冶金仿真模擬實訓代替企業生產實踐可行性研究

吳慶瑜+趙靜

摘要：近幾年鋼鐵企業效益下滑，各個鋼鐵企業逐漸精簡人員，加強企業安全生產管理，實習學生在廠動手機會逐漸減少，尤其體現在國有企業實習的學生。冶金企業生產實習安全事故無法完全解決；高技術高技能崗位實習不太理想；所以提出冶金仿真模擬實訓代替企業生產實踐部分功能。

關鍵詞：煉鋼系統；冶金仿真模擬軟件；生產實習；實訓效果評估

冶金工程專業課程涉及面廣、內容抽象、實踐性強，傳統實習由于企業限制、輪崗難度大、實習費用高、危險性大等原因而無法深入、全面實習[1]，影響了生產實習效果。

我院建設并完善冶金仿真系統硬件和軟件，購買電腦、電腦桌、投影機、屏幕、學生椅子、空調及星科軟件系統等。冶金仿模擬真實訓為學生創設了親身參與實踐的情境，具有獲知、激趣、求真、循理等教育功能。

通過軟件仿真實訓可以設置一些在真實崗位訓練時無法設置的故障，培養學生應付故障的能力。軟件仿真實訓所特有的安全性也是仿真技術的一個重要優點。在鋼業方面，采用仿真實訓代替校外實訓可使安全危險指數大大減少。

學生仿真模擬實訓也適合了“河北省網絡模擬煉鋼大賽”，“全國有色金屬行業職業院校技能大賽”，“世界鋼鐵大學大賽”。

普通技術崗位的實踐動手操作還是無法完全模擬，解決方案較為困難，但是軟件優勢在于在企業學習較少的技術操作能夠呈現的較為完整，并且有老師時時指導。

第1章 鋼鐵企業生產實習的現狀

自2008年至今，鋼鐵企業效益下滑，各個鋼鐵企業逐漸精簡人員，加強企業安全生產管理，實習學生在廠動手機會逐漸減少，尤其體現在國有企業實習的學生。河鋼股份有限公司唐山分公司對自動煉鋼、自動澆鋼等技術的逐漸成熟，已經在企業全面實現自動澆鋼及穩定全面推進自動煉鋼。

對于普通技術崗位，實習學生半個月基本能熟練頂崗，實習企業及互保師傅為了生產及降低勞動強度不愿意讓學生輪崗，對于核心崗位實習學生實習效果較差，如煉鋼工、高爐工長、連鑄澆鋼工（拉鋼工），因為核心崗位培養時間非常長，如高爐工長崗位培養一年才能勉強操作并不能單獨操作，只能做個副手，學生實習時間現基本為期一年，生產實習很難實現理想狀態的輪崗、頂崗和定崗。

所以冶金仿真模擬實訓室的建設勢在必行，不僅在安全方面保證學生實習安全，而且還能在高技術、高技能崗位（合金工、煉鋼工、工長）的學生得到明顯提高。

第2章 冶金仿真模擬實訓室建設

2.1 冶金仿真模擬實訓室硬件建設

我院投資53.2萬元，建設并完善冶金、連鑄仿真模擬實訓室和燒結、煉鐵模擬實訓室，購買30臺聯想啟天A7000一體機、6臺啟天M7150電腦，64臺聯想啟天M436E電腦，共100臺電腦，電腦桌54個，空調4臺，6臺投影機、6個投影幕布屏幕、電腦桌椅及電腦椅共129個音響、空調等。其中國家財政支持100萬，院校又追加資金購買了星科燒結、煉鐵、煉鋼、連鑄軟件系統，并可以使用世界鋼鐵大學仿真模擬軟件[2]。

2.2 冶金仿真模擬實訓室軟件系統建設

2.2.1燒結系統

可以實現燒結生產的操作和監控，系統界面包括系統總貌畫面、上料系統（包括返礦系統）、配料系統、混料系統、燒冷系統、成品整粒系統、鋪底料系統、高爐供料系統的操作畫面。

2.2.2煉鐵系統

1）槽下配料模塊

槽下總貌操作畫面由6條皮帶（主皮帶、供礦皮帶、返礦皮帶、焦丁皮帶、供焦皮帶、碎焦皮帶）、4個焦槽、12個礦槽（3雜、2球、1返、6燒）以及每個槽下的給料機、振動篩構成。槽下設定表主要設定三部分內容。設定批次、設定礦石料重、設定焦炭料重。

2）爐頂布料模塊

爐頂總貌操作界面主要由上料罐、上料閘、上密封閥、下料罐、下料閘、下密封閥、旋轉布料器、料尺、均壓閥、放散閥構成。高爐爐頂布料矩陣表主要設定四部分內容。α角設定表、布料圈數、料線設定和α角傾動方向。

3）高爐本體模塊

高爐本體是整個高爐煉鐵系統的核心。包括爐溫控制操作、高爐順行控制操作、高爐配料操作、休風操作、復風操作以及懸料處理操作等。

4）熱風爐模塊

熱風爐是高爐煉鐵的重要輔助部分。本系統設計分為七個部分：熱風爐燒爐—燜爐—送風自動工作模式、手動換爐模式、手動燒爐模式、休風操作、復風操作、停風機操作、停煤氣操作等。

5）高爐爐前模塊

高爐爐前模塊主要由擺動流嘴、開口機、揭蓋機、泥炮四個重要設備組成。

2.2.3 轉爐煉鋼系統

轉爐煉鋼仿真操作控制模塊包括主操作界面、轉爐傾動控制界面、氧槍操作界面、輔機操作界面、投料界面、一次除塵系統界面和監控系統界面等。

2.2.4連鑄系統

連鑄仿真操作控制模塊主要包括主操作界面、二冷配水表操作畫面、事故回水操作畫面、軌道設備水操作畫面、連鑄機噴霧冷卻操作畫面、連鑄機動態輕壓下系統等。

第3章冶金仿真模擬實訓效果評估

學生在仿真模擬實訓前期，對于生產實訓好奇心比較重，求知欲強，并且由老師時時刻刻講解，學生學習氣氛表現好；在仿真模擬實訓中期，學生對燒結、煉鐵、煉鋼和連鑄基本操作及基本原理已經熟練掌握，但部分學生對對應的數模關系還是不太理解，少部分學生表現出非常滿足，學習積極性有所下降，有部分學生表現出上廁所頻繁、上課聊天增多、甚至有極少數學生在電腦按照游戲。在仿真模擬實訓后期，由于離考核時間較近并且選拔學生參加河北省、全國及世界鋼鐵大學模擬軟件大賽，學生學習氣氛最高。

學生在實訓中期每天用一課時時間進行小組討論，小組長填寫討論結果，并且由實訓老師審閱簽字，可以適當提高學習氣氛。

在校學生實訓完全解決了安全問題如表1，并且通過學生比賽考核與企業職工技術比武考核對比，體現出學生以基本掌握了核心崗位技能知識如表2。

結束語

1）建設并完善冶金、連鑄仿真模擬實訓室和燒結、煉鐵仿真模擬實訓室。解決了冶金專業學生培養遇到的缺乏實訓設備和實習企業的難題。

3）替代了傳統輪崗生產實習：企業與學校不同，企業員工培訓很少完整的工藝流程培訓，而是針對重點崗位的重點工藝環節進行培訓，但冶金仿真模擬能夠實現完整工藝流程訓練。

4）完全解決了高危鋼鐵行業生產實習安全事故。

5）提高實習學生高技術高技能崗位理論實踐知識掌握：對于高爐崩料操作、連鑄操作、煉鋼操作等能夠熟練掌握。

6）冶金仿真模擬實訓不能完全代替生產實習，因為普通技術工種還需要現場實練，但可以減少了生產實習時間。

此項目為河北省高等學校科學技術研究青年基金項目：QN2015337

參考文獻：

[1]申瑩瑩等.冶金工程專業虛擬實習及教學技術研究.學周刊，2015（03）：34.

[2]張芳等.“鋼鐵大學”網絡平臺在冶金工程生產實習中的應用.中國冶金教學，2013（04）：46-48.endprint