冶金工程本科生-煉鋼生產實訓仿真實驗

1、煉鋼生產實訓仿真實驗一、實驗目的與要求我過是一個鋼鐵大國，而煉鋼過程又是一個復雜的操作控制過程。目前我國鋼鐵企業(yè)煉鋼過程主要以手動操作為主，但是由于受設備、場地、經費等硬件的限制，許多現場培訓都無法進行，而且真實操作往往會帶來各種危險。因此，通過仿真實訓，使學生置虛擬環(huán)境中，可以放心地去做各種危險的實驗。通過利用虛擬煉鋼系統(tǒng)，學生足不出戶便可以做各種操作，獲得與真實一樣的體會。通過該實驗要求學生掌握：1. 熟悉煉鋼過程工藝流程；2. 掌握鐵水預處理操作技能；3. 掌握轉爐操作技能；4. 掌握LF精煉爐操作技能；5. 掌握連鑄操作技能。二、實驗原理 仿真虛擬現實是綜合利用計算機圖形學、光電成像技

2、術、傳感技術、計算機仿真、人工智能等多種技術，創(chuàng)建一個逼真的、具有視、聽、觸、嗅、味等多種感知的計算機系統(tǒng)。人們借助各種交互設備沉浸于虛擬環(huán)境之中，與虛擬環(huán)境中的實體進行交互，產生等同于真實物理環(huán)境的體驗和感受。近年來，在虛擬現實的基礎上又發(fā)展出增強現實（或稱混合現實）技術，通過跟蹤用戶的位置和姿態(tài)，把計算機生成的虛擬物體或其它信息準確地疊加到真實場景的制定位置，實現虛實結合、實時互動的新體驗。三、系統(tǒng)功能及特性簡1. 煉鋼生產仿真實訓系統(tǒng)配合聲音、圖像、動畫及互動視景設備，培養(yǎng)學員在實際操作轉爐前，熟練掌握轉爐操作技能及熟悉鐵水預處理工藝流程。通過反復練習鐵水預處理模擬操作，縮短了培訓時間，

3、從而有效的彌補了真機無法真實操作、實際操作鐵水預處理時容易出現事故等缺陷，達到熟能生巧的目的，提高了培訓效率。2. 利用煉鋼生產仿真實訓系統(tǒng)，根據所要培訓的內容進行相應的虛擬處理，學生無論是在知識學習、能力創(chuàng)新，還是在經驗積累、技能訓練等都可收到意想不到的效果。在知識學習方面，它可以再現實際工作中無法觀察到的設備現象或設備動作的變化過程，為學生提供生動、逼真的感性學習材料，幫助學生解決學習中的知識難點，使抽象的概念、理論直觀化和形象化。在能力創(chuàng)新方面，煉鋼生產仿真實訓系統(tǒng)，可以對學生在學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬，通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設所產生的結果或效果，有利于激發(fā)學生

4、的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在經驗積累方面，可以建立各種虛擬實驗室，自由地做各種實驗，反復觀察各種現象，思索其產生的機理，探索不同條件下的實驗結果與條件變化的規(guī)律性，增強感性認識并加以訓練上升到理論認識。在技能訓練方面，煉鋼生產仿真實訓系統(tǒng)，可以使學生能夠在虛擬的學習環(huán)境中扮演一個角色，全身心地投入到學習環(huán)境中去，“親手”練一練、“親口”說一說等做各種各樣的技能訓練，例如電器維修技能、設備操作技能等。虛擬技能的訓練系統(tǒng)沒有任何危險，可以不厭其煩地反復練習，直至掌握操作技能為止。三、實驗設備1. Oracle數據庫文件；2. Oracle 客戶端軟件；3. 煉鋼服務器；4. 煉鋼生產仿真實訓系統(tǒng)

5、；5. 加密狗驅動；6. 煉鋼生產仿真操作；7. 三維教案平臺；四、實驗步驟：1、鐵水預處理實訓1.1登錄雙擊可執(zhí)行程序的圖標或者右擊鼠標點擊“打開”，可以啟動本系統(tǒng)。輸入正確的學號或姓名、密碼進入本程序。1.2 攪拌前的準備工作確認虛擬界面已連接，點擊【系統(tǒng)檢查】按鈕，進行系統(tǒng)檢查，依次將“魚雷罐車進站”->“倒鐵水”->“進預處理站” （轉到虛擬界面觀看轉換視角看是否進站），點下方【前進】按鈕，將鐵水罐進站，左下角下降煙罩，下降電動溜槽，分別設定攪拌頭的高度（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），進行脫硫劑備料（脫硫劑設定值967左

6、右，脫硫劑備料操作設定值1000左右），后點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【開始】按鈕，進行攪拌，調節(jié)攪拌速度，使攪拌充分發(fā)揮作用，當攪拌速度超過門檻值時，“轉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、壓送閥進行送料。下料將結束時，應提高轉速15轉。投完料后，按與開閥相反的順序關閉各閥門，提起溜槽。1.4扒渣操作等攪拌時間實際值等于攪拌時間設定值時，設定攪拌頭高度到7m，點擊攪拌頭高速升。點【傾翻】按鈕，將鐵水罐傾翻后點【扒渣開始】按鈕，開始進行扒渣，虛擬界面轉換角度，鋼水表面基本沒有灰色物質，扒渣結束，當扒完渣后，可點【扒渣結束】按鈕，結束扒

7、渣，點【復位】按鈕，使鐵水罐復位。1.5 送至轉爐操作點【送至轉爐】按鈕，將鐵水罐后退出站，將攪拌后的鋼包送至轉爐，送至轉爐后彈出成分報告，本爐次就結束了。2、轉爐操作實訓2.1 登錄雙擊可執(zhí)行程序的圖標或者右擊鼠標點擊“打開”，可以啟動本系統(tǒng)。輸入正確的學號或姓名、密碼進入本程序。2.2 準備工作確認虛擬界面已連接，點擊【初始化操作】按鈕，鐵水重量調整為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，對其進行初始化，指定到裝料側操作狀態(tài)，將爐子搖到加料位，分別點擊【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。設定好槍位，稱量好第一批要加入的料。關閉擋火門，下降煙罩，準備好吹煉。槍位設定（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，出現扣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的情況進行添加，一般加入石灰和鐵礦石兩種，加入的多相應的成本也就高。2.3 吹煉操作點【啟動】按鈕，開始降槍，當槍超過開閉氧點后，開始進行吹氧，點【投入】按鈕，將稱好的料投入進去，可在吹煉過程點【測溫取樣】按鈕，取下樣，根據原成分與目標成分加入相應的料，或是提、降槍。吹煉一段時間后，等達到目標成分后，可進行提槍，提到開閉氧點以上，關閉氧開氧點，最后點【吹煉結束】按鈕，結束吹煉。2.4 出鋼、出渣操作切換到出鋼操作狀態(tài)，將鋼包車開進站，搖爐至出鋼工位，可根據最終的吹煉成分與目標成分的差距，加入相應的合金，出

10、鋼完成后，將鋼包車出站，爐子搖回零位。點【濺渣護爐】按鈕，降低槍位到開閉氧點，進行吹氮操作，當吹一段時間后，切換到出渣操作狀態(tài)，將渣包車開進站，爐子搖到出渣工位，開始進行出渣，出渣結束后，將渣包車開出站，爐子搖回零位。2.5 爐次結束操作點【爐次結束】按鈕，會彈出成分報告，本爐次就結束了，可進入到下一爐次的操作。3、LF精煉爐操作實訓3.1 登錄雙擊可執(zhí)行程序的圖標或者右擊鼠標點擊“打開”，可以啟動本系統(tǒng)。輸入正確的學號或姓名、密碼進入本程序。3.2加熱前的準備工作確認虛擬界面已連接，點擊【系統(tǒng)檢查】按鈕，進行系統(tǒng)檢查，檢查完畢，點擊【初始化操作】按鈕，對其進行初始化，轉到“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，點擊【接Ar管】按鈕，將Ar管接上，（隨便）設定氬氣流量(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，點擊【加碳粉】按鈕，加入幾包碳粉，點【鋼包車】按鈕，切換到鋼包車行走操作對話框，點【加熱方向啟動】按鈕，將指定的鋼包開到加熱工作，將鋼包運到加熱工位。在上方選擇聯動方式，點【下降】按鈕，將所有電機進行下降，準備加熱，點【爐蓋下降】按鈕，下降爐罩，設定好變壓器檔位（1-13個檔位隨便選擇）、弧流（55）、時間設定（10分鐘），切換到合閘方式，準備加熱。喂絲速度設為100，點【喂絲開始】按鈕，開始進行喂絲。3

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

13、面已連接，打開連鑄機動態(tài)輕壓下仿真系統(tǒng)，點擊【系統(tǒng)檢查】按鈕，進行系統(tǒng)檢查，檢查完畢，點擊【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。將大包臺進行旋轉，將帶有鋼包的包臂旋轉到工作位，下降包蓋，將包蓋進行旋轉，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，就可設定大包的流量，打開大包的滑動水口了。可根據需要設定大包的流量。等中包中液面達到40%時，就可將中包開澆了，可根據需要設定中包的流量（注意出苗時間），等結晶器液面達到85%時，就可將結晶器進行開澆操作了

14、。4.4換包操作本程序模擬的是三包連澆的，當一包澆鑄完成后，可進行換包操作，先將下一包的鋼包裝到大包臺上，再進行旋轉操作，將已經澆鑄完成的空的鋼包卸載掉，進行新一輪澆鑄操作。4.5連鑄結束當三包都澆鑄完成后，會出現如下圖所示的提示，點【是】按鈕，程序就退出了，點【否】按鈕，開始新的計劃。五、實驗數椐處理：5.1 鐵水預處理實訓數據組別鐵水溫度（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S含量(%)實際轉速( r/min )5.2轉爐操作實訓數據組別鐵水重量(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