本发明属于钢铁行业数值模拟，特别涉及一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法和系统。
背景技术：
1、钢铁工业作为重要基础产业，支撑了国民经济和下游用钢行业的快速发展，拥有着众多的生产流程和数据信息，但随着钢铁工业的快速发展而出现的一些问题也日益突出，例如数字化程度不高、数据利用不规范等，这也影响了企业生产效率的提升。钢铁工业要满足可持续协调发展的要求，必须在信息化和工业化深度融合的基础上，加快实现自动化、数字化、智能化制造进程，是钢铁工业提高自身竞争力的战略选择。
2、目前钢铁工业普遍存在对大数据、数字化融合不充分的问题，对于钢铁企业而言，如何利用好数据和数字化，发挥数据和数字化的价值，需要有一套完整的钢铁流程数字化研发平台支撑。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法和系统。本发明构建的钢铁流程数字化研发平台计算精度高，适用性强，并且成本低，可获得通过物理实验和生产现场不容易获得的数据。
2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，包括以下步骤：
4、在三维建模软件中输入钢铁流程中各设备的尺寸，建立高炉无料钟炉顶布料几何模型、高炉本体几何模型、转炉本体几何模型、连铸机本体几何模型和轧机本体几何模型；并对每个几何模型均进行网格划分；
5、将划分网格后的高炉无料钟炉顶布料几何模型导入离散元素法软件中，以及设置物料参数，模拟高炉炉顶布料过程得到高炉炉顶布料模型，分析高炉炉顶布料模型得到炉料料层相关参数；将炉料料层相关参数作为划分网格后的高炉本体几何模型的输入，采用流体仿真软件模拟高炉炼铁过程建立高炉本体模型，对高炉本体模型求解得到高炉炼铁信息；
6、将高炉炼铁信息作为输入并结合划分网格后的转炉本体几何模型，采用流体仿真软件模拟转炉炼钢过程建立转炉本体模型，对转炉本体模型求解得到钢水相关数据；将钢水相关数据作为输入并结合划分网格后的连铸机本体几何模型，采用流体仿真软件模拟钢坯铸造过程建立连铸机本体模型，对连铸机本体模型求解得到钢坯相关数据；将钢坯相关数据作为输入并结合划分网格后的轧机本体几何模型，采用有限元分析法模拟钢板轧制过程建立轧机本体模型，对轧机本体模型求解得到钢板相关数据；
7、集成所述高炉炉顶布料模型、高炉本体模型、转炉本体模型、连铸机本体模型和轧机本体模型，形成钢铁流程数字化研发平台。
8、进一步的，所述在三维建模软件中输入钢铁流程中各设备的尺寸，建立高炉无料钟炉顶布料几何模型、高炉本体几何模型、转炉本体几何模型、连铸机本体几何模型和轧机本体几何模型的过程包括：
9、在三维建模软件中输入高炉无料钟炉顶设备布料器的尺寸建立高炉无料钟炉顶布料器几何模型；
10、在三维建模软件中输入高炉本体的尺寸建立高炉本体几何模型；
11、在三维建模软件中输入转炉的尺寸建立转炉本体几何模型；
12、在三维建模软件中输入连铸机的尺寸建立连铸机本体几何模型；
13、在三维建模软件中输入轧机的尺寸建立轧机本体几何模型。
14、进一步的，所述将划分网格后的高炉无料钟炉顶布料几何模型导入离散元素法软件中，以及设置物料参数，模拟高炉炉顶布料过程得到高炉炉顶布料模型的过程包括：
15、将划分网格后的高炉无料钟炉顶布料几何模型导入edem仿真软件中；设置焦炭粒径和矿石粒径，以及确定焦炭的滑动摩擦系数、滚动摩擦系数、矿石的滑动摩擦系数、滚动摩擦系数、焦炭和矿石的颗粒弹性恢复系数；
16、使炉料从料斗中排出，形成颗粒流并通过旋转溜槽，经过溜槽后，颗粒在重力的作用下自由下落到达炉喉；旋转溜槽在预设倾角档位下分别设置不同的转速进行高炉炉顶布料过程仿真模拟得到高炉炉顶布料模型。
17、进一步的，所述炉料料层相关参数包括：颗粒位置、炉料颗粒径向比、料层偏析度、料层颗粒孔隙度和颗粒-流体相互作用力。
18、进一步的，所述高炉炼铁信息包括炉内温度场、压力场、速度场、产铁量、炉顶气体利用率、炉顶煤气温度、炉顶煤气压力、铁水温度、燃料比、高炉有效利用系数、铁水成分、铁水温度、铁水密度、铁水重量、铁水包容积。
19、进一步的，所述钢水相关数据包括：钢水成分、钢水温度以及结晶器尺寸、拉速、冷却水量和铸造尺寸。
20、进一步的，所述钢坯相关数据包括钢坯尺寸、钢坯温度、钢坯扭曲度、钢坯成分和钢种。
21、进一步的，所述钢板相关数据包括：钢种、钢板尺寸、伸长量、抗拉强度和屈服强度。
22、进一步的，所述流体仿真软件采用fluent软件。
23、本发明还提出了一种钢铁流程数字化研发平台的构建系统，包括模型建立模块、第一求解模块、第二求解模块和集成模块；
24、所述模型建立模块用于在三维建模软件中输入钢铁流程中各设备的尺寸，建立高炉无料钟炉顶布料几何模型、高炉本体几何模型、转炉本体几何模型、连铸机本体几何模型和轧机本体几何模型；并对每个几何模型均进行网格划分；
25、所述第一求解模块用于将划分网格后的高炉无料钟炉顶布料几何模型导入离散元素法软件中，以及设置物料参数，模拟高炉炉顶布料过程得到高炉炉顶布料模型，分析高炉炉顶布料模型得到炉料料层相关参数；将炉料料层相关参数作为划分网格后的高炉本体几何模型的输入，采用流体仿真软件模拟高炉炼铁过程建立高炉本体模型，对高炉本体模型求解得到高炉炼铁信息；
26、所述第二求解模块用于将高炉炼铁信息作为输入并结合划分网格后的转炉本体几何模型，采用流体仿真软件模拟转炉炼钢过程建立转炉本体模型，对转炉本体模型求解得到钢水相关数据；将钢水相关数据作为输入并结合划分网格后的连铸机本体几何模型，采用流体仿真软件模拟钢坯铸造过程建立连铸机本体模型，对连铸机本体模型求解得到钢坯相关数据；将钢坯相关数据作为输入并结合划分网格后的轧机本体几何模型，采用有限元分析法模拟钢板轧制过程建立轧机本体模型，对轧机本体模型求解得到钢板相关数据；
27、所述集成模块用于集成所述高炉炉顶布料模型、高炉本体模型、转炉本体模型、连铸机本体模型和轧机本体模型，形成钢铁流程数字化研发平台。
28、
技术实现要素：
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
29、本发明提出了一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法和系统，该方法包括以下步骤：在三维建模软件中输入钢铁流程中各设备的尺寸，建立高炉无料钟炉顶布料几何模型、高炉本体几何模型、转炉本体几何模型、连铸机本体几何模型和轧机本体几何模型；并对每个几何模型均进行网格划分；将划分网格后的高炉无料钟炉顶布料几何模型导入离散元素法软件中，以及设置物料参数，模拟高炉炉顶布料过程得到高炉炉顶布料模型，分析高炉炉顶布料模型得到炉料料层相关参数；将炉料料层相关参数作为划分网格后的高炉本体几何模型的输入，采用流体仿真软件模拟高炉炼铁过程建立高炉本体模型，对高炉本体模型求解得到高炉炼铁信息；将高炉炼铁信息作为划分网格后的转炉本体几何模型的输入，采用流体仿真软件模拟转炉炼钢过程建立高炉本体模型，对高炉本体模型求解得到钢水相关数据；将钢水相关数据作为划分网格后的连铸机本体几何模型的输入，采用流体仿真软件模拟钢坯铸造过程建立连铸机本体模型，对连铸机本体模型求解得到钢坯相关数据；将钢坯相关数据作为划分网格后的轧机本体几何模型的输入，采用有限元分析法模拟钢板轧制过程建立轧机本体模型，对轧机本体模型求解得到钢板相关数据；集成所述高炉炉顶布料模型、高炉本体模型、转炉本体模型、连铸机本体模型和轧机本体模型，形成钢铁流程数字化研发平台。基于一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，还提出了一种钢铁流程数字化研发平台的构建系统。本发明解决了现有钢铁企业缺少钢铁全流程数字化研发的现状，通过建立高炉炉顶布料模型、高炉本体模型、转炉本体模型、连铸机本体模型、轧机本体模型，分别模拟钢铁生产过程中的炼铁、炼钢、轧钢工艺流程，通过模型仿真模拟结果数据的传输和作为其他模型的输入条件进行多个模型的耦合，通过对模型进行智能化软件开发和软件集成形成钢铁全流程数字化研发平台。
30、本发明构建的钢铁流程数字化研发平台计算精度高，适用性强，并且成本低，可获得通过物理实验和生产现场不容易获得的数据，为指导现场开展工艺设备改造提供了理论依据，最终实现提高产能、低碳减排的效果。
1.一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，其特征在于，所述在三维建模软件中输入钢铁流程中各设备的尺寸，建立高炉无料钟炉顶布料几何模型、高炉本体几何模型、转炉本体几何模型、连铸机本体几何模型和轧机本体几何模型的过程包括：
3.根据权利要求1所述的一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，其特征在于，所述将划分网格后的高炉无料钟炉顶布料几何模型导入离散元素法软件中，以及设置物料参数，模拟高炉炉顶布料过程得到高炉炉顶布料模型的过程包括：
4.根据权利要求1所述一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，其特征在于，所述炉料料层相关参数包括：颗粒位置、炉料颗粒径向比、料层偏析度、料层颗粒孔隙度和颗粒-流体相互作用力。
5.根据权利要求1所述的一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，其特征在于，所述高炉炼铁信息包括炉内温度场、压力场、速度场、产铁量、炉顶气体利用率、炉顶煤气温度、炉顶煤气压力、铁水温度、燃料比、高炉有效利用系数、铁水成分、铁水温度、铁水密度、铁水重量、铁水包容积。
6.根据权利要求1所述的一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，其特征在于，所述钢水相关数据包括：钢水成分、钢水温度以及结晶器尺寸、拉速、冷却水量和铸造尺寸。
7.根据权利要求1所述的一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，其特征在于，所述钢坯相关数据包括钢坯尺寸、钢坯温度、钢坯扭曲度、钢坯成分和钢种。
8.根据权利要求1所述的一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，其特征在于，所述钢板相关数据包括：钢种、钢板尺寸、伸长量、抗拉强度和屈服强度。
9.根据权利要求1所述的一种钢铁流程数字化研发平台的构建方法，其特征在于，所述流体仿真软件采用fluent软件。
10.一种钢铁流程数字化研发平台的构建系统，其特征在于，包括模型建立模块、第一求解模块、第二求解模块和集成模块；
