冶金仿真模拟实训代替企业生产实践可行性研究

吴庆瑜+赵静

摘要：近几年钢铁企业效益下滑，各个钢铁企业逐渐精简人员，加强企业安全生产管理，实习学生在厂动手机会逐渐减少，尤其体现在国有企业实习的学生。冶金企业生产实习安全事故无法完全解决；高技术高技能岗位实习不太理想；所以提出冶金仿真模拟实训代替企业生产实践部分功能。

关键词：炼钢系统；冶金仿真模拟软件；生产实习；实训效果评估

冶金工程专业课程涉及面广、内容抽象、实践性强，传统实习由于企业限制、轮岗难度大、实习费用高、危险性大等原因而无法深入、全面实习[1]，影响了生产实习效果。

我院建设并完善冶金仿真系统硬件和软件，购买电脑、电脑桌、投影机、屏幕、学生椅子、空调及星科软件系统等。冶金仿模拟真实训为学生创设了亲身参与实践的情境，具有获知、激趣、求真、循理等教育功能。

通过软件仿真实训可以设置一些在真实岗位训练时无法设置的故障，培养学生应付故障的能力。软件仿真实训所特有的安全性也是仿真技术的一个重要优点。在钢业方面，采用仿真实训代替校外实训可使安全危险指数大大减少。

学生仿真模拟实训也适合了“河北省网络模拟炼钢大赛”，“全国有色金属行业职业院校技能大赛”，“世界钢铁大学大赛”。

普通技术岗位的实践动手操作还是无法完全模拟，解决方案较为困难，但是软件优势在于在企业学习较少的技术操作能够呈现的较为完整，并且有老师时时指导。

第1章 钢铁企业生产实习的现状

自2008年至今，钢铁企业效益下滑，各个钢铁企业逐渐精简人员，加强企业安全生产管理，实习学生在厂动手机会逐渐减少，尤其体现在国有企业实习的学生。河钢股份有限公司唐山分公司对自动炼钢、自动浇钢等技术的逐渐成熟，已经在企业全面实现自动浇钢及稳定全面推进自动炼钢。

对于普通技术岗位，实习学生半个月基本能熟练顶岗，实习企业及互保师傅为了生产及降低劳动强度不愿意让学生轮岗，对于核心岗位实习学生实习效果较差，如炼钢工、高炉工长、连铸浇钢工（拉钢工），因为核心岗位培养时间非常长，如高炉工长岗位培养一年才能勉强操作并不能单独操作，只能做个副手，学生实习时间现基本为期一年，生产实习很难实现理想状态的轮岗、顶岗和定岗。

所以冶金仿真模拟实训室的建设势在必行，不仅在安全方面保证学生实习安全，而且还能在高技术、高技能岗位（合金工、炼钢工、工长）的学生得到明显提高。

第2章 冶金仿真模拟实训室建设

2.1 冶金仿真模拟实训室硬件建设

我院投资53.2万元，建设并完善冶金、连铸仿真模拟实训室和烧结、炼铁模拟实训室，购买30台联想启天A7000一体机、6台启天M7150电脑，64台联想启天M436E电脑，共100台电脑，电脑桌54个，空调4台，6台投影机、6个投影幕布屏幕、电脑桌椅及电脑椅共129个音响、空调等。其中国家财政支持100万，院校又追加资金购买了星科烧结、炼铁、炼钢、连铸软件系统，并可以使用世界钢铁大学仿真模拟软件[2]。

2.2 冶金仿真模拟实训室软件系统建设

2.2.1烧结系统

可以实现烧结生产的操作和监控，系统界面包括系统总貌画面、上料系统（包括返矿系统）、配料系统、混料系统、烧冷系统、成品整粒系统、铺底料系统、高炉供料系统的操作画面。

2.2.2炼铁系统

1）槽下配料模块

槽下总貌操作画面由6条皮带（主皮带、供矿皮带、返矿皮带、焦丁皮带、供焦皮带、碎焦皮带）、4个焦槽、12个矿槽（3杂、2球、1返、6烧）以及每个槽下的给料机、振动筛构成。槽下设定表主要设定三部分内容。设定批次、设定矿石料重、设定焦炭料重。

2）炉顶布料模块

炉顶总貌操作界面主要由上料罐、上料闸、上密封阀、下料罐、下料闸、下密封阀、旋转布料器、料尺、均压阀、放散阀构成。高炉炉顶布料矩阵表主要设定四部分内容。α角设定表、布料圈数、料线设定和α角倾动方向。

3）高炉本体模块

高炉本体是整个高炉炼铁系统的核心。包括炉温控制操作、高炉顺行控制操作、高炉配料操作、休风操作、复风操作以及悬料处理操作等。

4）热风炉模块

热风炉是高炉炼铁的重要辅助部分。本系统设计分为七个部分：热风炉烧炉—焖炉—送风自动工作模式、手动换炉模式、手动烧炉模式、休风操作、復风操作、停风机操作、停煤气操作等。

5）高炉炉前模块

高炉炉前模块主要由摆动流嘴、开口机、揭盖机、泥炮四个重要设备组成。

2.2.3 转炉炼钢系统

转炉炼钢仿真操作控制模块包括主操作界面、转炉倾动控制界面、氧枪操作界面、辅机操作界面、投料界面、一次除尘系统界面和监控系统界面等。

2.2.4连铸系统

连铸仿真操作控制模块主要包括主操作界面、二冷配水表操作画面、事故回水操作画面、轨道设备水操作画面、连铸机喷雾冷却操作画面、连铸机动态轻压下系统等。

第3章冶金仿真模拟实训效果评估

学生在仿真模拟实训前期，对于生产实训好奇心比较重，求知欲强，并且由老师时时刻刻讲解，学生学习气氛表现好；在仿真模拟实训中期，学生对烧结、炼铁、炼钢和连铸基本操作及基本原理已经熟练掌握，但部分学生对对应的数模关系还是不太理解，少部分学生表现出非常满足，学习积极性有所下降，有部分学生表现出上厕所频繁、上课聊天增多、甚至有极少数学生在电脑按照游戏。在仿真模拟实训后期，由于离考核时间较近并且选拔学生参加河北省、全国及世界钢铁大学模拟软件大赛，学生学习气氛最高。

学生在实训中期每天用一课时时间进行小组讨论，小组长填写讨论结果，并且由实训老师审阅签字，可以适当提高学习气氛。

在校学生实训完全解决了安全问题如表1，并且通过学生比赛考核与企业职工技术比武考核对比，体现出学生以基本掌握了核心岗位技能知识如表2。

结束语

1）建设并完善冶金、连铸仿真模拟实训室和烧结、炼铁仿真模拟实训室。解决了冶金专业学生培养遇到的缺乏实训设备和实习企业的难题。

3）替代了传统轮岗生产实习：企业与学校不同，企业员工培训很少完整的工艺流程培训，而是针对重点岗位的重点工艺环节进行培训，但冶金仿真模拟能够实现完整工艺流程训练。

4）完全解决了高危钢铁行业生产实习安全事故。

5）提高实习学生高技术高技能岗位理论实践知识掌握：对于高炉崩料操作、连铸操作、炼钢操作等能够熟练掌握。

6）冶金仿真模拟实训不能完全代替生产实习，因为普通技术工种还需要现场实练，但可以减少了生产实习时间。

此项目为河北省高等学校科学技术研究青年基金项目：QN2015337

参考文献：

[1]申莹莹等.冶金工程专业虚拟实习及教学技术研究.学周刊，2015（03）：34.

[2]张芳等.“钢铁大学”网络平台在冶金工程生产实习中的应用.中国冶金教学，2013（04）：46-48.endprint