煉鐵設計基礎課程教學改革與實踐

李曉曉

摘 要：在世界鋼鐵工業發展中，我國因為幅員遼闊，資源豐富，人口密集，是當之無愧的鋼鐵大國，在我國的鋼鐵事業發展中，對于煉鐵設計基礎課教學改革可以從發源頭上改良煉鐵發展工藝，為煉鐵行業輸送大批專業人才。

關鍵詞：煉鐵技術;教學改革;工業

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.202

工業是國民經濟的支柱性產業，主導著國民經濟的命脈，近年來工業發展的顯著特征是建筑鋼材產能增長的現象，尤其隨著新高爐的投產使用，鋼鐵產能過剩局面越來越嚴重，鋼鐵行業競爭力業越來越大，如何在當前競爭激烈的冶煉市場中脫穎而出，成為鋼鐵企業噬需解決的問題，也成為高職院校煉鐵設計基礎課程必須思考改進的問題。

1 我國鋼鐵工業現狀

在工業發展中，鋼鐵被視為其賴以生存發展的糧食，鋼鐵產品被應用于社會生活的個官方面，是人類使用最多的金屬材料，更是國家工業發展不可缺少的基礎性原料。我國鋼鐵工業的主要產品有鐵、鋼、鐵合金等。進入21世紀以來，我國的鋼鐵工業發展勢頭更加迅猛，鋼鐵產量增速加快，甚至在2017年時候位居世界第一。筆者查閱數據資料，2014年我國粗鋼產量達8.23億噸，約占世界粗鋼產量的49.5%，2016年我國累計出口鋼材1.08億噸，連續兩年突破一億噸，出口地區遍布東盟、中東、韓國、美國等地區與國家。

下圖為2009-2015年全球粗鋼產量增長：

我國鋼鐵業在目前的發展概況中，不僅產量大，出口廣，在工業體系上也逐步完善，形成了燒結和球團、煉鐵、煉鋼、軋鋼等為一體的流程化作業鏈，據資料顯示目前全國共有鋼鐵企業1400余家，包括鋼鐵聯合企業約650家，獨立球團廠約53家，獨立軋鋼廠約700家。已經成為全球鋼鐵工業體系中產業鏈最完整的。

下圖為鋼鐵工業生產流程圖：

然而我國鋼鐵工業在發展中也面臨著排放污染物大的缺點，據資料顯示，2015年一年，我國鋼鐵工業在發展中的氮氧化物排放足有104.3萬噸，占重點調查工業切的排放量比重為9.6%，二氧化硫的排放量高達173.5萬噸占重點調查工業企業的比重為12.4%，煙粉塵排放量達357.2萬噸，占重點調查工業企業的比重為32.2%。

下圖為鋼鐵工業大氣污染物種類與主要來源：

2 煉鐵設計課程內容

2.1 煉鐵設計課程的內容

煉鐵設計的一般工藝就是一個鐵的化學還原反應，是將鐵從鐵礦石等含鐵化合物中還原的過程?，F在流行的煉鐵方法主要原理是利用CO、H2、C等還原物，在高溫高壓下將礦石中的生鐵還原出來，生鐵一部分用來制造，另一部分再經過化學法應用來煉鋼。在現煉鐵設計中利用的方法主要有熔融還原法，直接還原法，高爐煉鐵法，其中最主要的就是高爐煉鐵法。筆者以高爐煉鐵為例，介紹煉鐵設計課程的一般內容：

在高爐煉鐵設計課上，主要以鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰石）三部分為原料展開設計實訓。導師同步給出一個設計課題，例如設計一座年產xx的鋼鐵高爐等;接著導師會安排設計內容，主要包括一是工藝計算，包括配料計算、物料平衡計算和熱平衡計算等;二是爐體設計，包括爐型設計、爐襯設計和冷卻系統設計等，三是CAD繪制高爐整體圖一份，四是編寫設計說明一份等等。最后導師安排設計時間，通常是一個月左右。

2.2 煉鐵設計課程的優勢

當前高職院校煉鐵設計課程，在傳統教學中安排學生實踐，通過實訓實踐的方式，是對“百聞不如一見，百見不如一試”的教學改革的實踐，在這個過程中，學生首先在煉鐵設計課程開始之前要預習，明確煉鐵設計課程的目的、原理、步驟，做到胸有全局。這種胸有全局在學習的鏈條中非常重要，一旦做不到，很容易造成課上聽不懂，知識混沌不扎實，實踐工作中不能熟練應用。其次要深入理解各種煉鐵儀器性能及使用注意事項，養成愛護儀器，不隨意玩弄，任意亂用的好習慣;再次是讓學生通過反復的觀察實踐，明白煉鐵過程的原理，熟練掌握煉鐵技巧;接著是養成嚴謹細致的工作態度，這是指導一生工作生涯的寶貴品質，在煉鐵設計課堂上實現這一品質的培養至關重要，有助于學生在日后的鋼鐵職業生涯里追求工匠精神，精益求精，創造出一凡偉業。

2.3 煉鐵設計課程的不足

就目前的煉鐵設計課程在實踐中的發展來看，雖然采用了創新的形勢，但本質上還是一種傳統的課堂形勢，以老師講解和演示為主，學生的練習多是老師推一步他動一步的情形。這樣的學習過程，即使學生通過了反復的練習實踐，事實上也是在浪費時間，反而有可能會使學生在學習過程中產生厭煩情緒，玩手機、睡覺等，而且這樣的團隊式學習為學生提供了更便捷的聊天機會。筆者暗訪了幾個煉鐵設計實訓課的班級，課堂氣氛確實活躍，學生熱情確實高漲，但并不是因為課程內容而活躍，而是因為聊天火熱，閑聊火熱，這實質上是另一種形式的課堂資源浪費。

3 煉鐵設計基礎課程教學改革

結合煉鐵設計課程當前存在的優勢及弊端，在煉鐵設計基礎課程的教學改革中，筆者認為應該保留其優勢，改良其不足，揚長避短，批判性地進行，主要是把握以下兩方面的內容：一是保留其實訓課堂的模式，這是適應當前教育改革的大趨勢，也是高校課程創新發展的必然要求，二是在課程形式改良的基礎上增加內涵，這也是煉鐵設計基礎課上最需要改良的一方面，也是筆者重點論述的一方面。

在當前煉鐵設計基礎課上內涵的增加要做到以下幾個方面：一是增加情景導入，讓學生通過情景模擬來提升興趣點，深刻感知到煉鐵工藝的博大精深和生動有趣，增加學生后續學習動力，同時在情景模擬中發現當前煉鐵工藝設計的不足之處，分析其原因探究其對策。二是讓學生學會自主思考，通過使學生詳細概括已有知識的結構體系，提煉思維導圖，以自己的認知水平將其表達出來，然后進行小組間的交流，互相補充論證彼此的觀點，形成對知識更全面深入的認知和思考能力。三是有針對性地進行小組討論，小組長組織組內成員交流各自的發現，力爭達成共識，并為后續在煉鐵設計課堂上的流做好準備。與此同時高校教師要深入到各學習小組中，對小組合作學習進行指導，對學生在小組討論中的分歧做出指導。四是分組展示與交流，就前三步中小組學生對于煉鐵設計相關知識討論研習結果，各個小組選派代表進行分組展示，與全班同學一起交流，并在全班同學的指導意見下改良本組不合理的知識框架，老師最后做匯總性講解，包括評書每個小組的合作成果，并給出最終的煉鐵設計課程的核心知識，讓學生加深記憶。五是通過辨析歸納和題目應用來鞏固煉鐵設計相關知識，教師可以總結一些易錯知識點組織不同小組同學進行辨析，然后隨機抽取學生來回答問題，既是一種對學生知識的檢驗方法，又是一種對于學生學習的督促方法，鞭策每個學生不能抱有僥幸心理;此外教師還可以選擇典型的易錯題，讓學生獨立解決，從而發現問題，反饋補救。

4 結束語

鋼鐵行業是一個國家的重工業基礎，也是衡量一個國家綜合國力和工業化水平的重要因素。面對我國鋼鐵行業產能過剩的嚴峻局面，國內鋼材轉化率進入萎廉狀態，鋼鐵企虧損現象及見不鮮的現實窘境，高鐵行業的轉型升級勢在必行，在這樣的背景下，高職院校對于煉鐵設計課程的改進教育就顯得意義重大，本文通過提出創造性建議，以期高職院校為培養一大批專業性的鋼鐵職業工人貢獻學術力量，促進鋼鐵行業專業化、高校能發展。

參考文獻：

[1]凌宗峰.高爐煉鐵系統設計[D].萊蕪職業技術學院，2017.

[2]周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].冶金工業出版社，2012.