仿真軟件在煉鋼教學(xué)中的應(yīng)用

于萬松

【摘 要】介紹了轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真軟件在煉鋼生產(chǎn)與操作課程教學(xué)中的應(yīng)用，教學(xué)中使用仿真軟件輔助教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生的使用情況。通過使用仿真軟件，提高了教學(xué)效果，學(xué)生能更好理解所學(xué)的內(nèi)容，并且可以及時(shí)練習(xí)鞏固。

【關(guān)鍵詞】煉鋼仿真系統(tǒng) 冶金教學(xué) 煉鋼實(shí)踐

冶金行業(yè)由于其特殊性，學(xué)生很難到企業(yè)一線去操作練習(xí)。若培養(yǎng)高素質(zhì)勞動(dòng)者和技能型人才，就必須通過多次的實(shí)踐才能實(shí)現(xiàn)。天津冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院引進(jìn)煉鋼仿真模擬系統(tǒng)，此系統(tǒng)能對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)流程進(jìn)行模擬演示。通過在煉鋼課程教學(xué)中使用該系統(tǒng)，教師可通過軟件進(jìn)行操作演示，學(xué)生邊練邊學(xué)，提高了學(xué)習(xí)興趣，取得較好的教學(xué)效果。

1 煉鋼仿真模擬軟件簡(jiǎn)介

轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真模擬軟件根據(jù)煉鋼的生產(chǎn)工藝流程，以煉鋼生產(chǎn)為模型，采集生產(chǎn)中的實(shí)際數(shù)據(jù)，編寫程序。煉鋼生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)利用3D動(dòng)畫技術(shù)對(duì)煉鋼完整工藝流程進(jìn)行虛擬，仿真制作了全工藝流程的自動(dòng)化二級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)和操控硬件設(shè)備；采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化操控系統(tǒng)進(jìn)行仿真；在物理模型、工藝模型驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)符合真實(shí)煉鋼工藝過程訓(xùn)練。該軟件由轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真虛擬模擬界面、轉(zhuǎn)爐操作控制界面以及數(shù)據(jù)變化的模型界面畫面組成。通過操作界面和手柄搖桿按鈕等對(duì)煉鋼過程進(jìn)行操作控制，模擬企業(yè)中主控室的操作，以完成一爐鋼的冶煉。

2 煉鋼仿真模擬軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 在講授中的應(yīng)用

《煉鋼生產(chǎn)操作與控制》是冶金技術(shù)專業(yè)的核心課程。課程比較抽象，依靠仿真軟件，將真實(shí)的煉鋼情況展示給學(xué)生，采用三維動(dòng)畫的形式，模擬轉(zhuǎn)爐煉鋼的設(shè)備和工藝流程，例如轉(zhuǎn)爐本體、傾動(dòng)機(jī)構(gòu)、支撐系統(tǒng)、氧槍系統(tǒng)等設(shè)備。教師進(jìn)行教學(xué)時(shí)，采用仿真軟件，可以邊講解，邊演示，形象生動(dòng)，將學(xué)生帶入企業(yè)的環(huán)境。例如教師在介紹轉(zhuǎn)爐中各種元素的變化規(guī)律時(shí)，模型界面可展示出各元素如C、Si、Mn、P、S等元素的變化曲線，通過操作系統(tǒng)使這些元素發(fā)生變化，進(jìn)而介紹轉(zhuǎn)爐操作對(duì)元素變化的影響。教師講授更加生動(dòng)形象，學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)候，面對(duì)生動(dòng)的畫面，會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容有較深的感性認(rèn)識(shí)，更加有興趣，從而有助于專業(yè)知識(shí)的掌握。

2.2 在實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用

實(shí)訓(xùn)課程是整個(gè)教學(xué)中的重要部分，學(xué)生要掌握技能，必須要通過實(shí)訓(xùn)不斷地練習(xí)，由于爐前較危險(xiǎn)，且企業(yè)難以提供如此多的實(shí)習(xí)崗位。我院建立煉鋼仿真實(shí)訓(xùn)室，在煉鋼仿真實(shí)訓(xùn)室通過軟件進(jìn)行仿真操作，根據(jù)教師下達(dá)的任務(wù)進(jìn)行練習(xí)，既能保證學(xué)生的安全，又能達(dá)到跟企業(yè)生產(chǎn)基本相同的環(huán)境，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，加深對(duì)知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)教學(xué)做一體化。

在實(shí)訓(xùn)課上，教師首先對(duì)本次課程所要進(jìn)行的練習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行講解，分析其中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，然后利用軟件下達(dá)當(dāng)次課程的任務(wù)，學(xué)生進(jìn)行操作練習(xí)，完成任務(wù)并填寫工作單，教師再根據(jù)學(xué)生模擬冶煉結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用學(xué)生完成的工作單進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以把握學(xué)生本次課程的知識(shí)掌握和練習(xí)情況。

圖1為轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真軟件的操作界面，學(xué)生在操作界面中點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕并輸入數(shù)據(jù)，可以對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉過程進(jìn)行控制，控制鋼水的成分和溫度，結(jié)合虛擬和模型界面了解此時(shí)的生產(chǎn)情況。通過界面對(duì)爐況做出正確的判斷，保證生產(chǎn)安全順利進(jìn)行，冶煉出合格的鋼水。整個(gè)過程和實(shí)際生產(chǎn)基本一致，學(xué)生每完成一次冶煉，都會(huì)對(duì)煉鋼過程加深認(rèn)識(shí)，結(jié)合最后的冶煉結(jié)果進(jìn)行分析，掌握本次操作中的對(duì)與錯(cuò)，來提高自己的操作水平。

3 教學(xué)評(píng)價(jià)及效果

教師可以采用轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真系統(tǒng)來對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，報(bào)表記錄了煉鋼操作的各個(gè)細(xì)節(jié)，包括每批渣料的加入、吹煉時(shí)間、轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度是否正確、槍位是否合理、是否出現(xiàn)噴濺、返干等信息，并給出最終成績(jī)。教師可根據(jù)成績(jī)對(duì)學(xué)生的動(dòng)手操作能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

該軟件激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了動(dòng)手能力，學(xué)生畢業(yè)后反映在工作中應(yīng)用了很多實(shí)訓(xùn)中練習(xí)的內(nèi)容，更快的進(jìn)入到工作狀態(tài)。在全國冶金技能大賽中，我院學(xué)生通過仿真軟件的練習(xí)，獲得優(yōu)異成績(jī)。

4 結(jié)論

通過教學(xué)中的實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)利用轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真系統(tǒng)有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）由于鋼鐵廠生產(chǎn)任務(wù)繁重，大多數(shù)的鋼鐵廠不太愿意接收學(xué)生實(shí)習(xí)，學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間短，動(dòng)手操作能力不能得到鍛煉。使用轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真軟件進(jìn)行輔助授課，可以極大的彌補(bǔ)這方面的不足。

（2）軟件來源于真實(shí)生產(chǎn)，學(xué)生操作時(shí)有如置身于車間當(dāng)中，通過練習(xí)和思考，更加直觀的認(rèn)識(shí)了課堂的內(nèi)容，提高知識(shí)掌握程度，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用、生產(chǎn)操作、組織和團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)能力。

（3）準(zhǔn)確的模擬煉鋼過程，可以把復(fù)雜的冶煉反應(yīng)具體化，學(xué)生易于理解，教師講授清晰。

（4）采用三維動(dòng)畫界面，及時(shí)反映爐前生產(chǎn)情況，學(xué)生更容易接受，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（5）成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)準(zhǔn)確，較真實(shí)的反映了學(xué)生的掌握情況。

在煉鋼教學(xué)中使用仿真軟件，可以獲得更好的教學(xué)效果，也是目前教學(xué)的一種發(fā)展趨勢(shì)。endprint