| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第10-33页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第10-20页 |
| 1.1.1 世界钢铁工业发展与全球环境问题 | 第10-14页 |
| 1.1.2 中国钢铁工业发展面临的可持续发展问题 | 第14-19页 |
| 1.1.3 本文的研究意义 | 第19-20页 |
| 1.2 国内外相关领域的研究历史和现状 | 第20-30页 |
| 1.2.1 钢铁制造系统物质和能量流动行为规律研究 | 第20-21页 |
| 1.2.2 钢铁工业系统节能基础与环境负荷体系研究 | 第21-22页 |
| 1.2.3 钢铁冶金流程工程学与冶金流程界面技术研究 | 第22-23页 |
| 1.2.4 钢铁工业的绿色制造及工业生态学研究 | 第23-27页 |
| 1.2.5 基于人工生命建模方法的物质能量代谢系统演化行为研究 | 第27-30页 |
| 1.3 本文的研究内容和技术框架 | 第30-33页 |
| 1.3.1 依托的科研课题 | 第30页 |
| 1.3.2 研究的主要内容 | 第30-33页 |
| 2 钢铁制造系统的工艺流程与物质能量代谢行为 | 第33-52页 |
| 2.1 钢铁制造系统的基本构成和工艺流程 | 第33-35页 |
| 2.2 原燃料准备系统 | 第35-36页 |
| 2.3 生铁制造系统 | 第36-40页 |
| 2.3.1 高炉炼铁系统的基本构成和工艺流程 | 第36-37页 |
| 2.3.2 高炉炼铁系统的原燃料和主要产品 | 第37-40页 |
| 2.3.3 高炉炼铁系统的物质能量代谢问题及对策 | 第40页 |
| 2.4 粗钢制造系统 | 第40-48页 |
| 2.4.1 粗钢制造系统的基本构成和工艺流程 | 第40-43页 |
| 2.4.2 粗钢制造系统的原燃料和主要产品 | 第43-46页 |
| 2.4.3 铁水预处理、二次精炼和连续铸钢系统 | 第46-47页 |
| 2.4.4 粗钢制造系统的物质能量代谢问题及对策 | 第47-48页 |
| 2.5 钢材轧制系统 | 第48-49页 |
| 2.6 钢铁制造系统及其物质能量代谢的内涵 | 第49-52页 |
| 3 钢铁制造系统的环境边界形态研究 | 第52-74页 |
| 3.1 钢铁制造系统与自然生态环境间的物质能量联系 | 第52-53页 |
| 3.2 钢铁制造系统所处的环境及其特性 | 第53-55页 |
| 3.3 钢铁制造系统的环境边界形态 | 第55-61页 |
| 3.3.1 环境边界形态研究的意义 | 第55-57页 |
| 3.3.2 钢铁制造系统环境边界的概念 | 第57-61页 |
| 3.4 确定钢铁制造系统环境边界的基本原则 | 第61-62页 |
| 3.5 钢铁制造系统环境边界的基本特性 | 第62-64页 |
| 3.6 描述环境边界形态的广义数学方法 | 第64-67页 |
| 3.6.1 初值问题和初始条件 | 第65页 |
| 3.6.2 边值问题和边界条件 | 第65-67页 |
| 3.7 高炉炼铁系统环境边界形态的数学描述 | 第67-69页 |
| 3.7.1 物质运动模型 | 第67页 |
| 3.7.2 系统传热模型 | 第67-68页 |
| 3.7.3 各物料成分的物质平衡模型 | 第68-69页 |
| 3.8 转炉炼钢系统环境边界形态的数学描述 | 第69-72页 |
| 3.8.1 物质能量平衡的静态理论模型 | 第69-70页 |
| 3.8.2 描述脱碳放热过程的动力学动态模型 | 第70-72页 |
| 3.9 电弧炉炼钢系统环境边界形态的数学描述 | 第72-74页 |
| 4 钢铁制造系统环境边界耦合的机理研究 | 第74-88页 |
| 4.1 基于时序工艺流程的环境边界耦合 | 第74-77页 |
| 4.2 基于空间递阶结构的环境边界耦合 | 第77-80页 |
| 4.3 钢铁制造系统环境边界耦合的一般数学方法 | 第80-81页 |
| 4.4 典型钢铁制造系统的环境边界形态解析与耦合 | 第81-88页 |
| 5 钢铁制造系统物质能量代谢行为的系统演化模型 | 第88-108页 |
| 5.1 基于环境边界形态解析与耦合的系统演化模型 | 第88-91页 |
| 5.2 基于 Agent 的人工生命建模方法 | 第91-96页 |
| 5.3 钢铁制造系统的环境适应性指标与系统演化方向 | 第96-103页 |
| 5.3.1 现有钢铁工业统计指标体系与资源环境指标 | 第96-97页 |
| 5.3.2 物质资源载能量与系统能源消耗 | 第97-103页 |
| 5.4 钢铁制造系统物质能量代谢行为的系统演化模型求解 | 第103-108页 |
| 5.4.1 遗传算法的基本步骤 | 第103-105页 |
| 5.4.2 非受控排序遗传算法（NSGA-II） | 第105-108页 |
| 6 粗钢制造系统物质能量代谢行为的系统演化与实证研究 | 第108-149页 |
| 6.1 关于粗钢制造系统演化建模的若干假设 | 第108页 |
| 6.2 粗钢制造系统的环境边界形态解析 | 第108-126页 |
| 6.2.1 1 号高炉系统（老区炼铁系统）环境边界形态 | 第109-113页 |
| 6.2.2 2 号高炉系统（银前区炼铁系统）环境边界形态 | 第113-116页 |
| 6.2.3 3 号高炉系统（新区炼铁系统）环境边界形态 | 第116-118页 |
| 6.2.4 老区银前区 90t 转炉炼钢系统环境边界形态 | 第118-121页 |
| 6.2.5 新区 120t 转炉炼钢系统环境边界形态 | 第121-123页 |
| 6.2.6 特钢 50t 电弧炉炼钢系统环境边界形态 | 第123-126页 |
| 6.3 基于物质能量代谢平衡与环境适应性指标的环境边界耦合 | 第126-132页 |
| 6.4 粗钢制造系统物质能量演化行为的求解与实证分析 | 第132-149页 |
| 6.4.1 非受控排序遗传算法的解算说明 | 第132页 |
| 6.4.2 以吨钢能值最小作为系统演化方向的物质能量代谢行为分析 | 第132-143页 |
| 6.4.3 以无效能和环境排放最小作为系统演化方向的物质能量代谢行为分析 | 第143-146页 |
| 6.4.4 粗钢产量在其他截集区间的系统演化行为分析 | 第146-149页 |
| 7 结论与展望 | 第149-151页 |
| 参考文献 | 第151-159页 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目与发表的科研论文 | 第159-161页 |
| 致谢 | 第161-162页 |
| 详细摘要 | 第162-169页 |
