--Mass Flow,
Energy Flow, Information Flow
3.2 Relationship Between Mass Flow and Energy Flow
3.3 Mass Flow/Energy Flow and Information Flow
3.4 "Network" of Manufacturing Process
3.4.1 What Is the "Network"
3.4.2 How to Study "Network"
3.5 "Program" of Manufacturing Process Running
3.6 Dissipation in Dynamic-Orderly Oraio System
3.6.1 "Flow" Patterns and Dissipation
3.6.2 Oraio Rhythm and Dissipation
3.6.3 Distribution of Procedures Functions and Dissipation
3.7 Forms and Connotation of Time Factors in Steel
Manufacturing Process
3.8 Contents and ObJectives for Dynamic Oraio of Steel
Manufacturing Process
3.8.1 Recognition Thinking Way
3.8.2 Research Contents of the Discipline
3.8.3 Strategic Objectives of Research
References
4. Characteristics and Analysis of the Dynamic
Oraio of Steel Manufacturing Process
4.1 Research Method of Dynamic Oraio Process
4.1.1 Evolution of Vision and Conception
4.1.2 Research Method of Process Engineering
4.2 Dynamic Oraio and Structure Optimization of
Process System
4.2.1 Process System and Structure
4.2.2 Connotations of Steel Plant Structure and the Trend
of Steel Plant Restructuring
4.. Dynamic Mechanics and Rules of the Macroscopic
Oraio in Manufacturing Process
4.2.4 The Relationship Between Dynamic Oraio and
Structure Optimization of Process
4.3 Self-Organization of Manufacturing Process and
Hetero-Organization with Information
4.3.1 Self-Organization and Hetero-Organization of Process
4.3.2 Self-Organization Phenomenon in Steel Manufacturing
Process
4.3.3 Self-Organization and Hetero-Organization in Process
Integration
4.3.4 Impact of Informatization on Self-Organization and
Hetero-Organization
4.4 Dynamic Oraio of Mass Flow and Time-Space
Management
4.4.1 Dynamic Regulation of the Time and the Dynamic
Oraio Gantt Chart
4.4.2 Conception of Clean Steel and the High-Efficiency
and Low-Cost Clean Steel Production Platform
4.4.3 High-Efficiency and Low-Cost Clean Steel Production
Platform and the Dynamic Oraio Gantt Chart
4.4.4 Laminar Type or Stochastic Type Running of Mass Flow
in Steel Production Processes
4.5 Function and Behavior of Energy Flow, and Energy Flow
Network in the Steel Manufacturing Process
4.5.1 The Deeper Understanding of Physical Essence and
Oraio Rules of the Steel Manufacturing Process
4.5.2 Research Method and Feature of Energy Flow in the
Process
4.5.3 Energy Flow and Energy Flow Network in Steel Plants
4.5.4 Macroscopic Oraio Dynamics of the Energy Flow
in the Steel Manufacturing Process
4.5.5 Energy Flow Network Control System and Energy
Control Center
References
5. Dynamic Tailored Design and Integration Theory
of Steel Plants
5.1 Traditional Design and its Present Status
5.1.1 How to Recognize Design
5.1.2 Situation of Design Theory and Design Method
5.1.3 Present Status of Design Theory and Methodology
for Steel Plants in China
5.2 Engineering Design
5.2.1 Engineering and Design
5.2.2 Innovation View of Engineering Design
5.. Engineering Design and Knowledge Innovation
5.2.4 Engineering Design and Dynamic Tailored Solution
5.3 Design Theory and Methodology for Steel Plants
5.3.1 Background for Innovation of Steel Plant Design
Theory and Method
5.3.2 Theory, Concept, and Develomn&bsp;Trend of Steel
Plant Design
5.3.3 Innovation Roadmap of Steel Plant Design Method
5.3.4 Dynamic Coupling in Steel Manufacturing Processs
Dynamic-Orderly Oraio
5.3.5 Energy Flow Network of Steel Manufacturing Process
5.4 Dynamic Tailored Design for Steel Plant
5.4.1 Difference Between Traditional Static Design and
Dynamic Tailored Design for Steel Plant
5.4.2 Process Model for the Dynamic Tailored Design
5.4.3 Core Idea and Step of the Dynamic Tailored Design
5.5 Integration and Structure Optimization
5.5.1 Integration and Engineering Integration
5.5.2 Structure of Steel Plant
References
6. Case Study
6.1 Process Structure Optimization in Steel Plant and
BF Enlargement
6.1.1 Develomn&bsp;Trend of BF Ironmaking
6.1.2 BF Enlargement with the Premise of the Optimization
of Process Structure in Steel Plants
6.1.3 A Comparison of Technological Equimn&bsp;of BFs
with Different Volumes
6.1.4 Discussions
6.2 Interface Technology Between BF-BOF and Multifunctional
Hot Metal Ladle
6.2.1 General Idea of Multifunction Hot Metal Ladle
6.2.2 Multifunction Hot Metal Ladle and Its Practice at
Shougang Jingtang Steel
6.. Practice of Multifunction Hot Metal Ladle at
Shagang Group
6.2.4 Discussions
6.3 De[S]-De[Si]/[P] Pretreatment and High-Efficiency
and Low-Cost Clean Steel Production Platform
6.3.1 Why Adopt the De[S]-De[Si]/[P] Pretreatment
6.3.2 Analysis-Optimization of Procedure Functions and
Coordination-Optimization of Procedure Relationships
in the De[S]-De[Si]/[P] Pretreatment
6.3.3 A Case Study on Full Hot Metal Pretreatment--
Steelmaking Plant in Wakayama Iron & Steel Works
of Former Sumitomo Metal Industries
6.3.4 Different Types of Steel Plants with De[S]-De[Si]/[P]
Pretreatment in Japan
6.3.5 Develomn&bsp;of De[S]-De[Si]/[P] Pretreatment in Korea
6.3.6 Design and Oraio of De[S]-De[Si]/[P]
Pretreatment at Shougang Jingtang Steel in China
6.3.7 A Conceived High-Efficiency and Low-Cost Clean
Steel Production Platform (Large-Scale Full Sheet
Production Steelmaking Plant)
6.3.8 Theoretical Significance and Practical Value
of De[S]-De[Si]/[P] Pretreatment
6.4 Optimization of Interface Technology Between CC
and Bar Rolling Mill
6.4.1 Technological Base of Billet Direct Hot Charging
6.4.2 Practical Performance of Billet Direct Hot Charging
Between No.6 Caster and . Bar Rolling Mill
6.4.3 Practical Performance of Billet Direct Hot Charging
Between No.5 Caster and No.2 Bar Mill
6.4.4 Progress on Fixed Weight Mode
6.4.5 Discussions
Appendix A: Turnover Time Statistics of Steel Ladle in No.2
Steelmaking and Hot rolling Plant in Tangsteel
References
7. Engineering Thinking and a New Generation
of Steel Manufacturing Process
7.1 Engineering Thinking
7.1.1 Relationship Among Science, Technology, and
Engineering
7.1.2 Characteristics of Thinking Mode in Chinese Culture
7.1.3 An Engineering Innovation Road in the "Reductionism"
Deficiency
7.2 Engineering Evolution
7.2.1 Concept and Definition of Evolution
7.2.2 Technology Advancement and Engineering Evolution
7.. Integration and Engineering Evolution
7.3 Thinking and Study of a New Generation of the Steel
Manufacturing Process
7.3.1 Conception Study of Steel Manufacturing Process
7.3.2 Study of Top Level Design in the Process
7.3.3 Process Dynamic Tailored Design
7.3.4 Study of the Entire Process Dynamic Oraio Rules
7.3.5 Some Recognization for the New Generation of the
Steel Manufacturing Process
7.4 Develomn&bsp;Direction of Metallurgical Engineering
in the View of Engineering Philosophy
References
Index

殷瑞钰，1935年生于江苏苏州。中国有名钢铁冶金专家。1957年于北京科技大学。1994年当选为首批院士。历任唐山钢铁公司总、副经理，河北省冶金厅厅长，冶金工业部总、副部长，钢铁研究总院院长，化工、冶金与材料工程学部主任、工程管理学部主任等职。现任团成员，钢铁研究总院名誉院长等职。他长期从事科技和发展战略研究工作，特别是对20世纪90年代中国钢铁工业技术进步的战略选择和有序推进做了大量工程技术和理论研究工作；大力推进了连续铸钢，高炉喷吹煤粉，棒、线材连轧等多项关键共技术的全国突破。著有《冶金流程工程学》《工程哲学》《工程演化论》《冶金流程集成理论与方法》等著作。

Theory and Method of Metallurgical Process Integration
Foreword
Ruiyu Yin, an academician of the Chinese Academy of Engineering, is a successful scholar in the field of ferrous metallurgy in China, with strong academic background and well experienced in the organization and management of steel production. Ruiyu Yin worked as the vice manager and chief engineer of Tangshan Iron and Steel Corporation, the director of the Bureau of Metallurgy of Hebei Province, the chiefengineer and vice minister of the Ministry of Metallurgical Industry of China, and the president of Central Iron and Steel Research Institute, China. Ruiyu Yin always devotes himself to improving technical progresses and equimn&bsp;modernization of steel industries. When he was the vice minister of scientific technology and production for the Ministry of Metallurgical Industry of China in 1990s, he paid his extreme effort to the application and spreading of continuous casting in Chinese steel industries. As a result, with 10 years,  continuous casting was achieved in many large and medium key steel plants in China, and the national continuous casting ratio of Chinese steel industriesquickly grew from 25% to over 87%, which narrowed the gap of steel industries between China and developing countries. Furthermore, the technologies and manufacturing process of steel production achieved a revolutionary promotion in China. This has been considered as one of the outstanding contributions to Chinese steel industries of Ruiyu Yin.
It is well-known that the steel industry is a typical process industry, in which numerous interconnected links of production and various smelting and processing equimn&bsp;are involved during the conversion from main raw materials, such as iron ore, coking coal and limestone, to steel products. For former metallurgical engineering, the manufacturing process was divided into individual reactors of ironmaking, steelmaking, ingot/continuous casting, rolling and heat treatment according to the point view of reductionism and the scientific investigation and description for these batch reactors are isolated or considered as closed systems. Undoubtedly, the classical thermodynamics is the basis for the chemical reactions and physical phase transitions during steel manufacturing processin these individual reactors or steps, such as the reduction of iron ore, decarburization during steelmaking, phase transition during sodiiction, deformation during rolling and forging and phase transition during cooling. However, this micro and static way of thinking is hardly adapted to the process analysis and the integrated management of modern steel enterprises and leads to the fact that each process and reactor works in its own way without any coordination. To solve this problem, buffer reactors, such as torpedo tank for the mixing of hot metals, heating furnace for molten steel, and soaking pitbefore rolling, are had to set up among continuous manufacturing processes (such as blast furnace, continuous casting and tandem rolling mill) and intermittent production reactors (such as steelmaking furnace and cogging mill). More seriously, when disorder and contradiction by the production discordance at each branch plant, workshop and process step occur, human orders of intervention and arbitration have to be employed. However, from the point view of the macroscopic physical nature and laws of dynamic oraio of steel manufacturing process, mass flow, energy flow and information flow go throu&nsp;the entire production process. The integration, configuration and interaction of the three “flows” not only satisfy the steel production, but also have an influence on running smoothness of the entire manufacturingprocess such as the production pace and labor productivity, on the product quality and the environment, and meanwhile, they reflect the utilization efficiency of various factors, such as material consumption, energy consumption, land and capital investment. Based on the deep study of the dynamic intersection and reasonable transformation of the three “flows”, Ruiyu Yin has put forward the three major functions of the new generation of iron and steel manufacturing process, i.e. clean steel production platform with low cost and hi&nsp;efficiency, clean and efficient energy conversion, and non-hazardous treatment process dealing with large amount of so wastes. This new concept of resource-conserving and environment-friendly iron and steel production has been realized during the design, construction and oraio of Shougang Jingtang United Iron and Steel Co., Ltd. at Caofeidian region in China, which stopped formerly designing steel plants in China just by copying foreign industries, and stopped designing steel plants just by uniting static pieces of individual reactors without smooth system for the production.
Therefore, many issues during steel manufacturing process can be summarized as and upgraded into the rational cooraio and integration of mass flow, energy flow and information flow. This new logic for the way of engineering thinking can be applied to the optimization control of process, the planning of metallurgical engineering, the design of iron and steel plants, the dynamic oraio and management of steel production, as well as used as the assessment of the life circle of steel industries, accordingly, the effect of which on natural and so environment would be evaluated in a more scientific and reasonable way.
Based on the concepts and spirits above, Ruiyu Yin has performed prospective and rigorous thinking and studies on the integration theory and its analysis method of metallurgical process during the past ten years, and he proposed the following theories: concepts and fundamentals of dynamic oraio of the process, fundamentals and feature analysis of dynamic oraio of steel manufacturing process, theories of dynamic tailored design and integration of steel plants. In addition, a new generation of iron and steel manufacturing process is proposed, combined with several practical case studies. All the results mentioned above are introduced in this book.
Throu&nsp;the efforts done by generations of metallurgist in the past 60 years, China has turned into a leading country of steel production in the world with over 800 million tons per year and 46% of the world’s steel production capacity from an iron-poor country of only 190 thousand tons and less than 0.1% of the world’s steel production capacity in 1949. However, Chinese steel industries have been the target of public criticism due to their hi&nsp;consumption of resources and energy and their serious pollution and emission problems. In order to change the current view of the our society to steel industries, it is essential to establish a resource-conserving and environment-friendly steel industry system, which is hardly achieved simply by starting up several waste water treatment plants, off-gas purification apparatus or solid waste landfill sites. It has to start from the beginning and from the new manufacturing process and transform the ironmaking and steelmaking plant into a new manufacturing one with three functions of quality steel production platform, efficient energy conversion and digester of so wastes, only by which the sustainable develomn&bsp;of steel industries can achieved.
The current book of “Theory and Method of Metallurgical Process Integration” by Ruiyu Yin provides fundamental theories and guidance ideology for the transformation, and this book is his new and important contribution to the develomn&bsp;of Chinese steel industries in the 21st century.
This book can be used as a text and reference book for faculties and students in the field of ferrous metallurgical engineering in colleges and universities, as well as an advanced reference book for senior engineers in iron and steel research institute and managers in steel industries.
Kuangdi Xu
Beijing, February 2013