转炉炼钢工火焰视觉判断之欧阳术创编.docx

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转炉炼钢工火焰视觉判断之欧阳术创编

转炉炼钢工火焰视觉判断

时间：

2021.02.02

创作：

欧阳术

生产劳动是指劳动者利用劳动工具对劳动对象进行操作，改变劳动对象生产成品。

生产技术包括劳动对象和劳动工具情况的掌握以及相应的操作活动。

在有些生产领域或工种，如飞机、汽车驾驶，工具情况的掌握和相应的操作是生产技术的主要部分。

在另一些生产领域或工种，劳动对象情况的掌握和相应的操作组成生产技术的关键部分，转炉炼钢就属于这类的生产领域。

在转炉炼钢工作中，人不能直接观察到炉内所进行的一系列理化过程的变化，只能凭借炉口的火焰变动情况间接判断炉内的情况。

由于至今没有很好的仪器可以自动控制转炉的整个操作过程，所以操作主要是根据工人由吹炼过程中火焰、火花的特征对炉内情况的判断。

这种利用视觉的观察判断以鉴定冶炼情况的操作，称为“看火操作”。

看火操作带有凭经验操作的性质，不到纯熟地步，炼钢工在操作时很难断言自己吹炼的一炉钢的质量究竟如何。

例如，炼钢工把火焰所表示的温度判断错了（与冶炼过程所要求的正确度数不符）因而造成低温钢，不能正确掌握火花特征因而难以控制含碳量，以上情况就造成了钢质量波动的问题。

所以培训转炉炼钢工的关键在于学会看火技能。

“看火操作”和其他劳动活动一样，包括着从感觉、知觉到思维一系列的心理过程。

对火焰特征的认知、分辨属于感知过程；为了更好地比较不同炉的火焰特点，炼钢工需要在头脑中保持以前冶炼时火焰特征的映象（同时了解这种特征与冶炼效果的关系）以便调整这一炉的吹炼情况，这属于记忆过程；要了解整个冶炼过程的规律性，对复合刺激物作综合判断则属于思维过程；等等。

由此可见，从事判断火焰主要的心理过程是：

感知觉，记忆，思维（综合判断）。

目前我国各地有数千座转炉在进行生产，但是熟练掌握操作技术的工人较少，因此培养大批熟练的炼钢工人（不仅能炼出钢而且能炼出好钢）是促进钢生产的重大任务。

我们的工作主要是在协助炼钢工掌握技术和提高技术两方面。

本文主要报告在技术掌握方面的工作。

在技术掌握中，火焰视觉判断的主要困难是什么呢?

新工人常反映说：

“学了几个月还是不会看火”，“看火不知道去看什么”。

也有的说：

“师傅说了（指火焰情况），自己眼睛还是看不到，看不清楚。

”总的来说，新工人感到的困难是：

（1）不知道该看火焰的哪些特征；

（2）看不清楚这些特征。

这需要进一步分析，哪些火焰特征是知觉的对象，哪些原因造成了对火焰特征清晰视知觉的困难。

（一）哪些火焰特征是知觉的对象

1．火焰的颜色特征──色调、亮度、浓度。

炉内化学反应所辐射的能量以光能的形式出现，根据火焰分光的研究，在吹炼过程中转炉火焰光谱的变化主要在火焰谱带的430纳米和630纳米处。

在火焰谱带的不同处火焰的色调、亮度、浓度不同，我们从这种火焰色调等的差异上就能区别吹炼的不同时期、温度的变化等。

例如白亮、浓厚不透明的火焰表示高温，暗青、稀薄透明火焰表示低温。

2．火焰、火花的形状及大小。

从火焰的高度、“硬～软”程度可以表明温度的高低。

从火花的分叉情况可以表示含碳量的高低。

3．火焰喷出物的特征。

要善于区别炉内喷出物是石灰粒还是渣粒。

还要从渣粒黏性上看出化渣的情况。

除上述主要特征外，还应考虑到次要特征及其他因素。

如对吹炼时间的知觉，掌握吹炼时间，特别是降碳速度，这对于提高终点碳尤为重要；对火焰的变动特征，从火焰上升的快慢、缓急，可了解吹炼过程的进程；有时烟雾的情况（有，无）也可帮助了解温度高低。

这些特征就不一一列举了。

（二）造成对火焰特征清晰视知觉困难的原因

1．强烈刺激物，人眼辨别反映的局限性。

火焰是一个强烈的刺激物，随着炉内温度的提高，火焰亮度逐渐增高。

温度低时，火焰的色调浓，而当温度高，亮度增强时，色调变化很小。

这时主要根据亮度判断温度，据测量，当炉温为1500℃时，其亮度为白昼亮度的3倍，当温度增至1700℃时，为白昼亮度的15～20倍。

按维恩位移定律，在火焰亮度增加时，火焰能量分配向短波方面转移。

这样，为了防止幅射热的强光刺激伤眼，炼钢工都戴蓝色的镜子。

在苏联，据舍沙弗拉诺夫（А．С．Шафранов）的实验证明，用No．5深青—蓝色镜子最好。

在高温时主要根据亮度判断温度。

但根据韦伯定律，在弱亮度基础上增加亮度时，对亮度的差别阈限低，而在强光背景上增加亮度时，差别阈限高。

后者不是炼钢工借以判断温度的根据。

2．火焰刺激物的变动性大，知觉对象的呈现时间短。

火焰刺激物不是一个稳定的物体，而是时刻在激烈地变动着，火焰的间歇变化常产生闪光现象。

在吹炼初期（硅锰氧化期），光谱是在“带状”和“线状”谱带中，吹炼中期（碳焰期）就出现“连续”光谱几乎遮满了线状谱带。

光谱带的迅速变化（在短促的冶炼时间内，每炉平均20分钟上下），加上火焰的间歇闪变，因此单位时间内被感知对象的呈现时间很短，这就造成了识别对象的困难。

在火焰的形状、大小方面的变化也时常起伏不定，没有经验的炼钢工对因受外界因素的影响（如加料）而产生的火焰变化如火焰的突然下缩、上升，常感到束手无策。

另外，像炉内喷出的火花，喷出来是一个抛物线的运动的物体，呈现时间短，立即消失，所以更难辨别。

3．背景不利于知觉对象的清晰对比。

用火花检查法鉴别各种钢材成分时，在砂轮四周围以黑色布幕，以使得在砂轮上摩擦金属时所喷出来的火花能鲜明地获得对比，便于清晰知觉。

可是转炉内喷出的白色火花、渣粒等都是呈现在白亮火焰的背景上，因此辨认更为困难。

炼钢工们都反映：

白天光线妨害他们正确“看火”，这是因为，白天光钱不利于在炉前造成一个清晰明暗对比的视觉条件。

4．对复合刺激（同时或先后）综合反应的困难。

在转炉炼钢中必需依据多种指标来综合判断炉内情况。

但刺激物的呈现时间短，各特征几乎全是同时或先后作为复合刺激物出现的，因此造成同时知觉不同特征的困难。

如看化渣的好坏，既要根据火焰特征又要根据火焰喷出的渣粒来综合判断化渣情况。

在取钢样时，要在极短促的时间内观察样模内的多种特征，如从碳花看含碳量高低，从结膜时间看温度高低，另外还要根据其他特征看脱氧等情况。

有的人看了碳花，少看了结膜，因此只知含碳量而不知出钢温度，这样只根据一种特征而作出判断，调整出钢时间就不可靠了。

（一）明确视觉对象，建立视觉信号联系，根据多种信号综合判断

转炉炼钢需要凭借炉口的火焰情况来间接判断炉内的各种情况。

火焰的一定特征，如火焰的形状、明度、高度等就是代表炉内一定情况的“视觉信号”。

炼钢工的培训首先应该明确这些是被识别的对象，通过“视觉信号”暂时联系系统的建立提高对火焰特征的绝对感受性和差别感受性。

首先我们分析了火焰、火花及钢样、渣样等“视觉信号”和吹炼过程中温度的变化、化渣的情况、摇炉的速度、控制终点、拉碳以及事故等的关系。

如从火焰特征判断温度高低，按火焰、火花特征掌握终点拉碳。

表1　从火焰特征判断温度高低

温度的高低

火焰的特征

温度高

温度低

火焰的颜色

白亮

暗青

火焰的浓度

浓厚、不透明

稀薄透明（透过火焰可看见后面的烟罩）

火焰的形状

不硬、不软

硬火

火焰的高度

不高

很高

表2　从火焰、火花特征判断含碳量

火焰、火花特征

含碳量

火焰的摆动

火花的特征

其他喷出物

1%以上

火花开始飘，在半空连续爆炸成数朵小花，火花大，分叉多

0．5%以上

火焰摆动呈S形，上下摆动多，中间动得少

火花一次爆炸，分叉有5～6个，小花飘在地上翻起来再分1～2个叉

有部分火星

0．30%以上

火焰已略显收缩

炭线很粗，火花分叉保持3～4个，分叉长而有力

大部分为火星

＜0．25

火焰摆动剧烈，主要是上面摆动，白亮火焰离顶

火花消失，偶有出现无力，只有2～3个分叉

大部分为火星、芒星（喷射很快的火星），开始喷渣粒

由上二表可见不能只凭一种“视觉信号”就判断出炉内的情况，而是根据多种信号综合判断炉内情况，例如要从火焰的颜色、浓度、形状、高度等来综合判断炉内温度情况。

在判断终点含碳量时，既要看火花特征，还可考虑火焰形状的变化。

在收高碳时要看火焰摆动的幅度，由大至小，在收低碳时要看火焰下降情况。

除了在同一分析器内根据多种信号综合判断外，还可根据不同分析器的多种信号，如听觉信号、温度感觉信号等来综合判断炉内情况。

在发生风眼掉砖时，除了火焰高、外冲，炉内还有“扑通、扑通”的声音，火焰烘烤炙热。

由于综合判断能够增加判断情况的正确性，因此一开始就应该训练工人掌握，克服只看一种特征就下判断的缺点，如有工人只看火焰，有的只看火花。

（二）由粗及精地提高对火焰特征的差别感受性

辨别火焰特征的困难不在分辨差异极大的两种火焰颜色特征，像白亮火焰与暗青火焰之间的差别，而在所谓“既不那样白亮，也不是很暗”的情境，就是分辨不出颜色特征的微小差别。

据炼钢工反映，当温度在界乎高温和低温之间时，火焰呈“红、软、稍带透明状”，这时最难准确判断温度的高低，自己以为温度够了，结果出了低温钢。

这就是说不能仅近似地知道什么色调、亮度代表高温，什么色调、亮度代表低温，更需要精细地辨别这些特征的微小差别及这些差别所代表的确实度数。

根据一般认知活动的特点，由易及繁的训练方法是最有效的。

施皮格尔用色温（一个300伏特的电影放映灯，由变阻器调节产生相应炉内的色调）训练钢工时，用仪器来呈现一系列的温度及其色调时，先用大的间隔200℃，随后用小的间隔50℃使受试分辨，训练效果很好，训练与未训练者感受性提高水平相差显著。

我们在实验中从提高初学者对具有微小差别的火焰特征的差别感受性做起，首先要求徒工能够在心中形成一个明确的对比，以识别各种视觉信号所代表的不同情况。

在培训试验工作中我们提出由粗到细的比较火焰的方法，先辨别最白亮的火焰和最暗青的火焰两者的差别。

在意识中造成鲜明的形象，什么样是白亮火焰代表高温，什么样是暗青火焰代表低温。

通过徒工在炉前有意识有目的地观察，就能形成这种火焰特征的识记。

在此基础上就进入“细辨别”的阶段，由于有了强烈“粗辨别”，心中有了标准，就能以此标准同其他火焰变化情况作比较，来断定其他情况下火焰所表示的温度高低。

转炉工不仅要善于根据从各种感觉中所得信号来综合判断炉子的正常和不正常的情况，同时要仔细地辨别各种特征中的某一特征的变化，来判断炉内可能产生的变化。

例如风眼结管时，火焰的颜色仍然保持白亮不变，只是火焰来回地摆动，有人看到这种情况以为是终点快到了，其实结管时火焰的摆动与终点到时火焰的摆动是有区别的，终点碳到时火焰摆动后就降下来，而结管时火焰摆动但降不下来。

这就说明需要仔细地辨别每一特征的细微变化。

（三）碳花时空定位观察法

对于火花的研究,1804年起英国的门生·塔斯克斯（MansonTacpues）、1929年给特（T．D．Gat）及日本“火花检查法研究委员会”都曾从钢品种检查的角度系统研究了如何根据砂轮上磨出来的火花特征去鉴定钢的品种。

对于在炼钢过程中如何用视觉掌握火花的方法的研究是极其贫乏的。

看火花时感知的对象是运动物体，即火花。

要看它分叉的数量，分叉是一种形状变化。

火花分叉之所以难以看到的原因是由其本身及四周的一些因素决定的，如炉口喷出来的碳花体积很小，很密，流动速度很快，同时白色碳花又在白亮火焰的背景上，因此很难识别碳花，而碳花分叉更难辨别，因为碳花从炉口喷出后只在半空中开始分叉，而且分叉的时间极短促，所以要想观察到碳花的分叉，就需要用视觉追踪，把碳花作为一个运动物体的运动轨迹。

此外要掌握碳花运动速度，因为碳花在分叉以前要降低速度，在半空停留一下随后分叉，所以还要掌握碳花在空中分叉的位置。

碳花在半空停留时就注意观察才能看到碳花分叉的数目。

掌握碳花运动的规律，由时间空间定位来观察碳花分叉情况，在实践中证明了是个好方法。

在刚开始学习看碳花时，由于碳花很密，可以先从碳花最稀的地方选择地找一个来观察，这样容易观察到它的特征，这就是选择性的部分观察，学会部分观察后才可进行全部观察。

有的炼钢工没有掌握这一认识活动的规律，就始终不能看到碳花的分叉，目前在炼钢工中不能判断碳花的不乏其人。

（四）视觉及语言强化法

实验心理学的材料证明，告诉被试者实验结果，采用“视觉强化”或“语言强化”的形式都能有效地提高训练效果。

在提高炼钢工辨别钢的性能方面，苏联劳动心理学工作者曾作过一些研究，如根据外部特征正确判断金属的状态，从钢样的断面确定它的特性、脱氧程度和含碳量，注意钢样的粒晶体的大小、密度、形状，纤维结构的同异，光泽，有无蜂窝等。

徒工由于不断拿自己的判断跟客观资料相比较，在短期内便取得相当大的成绩，学会几乎无错误地从钢样断面确定含碳量的百分比，其准确性达0．1％（有经验的炼钢工的准确性达0．02％）。

我们在培训试验工作中首先让徒工形成某种火焰特征或其他“视觉信号”的识记，然后与钢样材料反复对照，即利用“视觉强化”或“语言强化”（师傅告诉看对了还是错了）以建立和巩固“视觉信号”联系。

例如，对照碳花、钢样特征与化验结果，此后就能从不同的火焰、火花“视觉信号”特征和该“信号”所代表的含碳量的百分比形成联系。

同样，对照“渣样”就可以了解什么“火候”化渣最好。

对照火焰亮度判断与炉内温度（根据师傅判断，将来可用高温计测量）就可以了解什么“火候”表示温度的高低。

炼钢二区

吕宏鹏

2011-6-28

时间：

2021.02.02

创作：

欧阳术