冶金工程本科生-煉鋼生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)仿真實(shí)驗(yàn)

1、煉鋼生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)仿真實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求我過是一個鋼鐵大國，而煉鋼過程又是一個復(fù)雜的操作控制過程。目前我國鋼鐵企業(yè)煉鋼過程主要以手動操作為主，但是由于受設(shè)備、場地、經(jīng)費(fèi)等硬件的限制，許多現(xiàn)場培訓(xùn)都無法進(jìn)行，而且真實(shí)操作往往會帶來各種危險(xiǎn)。因此，通過仿真實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生置虛擬環(huán)境中，可以放心地去做各種危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)。通過利用虛擬煉鋼系統(tǒng)，學(xué)生足不出戶便可以做各種操作，獲得與真實(shí)一樣的體會。通過該實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握：1. 熟悉煉鋼過程工藝流程；2. 掌握鐵水預(yù)處理操作技能；3. 掌握轉(zhuǎn)爐操作技能；4. 掌握LF精煉爐操作技能；5. 掌握連鑄操作技能。二、實(shí)驗(yàn)原理 仿真虛擬現(xiàn)實(shí)是綜合利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、光電成像技

2、術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真、人工智能等多種技術(shù)，創(chuàng)建一個逼真的、具有視、聽、觸、嗅、味等多種感知的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。人們借助各種交互設(shè)備沉浸于虛擬環(huán)境之中，與虛擬環(huán)境中的實(shí)體進(jìn)行交互，產(chǎn)生等同于真實(shí)物理環(huán)境的體驗(yàn)和感受。近年來，在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上又發(fā)展出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（或稱混合現(xiàn)實(shí)）技術(shù)，通過跟蹤用戶的位置和姿態(tài)，把計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體或其它信息準(zhǔn)確地疊加到真實(shí)場景的制定位置，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時互動的新體驗(yàn)。三、系統(tǒng)功能及特性簡1. 煉鋼生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)配合聲音、圖像、動畫及互動視景設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)員在實(shí)際操作轉(zhuǎn)爐前，熟練掌握轉(zhuǎn)爐操作技能及熟悉鐵水預(yù)處理工藝流程。通過反復(fù)練習(xí)鐵水預(yù)處理模擬操作，縮短了培訓(xùn)時間，

3、從而有效的彌補(bǔ)了真機(jī)無法真實(shí)操作、實(shí)際操作鐵水預(yù)處理時容易出現(xiàn)事故等缺陷，達(dá)到熟能生巧的目的，提高了培訓(xùn)效率。2. 利用煉鋼生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，根據(jù)所要培訓(xùn)的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的虛擬處理，學(xué)生無論是在知識學(xué)習(xí)、能力創(chuàng)新，還是在經(jīng)驗(yàn)積累、技能訓(xùn)練等都可收到意想不到的效果。在知識學(xué)習(xí)方面，它可以再現(xiàn)實(shí)際工作中無法觀察到的設(shè)備現(xiàn)象或設(shè)備動作的變化過程，為學(xué)生提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)材料，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識難點(diǎn)，使抽象的概念、理論直觀化和形象化。在能力創(chuàng)新方面，煉鋼生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬，通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果，有利于激發(fā)學(xué)生

4、的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在經(jīng)驗(yàn)積累方面，可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，自由地做各種實(shí)驗(yàn)，反復(fù)觀察各種現(xiàn)象，思索其產(chǎn)生的機(jī)理，探索不同條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與條件變化的規(guī)律性，增強(qiáng)感性認(rèn)識并加以訓(xùn)練上升到理論認(rèn)識。在技能訓(xùn)練方面，煉鋼生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以使學(xué)生能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個角色，全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去，“親手”練一練、“親口”說一說等做各種各樣的技能訓(xùn)練，例如電器維修技能、設(shè)備操作技能等。虛擬技能的訓(xùn)練系統(tǒng)沒有任何危險(xiǎn)，可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. Oracle數(shù)據(jù)庫文件；2. Oracle 客戶端軟件；3. 煉鋼服務(wù)器；4. 煉鋼生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

5、；5. 加密狗驅(qū)動；6. 煉鋼生產(chǎn)仿真操作；7. 三維教案平臺；四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、鐵水預(yù)處理實(shí)訓(xùn)1.1登錄雙擊可執(zhí)行程序的圖標(biāo)或者右擊鼠標(biāo)點(diǎn)擊“打開”，可以啟動本系統(tǒng)。輸入正確的學(xué)號或姓名、密碼進(jìn)入本程序。1.2 攪拌前的準(zhǔn)備工作確認(rèn)虛擬界面已連接，點(diǎn)擊【系統(tǒng)檢查】按鈕，進(jìn)行系統(tǒng)檢查，依次將“魚雷罐車進(jìn)站”->“倒鐵水”->“進(jìn)預(yù)處理站” （轉(zhuǎn)到虛擬界面觀看轉(zhuǎn)換視角看是否進(jìn)站），點(diǎn)下方【前進(jìn)】按鈕，將鐵水罐進(jìn)站，左下角下降煙罩，下降電動溜槽，分別設(shè)定攪拌頭的高度（3M左右）、攪拌時間（7.5左右）、攪拌速度（85至90左右）、門檻值（55左右），進(jìn)行脫硫劑備料（脫硫劑設(shè)定值967左

6、右，脫硫劑備料操作設(shè)定值1000左右），后點(diǎn)擊備料按鈕開始備料。1.3攪拌操作下降攪拌頭至鐵水液面，點(diǎn)【開始】按鈕，進(jìn)行攪拌，調(diào)節(jié)攪拌速度，使攪拌充分發(fā)揮作用，當(dāng)攪拌速度超過門檻值時，“轉(zhuǎn)到鐵水脫硫工藝流程”界面從下往上依次打開助吹閥、底吹閥、流態(tài)閥、壓送閥進(jìn)行送料。下料將結(jié)束時，應(yīng)提高轉(zhuǎn)速15轉(zhuǎn)。投完料后，按與開閥相反的順序關(guān)閉各閥門，提起溜槽。1.4扒渣操作等攪拌時間實(shí)際值等于攪拌時間設(shè)定值時，設(shè)定攪拌頭高度到7m，點(diǎn)擊攪拌頭高速升。點(diǎn)【傾翻】按鈕，將鐵水罐傾翻后點(diǎn)【扒渣開始】按鈕，開始進(jìn)行扒渣，虛擬界面轉(zhuǎn)換角度，鋼水表面基本沒有灰色物質(zhì)，扒渣結(jié)束，當(dāng)扒完渣后，可點(diǎn)【扒渣結(jié)束】按鈕，結(jié)束扒

7、渣，點(diǎn)【復(fù)位】按鈕，使鐵水罐復(fù)位。1.5 送至轉(zhuǎn)爐操作點(diǎn)【送至轉(zhuǎn)爐】按鈕，將鐵水罐后退出站，將攪拌后的鋼包送至轉(zhuǎn)爐，送至轉(zhuǎn)爐后彈出成分報(bào)告，本爐次就結(jié)束了。2、轉(zhuǎn)爐操作實(shí)訓(xùn)2.1 登錄雙擊可執(zhí)行程序的圖標(biāo)或者右擊鼠標(biāo)點(diǎn)擊“打開”，可以啟動本系統(tǒng)。輸入正確的學(xué)號或姓名、密碼進(jìn)入本程序。2.2 準(zhǔn)備工作確認(rèn)虛擬界面已連接，點(diǎn)擊【初始化操作】按鈕，鐵水重量調(diào)整為144t，輕廢鋼6t，重廢鋼10t ，鐵水成分：C：4.6，Si：0.5，Mn：0.55，P：0.04，鐵水溫度：1300，對其進(jìn)行初始化，指定到裝料側(cè)操作狀態(tài)，將爐子搖到加料位，分別點(diǎn)擊【加廢鋼】（爐子角度5055之間）、【加鐵水】（爐子角

8、度在4075之間），將廢鋼和鐵水加入到爐子中。加完料后再爐子搖回零位。設(shè)定好槍位，稱量好第一批要加入的料。關(guān)閉擋火門，下降煙罩，準(zhǔn)備好吹煉。槍位設(shè)定（160裝入量，不同的裝入量，槍位值要求不同）：前期平均槍位在1850到2000，均為合理，每偏離這個范圍50扣0.5分。中期槍位不可低于1700，不能高于2300，出現(xiàn)扣1分，后期槍位不可高于1700，不可低于1100,低于1100容易化槍，高于1700拉碳不準(zhǔn)，出現(xiàn)扣1分。開始吹氧后1分鐘吹氧后1.5分鐘吹氧后2分鐘吹氧后六分鐘吹氧后十二分鐘240022002000180017001200加料設(shè)定：時間石灰2鐵礬土石灰1鎂球鐵礦石白云石開始25

9、0002500150010001000七分鐘1000300500030000之后看溫度和C的情況進(jìn)行添加，一般加入石灰和鐵礦石兩種，加入的多相應(yīng)的成本也就高。2.3 吹煉操作點(diǎn)【啟動】按鈕，開始降槍，當(dāng)槍超過開閉氧點(diǎn)后，開始進(jìn)行吹氧，點(diǎn)【投入】按鈕，將稱好的料投入進(jìn)去，可在吹煉過程點(diǎn)【測溫取樣】按鈕，取下樣，根據(jù)原成分與目標(biāo)成分加入相應(yīng)的料，或是提、降槍。吹煉一段時間后，等達(dá)到目標(biāo)成分后，可進(jìn)行提槍，提到開閉氧點(diǎn)以上，關(guān)閉氧開氧點(diǎn)，最后點(diǎn)【吹煉結(jié)束】按鈕，結(jié)束吹煉。2.4 出鋼、出渣操作切換到出鋼操作狀態(tài)，將鋼包車開進(jìn)站，搖爐至出鋼工位，可根據(jù)最終的吹煉成分與目標(biāo)成分的差距，加入相應(yīng)的合金，出

10、鋼完成后，將鋼包車出站，爐子搖回零位。點(diǎn)【濺渣護(hù)爐】按鈕，降低槍位到開閉氧點(diǎn)，進(jìn)行吹氮操作，當(dāng)吹一段時間后，切換到出渣操作狀態(tài)，將渣包車開進(jìn)站，爐子搖到出渣工位，開始進(jìn)行出渣，出渣結(jié)束后，將渣包車開出站，爐子搖回零位。2.5 爐次結(jié)束操作點(diǎn)【爐次結(jié)束】按鈕，會彈出成分報(bào)告，本爐次就結(jié)束了，可進(jìn)入到下一爐次的操作。3、LF精煉爐操作實(shí)訓(xùn)3.1 登錄雙擊可執(zhí)行程序的圖標(biāo)或者右擊鼠標(biāo)點(diǎn)擊“打開”，可以啟動本系統(tǒng)。輸入正確的學(xué)號或姓名、密碼進(jìn)入本程序。3.2加熱前的準(zhǔn)備工作確認(rèn)虛擬界面已連接，點(diǎn)擊【系統(tǒng)檢查】按鈕，進(jìn)行系統(tǒng)檢查，檢查完畢，點(diǎn)擊【初始化操作】按鈕，對其進(jìn)行初始化，轉(zhuǎn)到“鋼包車F11”界面

11、，再指定要加熱的鋼包，將鋼包吊到鋼包車上，點(diǎn)擊【接Ar管】按鈕，將Ar管接上，（隨便）設(shè)定氬氣流量(按鈕分別代表10、20、40、80、160、320)，選擇“手動”打開兩個氬氣閥，開始吹氬，點(diǎn)擊【加碳粉】按鈕，加入幾包碳粉，點(diǎn)【鋼包車】按鈕，切換到鋼包車行走操作對話框，點(diǎn)【加熱方向啟動】按鈕，將指定的鋼包開到加熱工作，將鋼包運(yùn)到加熱工位。在上方選擇聯(lián)動方式，點(diǎn)【下降】按鈕，將所有電機(jī)進(jìn)行下降，準(zhǔn)備加熱，點(diǎn)【爐蓋下降】按鈕，下降爐罩，設(shè)定好變壓器檔位（1-13個檔位隨便選擇）、弧流（55）、時間設(shè)定（10分鐘），切換到合閘方式，準(zhǔn)備加熱。喂絲速度設(shè)為100，點(diǎn)【喂絲開始】按鈕，開始進(jìn)行喂絲。3

12、.3加熱操作點(diǎn)【加熱】按鈕，進(jìn)行加熱操作，點(diǎn)【測溫取樣】按鈕，對其成分及溫度進(jìn)行取樣，可根據(jù)目標(biāo)成分及原始成分，加入相應(yīng)的料，切換到“加料F2”界面，加石灰300，點(diǎn)擊1組半開倉振，螢石400，點(diǎn)擊2組半開倉振，高談錳鐵200，點(diǎn)擊3組半開倉振，點(diǎn)擊投入，點(diǎn)擊1#、2#、3#稱量啟動，掌握好加熱時間。3.4爐次結(jié)束操作等加熱結(jié)束后，點(diǎn)【結(jié)束】按鈕，將電極上升、煙罩上升，點(diǎn)【爐次結(jié)束】按鈕，會彈出成分報(bào)告，本爐次就結(jié)束了，可進(jìn)入到下一爐次的操作。4、連鑄操作實(shí)訓(xùn)4.1 登錄雙擊可執(zhí)行程序的圖標(biāo)或者右擊鼠標(biāo)點(diǎn)擊“打開”，可以啟動本系統(tǒng)。輸入正確的學(xué)號或姓名、密碼進(jìn)入本程序。4.2準(zhǔn)備工作確認(rèn)虛擬界

13、面已連接，打開連鑄機(jī)動態(tài)輕壓下仿真系統(tǒng)，點(diǎn)擊【系統(tǒng)檢查】按鈕，進(jìn)行系統(tǒng)檢查，檢查完畢，點(diǎn)擊【送引錠】按鈕，先將引錠桿送過去。切換到監(jiān)控畫面中，分別將兩個大包臺上升到上限位，再將中包移動到工作位上，將中包上升到位，把中包水口裝上，再下降到澆鑄位。將大包臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，將帶有鋼包的包臂旋轉(zhuǎn)到工作位，下降包蓋，將包蓋進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，保證將大包蓋好，再把大包水口裝上。4.3開澆操作大包水口裝好后，下降大包臂，就可設(shè)定大包的流量，打開大包的滑動水口了。可根據(jù)需要設(shè)定大包的流量。等中包中液面達(dá)到40%時，就可將中包開澆了，可根據(jù)需要設(shè)定中包的流量（注意出苗時間），等結(jié)晶器液面達(dá)到85%時，就可將結(jié)晶器進(jìn)行開澆操作了

14、。4.4換包操作本程序模擬的是三包連澆的，當(dāng)一包澆鑄完成后，可進(jìn)行換包操作，先將下一包的鋼包裝到大包臺上，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，將已經(jīng)澆鑄完成的空的鋼包卸載掉，進(jìn)行新一輪澆鑄操作。4.5連鑄結(jié)束當(dāng)三包都澆鑄完成后，會出現(xiàn)如下圖所示的提示，點(diǎn)【是】按鈕，程序就退出了，點(diǎn)【否】按鈕，開始新的計(jì)劃。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)椐處理：5.1 鐵水預(yù)處理實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)組別鐵水溫度（oC）鐵水重量(t)脫硫前S含量(%)脫硫劑加入量 (kg)加料后攪拌時間(min)脫硫后S含量(%)目標(biāo)S含量(%)實(shí)際轉(zhuǎn)速( r/min )5.2轉(zhuǎn)爐操作實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)組別鐵水重量(t)廢鋼重量(t)氧氣流量(m3/min)氬氣流量(m3/min)石灰加入量(kg)白云石加入量(kg)鐵礦石加入量(kg)螢石石加入量(kg)鎂球加入量(k