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，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，并且可以及時練習(xí)鞏固。

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

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)勞動者和技能型人才，就必須通過多次的實踐才能實現(xiàn)。天津冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院引進煉鋼仿真模擬系統(tǒng)，此系統(tǒng)能對轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)流程進行模擬演示。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)中的實際數(shù)據(jù)，編寫程序。煉鋼生產(chǎn)仿真實訓(xùn)系統(tǒng)利用3D動畫技術(shù)對煉鋼完整工藝流程進行虛擬，仿真制作了全工藝流程的自動化二級監(jiān)控系統(tǒng)和操控硬件設(shè)備；采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化操控系統(tǒng)進行仿真；在物理模型、工藝模型驅(qū)動下實現(xiàn)符合真實煉鋼工藝過程訓(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煉鋼過程進行操作控制，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，將真實的煉鋼情況展示給學(xué)生，采用三維動畫的形式，模擬轉(zhuǎn)爐煉鋼的設(shè)備和工藝流程，例如轉(zhuǎn)爐本體、傾動機構(gòu)、支撐系統(tǒng)、氧槍系統(tǒng)等設(shè)備。教師進行教學(xué)時，采用仿真軟件，可以邊講解，邊演示，形象生動，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，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，進而介紹轉(zhuǎn)爐操作對元素變化的影響。教師講授更加生動形象，學(xué)生學(xué)習(xí)的時候，面對生動的畫面，會對學(xué)習(xí)的內(nèi)容有較深的感性認識，更加有興趣，從而有助于專業(yè)知識的掌握。

2.2 在實訓(xùn)中的應(yīng)用

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

在實訓(xùn)課上，教師首先對本次課程所要進行的練習(xí)項目進行講解，分析其中的重點與難點，然后利用軟件下達當(dāng)次課程的任務(wù)，學(xué)生進行操作練習(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)果進行評價，利用學(xué)生完成的工作單進行監(jiān)測，可以把握學(xué)生本次課程的知識掌握和練習(xí)情況。

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

3 教學(xué)評價及效果

教師可以采用轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真系統(tǒng)來對學(xué)生進行考核，報表記錄了煉鋼操作的各個細節(jié)，包括每批渣料的加入、吹煉時間、轉(zhuǎn)爐傾動角度是否正確、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。教師可根據(jù)成績對學(xué)生的動手操作能力進行評價。

該軟件激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了動手能力，學(xué)生畢業(yè)后反映在工作中應(yīng)用了很多實訓(xùn)中練習(xí)的內(nèi)容，更快的進入到工作狀態(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。

4 結(jié)論

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

（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)生實習(xí)，學(xué)生實習(xí)時間短，動手操作能力不能得到鍛煉。使用轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真軟件進行輔助授課，可以極大的彌補這方面的不足。

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

（3）準確的模擬煉鋼過程，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）采用三維動畫界面，及時反映爐前生產(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）成績評價準確，較真實的反映了學(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。endprint