轉(zhuǎn)爐煉鋼工火焰視覺判斷的初步研究

轉(zhuǎn)爐煉鋼工火焰視覺判斷的初步研究

一、轉(zhuǎn)爐煉鋼工培訓(xùn)中存在的問題

生產(chǎn)勞動(dòng)是指勞動(dòng)者利用勞動(dòng)工具對(duì)勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)行操作，改變勞動(dòng)對(duì)象生產(chǎn)成品。生產(chǎn)技術(shù)包括勞動(dòng)對(duì)象和勞動(dòng)工具情況的掌握以及相應(yīng)的操作活動(dòng)。在有些生產(chǎn)領(lǐng)域或工種，如飛機(jī)、汽車駕駛，工具情況的掌握和相應(yīng)的操作是生產(chǎn)技術(shù)的主要部分。在另一些生產(chǎn)領(lǐng)域或工種，勞動(dòng)對(duì)象情況的掌握和相應(yīng)的操作組成生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵部分，轉(zhuǎn)爐煉鋼就屬于這類的生產(chǎn)領(lǐng)域。

在轉(zhuǎn)爐煉鋼工作中，人不能直接觀察到爐內(nèi)所進(jìn)行的一系列理化過程的變化，只能憑借爐口的火焰變動(dòng)情況間接判斷爐內(nèi)的情況。由于至今沒有很好的儀器可以自動(dòng)控制轉(zhuǎn)爐的整個(gè)操作過程，所以操作主要是根據(jù)工人由吹煉過程中火焰、火花的特征對(duì)爐內(nèi)情況的判斷。這種利用視覺的觀察判斷以鑒定冶煉情況的操作，稱為“看火操作”�？椿鸩僮鲙в袘{經(jīng)驗(yàn)操作的性質(zhì)，不到純熟地步，煉鋼工在操作時(shí)很難斷言自己吹煉的一爐鋼的質(zhì)量究竟如何。例如，煉鋼工把火焰所表示的溫度判斷錯(cuò)了(與冶煉過程所要求的正確度數(shù)不符)因而造成低溫鋼，不能正確掌握火花特征因而難以控制含碳量，以上情況就造成了鋼質(zhì)量波動(dòng)的問題。所以培訓(xùn)轉(zhuǎn)爐煉鋼工的關(guān)鍵在于學(xué)會(huì)看火技能�！翱椿鸩僮鳌焙推渌麆趧�(dòng)活動(dòng)一樣，包括著從感覺、知覺到思維一系列的心理過程。對(duì)火焰特征的認(rèn)知、分辨屬于感知過程；為了更好地比較不同爐的火焰特點(diǎn)，煉鋼工需要在頭腦中保持以前冶煉時(shí)火焰特征的映象(同時(shí)了解這種特征與冶煉效果的關(guān)系)以便調(diào)整這一爐的吹煉情況，這屬于記憶過程；要了解整個(gè)冶煉過程的規(guī)律性，對(duì)復(fù)合刺激物作綜合判斷則屬于思維過程；等等。由此可見，從事判斷火焰主要的心理過程是：感知覺，記憶，思維(綜合判斷)。但是，對(duì)火焰特征的感知覺是冶煉過程中人對(duì)勞動(dòng)對(duì)象反映的主要內(nèi)容，是決定冶煉結(jié)果的關(guān)鍵，所以培訓(xùn)主要應(yīng)從感知覺方面開始。

關(guān)于煉鋼工人的培訓(xùn),蘇聯(lián)勞動(dòng)心理學(xué)家黑勒施泰因(С．Г．Геллерштейн)、謝列茨卡婭(Л．О．Селецкая)、施皮格爾(Ю．И．Шпигель)、切貝紹娃(В．В．Чебышёва)等人對(duì)平爐煉鋼工人的技術(shù)掌握問題作了系統(tǒng)的研究，這主要包括：(1)訓(xùn)練煉鋼工人從平爐爐壁的色調(diào)和亮度的變化來判斷溫度；（2）訓(xùn)練煉鋼工人從火花的大小、光澤變化來判斷含碳量，這方面的工作對(duì)于轉(zhuǎn)爐煉鋼工的培訓(xùn)仍然具有參考意義。

目前我國各地有數(shù)千座轉(zhuǎn)爐在進(jìn)行生產(chǎn)，但是熟練掌握操作技術(shù)的工人較少，因此培養(yǎng)大批熟練的煉鋼工人(不僅能煉出鋼而且能煉出好鋼)是促進(jìn)鋼生產(chǎn)的重大任務(wù)。我們的工作主要是在協(xié)助煉鋼工掌握技術(shù)和提高技術(shù)兩方面。本文主要報(bào)告在技術(shù)掌握方面的工作。在技術(shù)掌握中，火焰視覺判斷的主要困難是什么呢?新工人常反映說：“學(xué)了幾個(gè)月還是不會(huì)看火”，“看火不知道去看什么”。也有的說：“師傅說了(指火焰情況)，自己眼睛還是看不到，看不清楚�！笨偟膩碚f，新工人感到的困難是：（1）不知道該看火焰的哪些特征；（2）看不清楚這些特征。這需要進(jìn)一步分析，哪些火焰特征是知覺的對(duì)象，哪些原因造成了對(duì)火焰特征清晰視知覺的困難。

(一)哪些火焰特征是知覺的對(duì)象

1．火焰的顏色特征──色調(diào)、亮度、濃度。爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所輻射的能量以光能的形式出現(xiàn)，根據(jù)火焰分光的研究，在吹煉過程中轉(zhuǎn)爐火焰光譜的變化主要在火焰譜帶的430納米和630納米處。在火焰譜帶的不同處火焰的色調(diào)、亮度、濃度不同，我們從這種火焰色調(diào)等的差異上就能區(qū)別吹煉的不同時(shí)期、溫度的變化等。例如白亮、濃厚不透明的火焰表示高溫，暗青、稀薄透明火焰表示低溫。

2．火焰、火花的形狀及大小。從火焰的高度、“硬～軟”程度可以表明溫度的高低。從火花的分叉情況可以表示含碳量的高低。

3．火焰噴出物的特征。要善于區(qū)別爐內(nèi)噴出物是石灰粒還是渣粒。還要從渣粒黏性上看出化渣的情況。

除上述主要特征外，還應(yīng)考慮到次要特征及其他因素。如對(duì)吹煉時(shí)間的知覺，掌握吹煉時(shí)間，特別是降碳速度，這對(duì)于提高終點(diǎn)碳尤為重要；對(duì)火焰的變動(dòng)特征，從火焰上升的快慢、緩急，可了解吹煉過程的進(jìn)程；有時(shí)煙霧的情況(有，無)也可幫助了解溫度高低。這些特征就不一一列舉了。

(二)造成對(duì)火焰特征清晰視知覺困難的原因

1．強(qiáng)烈刺激物，人眼辨別反映的局限性�；鹧媸且粋�(gè)強(qiáng)烈的刺激物，隨著爐內(nèi)溫度的提高，火焰亮度逐漸增高。溫度低時(shí)，火焰的色調(diào)濃，而當(dāng)溫度高，亮度增強(qiáng)時(shí)，色調(diào)變化很小。這時(shí)主要根據(jù)亮度判斷溫度，據(jù)測(cè)量，當(dāng)爐溫為1500℃時(shí)，其亮度為白晝亮度的3倍，當(dāng)溫度增至1700℃時(shí)，為白晝亮度的15～20倍。按維恩位移定律，在火焰亮度增加時(shí)，火焰能量分配向短波方面轉(zhuǎn)移。這樣，為了防止幅射熱的強(qiáng)光刺激傷眼，煉鋼工都戴藍(lán)色的鏡子。在蘇聯(lián)，據(jù)舍沙弗拉諾夫(�。�С．Шафранов)的實(shí)驗(yàn)證明，用No．5深青藍(lán)色鏡子最好。在高溫時(shí)主要根據(jù)亮度判斷溫度。但根據(jù)韋伯定律，在弱亮度基礎(chǔ)上增加亮度時(shí)，對(duì)亮度的差別閾限低，而在強(qiáng)光背景上增加亮度時(shí)，差別閾限高。后者不是煉鋼工借以判斷溫度的根據(jù)。

2．火焰刺激物的變動(dòng)性大，知覺對(duì)象的呈現(xiàn)時(shí)間短。火焰刺激物不是一個(gè)穩(wěn)定的物體，而是時(shí)刻在激烈地變動(dòng)著，火焰的間歇變化常產(chǎn)生閃光現(xiàn)象。在吹煉初期(硅錳氧化期)，光譜是在“帶狀”和“線狀”譜帶中，吹煉中期(碳焰期)就出現(xiàn)“連續(xù)”光譜幾乎遮滿了線狀譜帶。光譜帶的迅速變化(在短促的冶煉時(shí)間內(nèi)，每爐平均20分鐘上下)，加上火焰的間歇閃變，因此單位時(shí)間內(nèi)被感知對(duì)象的呈現(xiàn)時(shí)間很短，這就造成了識(shí)別對(duì)象的困難。在火焰的形狀、大小方面的變化也時(shí)常起伏不定，沒有經(jīng)驗(yàn)的煉鋼工對(duì)因受外界因素的影響(如加料)而產(chǎn)生的火焰變化如火焰的突然下縮、上升，常感到束手無策。另外，像爐內(nèi)噴出的火花，噴出來是一個(gè)拋物線的運(yùn)動(dòng)的物體，呈現(xiàn)時(shí)間短，立即消失，所以更難辨別。

3．背景不利于知覺對(duì)象的清晰對(duì)比。用火花檢查法鑒別各種鋼材成分時(shí)，在砂輪四周圍以黑色布幕，以使得在砂輪上摩擦金屬時(shí)所噴出來的火花能鮮明地獲得對(duì)比，便于清晰知覺�？墒寝D(zhuǎn)爐內(nèi)噴出的白色火花、渣粒等都是呈現(xiàn)在白亮火焰的背景上，因此辨認(rèn)更為困難。煉鋼工們都反映：白天光線妨害他們正確“看火”，這是因?yàn)�，白天光錢不利于在爐前造成一個(gè)清晰明暗對(duì)比的視覺條件。

4．對(duì)復(fù)合刺激(同時(shí)或先后)綜合反應(yīng)的困難。在轉(zhuǎn)爐煉鋼中必需依據(jù)多種指標(biāo)來綜合判斷爐內(nèi)情況。但刺激物的呈現(xiàn)時(shí)間短，各特征幾乎全是同時(shí)或先后作為復(fù)合刺激物出現(xiàn)的，因此造成同時(shí)知覺不同特征的困難。如看化渣的好壞，既要根據(jù)火焰特征又要根據(jù)火焰噴出的渣粒來綜合判斷化渣情況。在取鋼樣時(shí)，要在極短促的時(shí)間內(nèi)觀察樣模內(nèi)的多種特征，如從碳花看含碳量高低，從結(jié)膜時(shí)間看溫度高低，另外還要根據(jù)其他特征看脫氧等情況。有的人看了碳花，少看了結(jié)膜，因此只知含碳量而不知出鋼溫度，這樣只根據(jù)一種特征而作出判斷，調(diào)整出鋼時(shí)間就不可靠了。

以上是“看火”中的困難。此外，目前培訓(xùn)工作中還存在著兩種偏向：一種是講授一套脫離實(shí)際的煉鋼知識(shí)，工人學(xué)了以后在實(shí)際操作中用不上；另一種是純粹讓工人在實(shí)際操作中摸索，積累點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)，這種方法雖有其優(yōu)點(diǎn)，但是訓(xùn)練時(shí)間很長，仍不能滿足快速培訓(xùn)的目的。

二、試驗(yàn)過程和運(yùn)用的原理及方法

為了克服看火技術(shù)中的困難及目前培訓(xùn)中的兩種偏向，我們首先系統(tǒng)總結(jié)了轉(zhuǎn)爐煉鋼中老工人看火操作的經(jīng)驗(yàn)及掌握操作的方法，編寫出簡明教材。教材內(nèi)容力求結(jié)合實(shí)際，學(xué)員記住教材基本內(nèi)容后在爐前操作時(shí)就能夠判斷運(yùn)用。我們?cè)谑�鋼轉(zhuǎn)爐車間二工段“張保振小組”進(jìn)行“試點(diǎn)”培訓(xùn)工作。在培訓(xùn)過程中運(yùn)用了以下幾項(xiàng)原則和方法。

(一)明確視覺對(duì)象，建立視覺信號(hào)聯(lián)系，根據(jù)多種信號(hào)綜合判斷

轉(zhuǎn)爐煉鋼需要憑借爐口的火焰情況來間接判斷爐內(nèi)的各種情況�；鹧娴囊欢ㄌ卣�，如火焰的形狀、明度、高度等就是代表爐內(nèi)一定情況的“視覺信號(hào)”。煉鋼工的培訓(xùn)首先應(yīng)該明確這些是被識(shí)別的對(duì)象，通過“視覺信號(hào)”暫時(shí)聯(lián)系系統(tǒng)的建立提高對(duì)火焰特征的絕對(duì)感受性和差別感受性。

首先我們分析了火焰、火花及鋼樣、渣樣等“視覺信號(hào)”和吹煉過程中溫度的變化、化渣的情況、搖爐的速度、控制終點(diǎn)、拉碳以及事故等的關(guān)系。如從火焰特征判斷溫度高低，按火焰、火花特征掌握終點(diǎn)拉碳。

表1從火焰特征判斷溫度高低溫度的高低火焰的特征火焰的顏色火焰的濃度火焰的形狀火焰的高度

溫度高白亮濃厚、不透明不硬、不軟不高溫度低暗青稀薄透明(透過火焰可看見后面的煙罩)硬火很高

表2從火焰、火花特征判斷含碳量火焰、火花特征含碳量1%以上火焰的擺動(dòng)火花的特征火花開始飄，在半空連續(xù)爆炸成數(shù)朵小花，火花大，分叉多火焰擺動(dòng)呈S形，上0．5%以上下擺動(dòng)多，中間動(dòng)得少火花一次爆炸，分叉有5～6個(gè)，小花飄在地上翻起來再分1～2個(gè)叉炭線很粗，火花分叉0．30%以上火焰已略顯收縮火焰擺動(dòng)劇烈，主要＜0．25

由上二表可見不能只憑一種“視覺信號(hào)”就判斷出爐內(nèi)的情況，而是根據(jù)多種信號(hào)綜合判斷爐內(nèi)情況，例如要從火焰的顏色、濃度、形狀、高度等來綜合判斷爐內(nèi)溫度情況。在判斷終點(diǎn)含碳量時(shí)，既要看火花特征，還可考慮火焰形狀的變化。在收高碳時(shí)要看火焰擺動(dòng)的幅度，由大至小，在收低碳時(shí)要看火焰下降情況。

除了在同一分析器內(nèi)根據(jù)多種信號(hào)綜合判斷外，還可根據(jù)不同分析器的多種信號(hào)，如聽覺信號(hào)、溫度感覺信號(hào)等來綜合判斷爐內(nèi)情況。在發(fā)生風(fēng)眼掉磚時(shí)，除了火焰高、外沖，爐內(nèi)還有“撲通、撲通”的聲音，火焰烘烤炙熱。由于綜合判斷能夠增加判斷情況的正確性，因此一開始就應(yīng)該訓(xùn)練工人掌握，克服只看一種特征就下判斷的缺點(diǎn)，如有工人只看火焰，有的只看火花。

(二)由粗及精地提高對(duì)火焰特征的差別感受性

辨別火焰特征的困難不在分辨差異極大的兩種火焰顏色特征，像白亮火焰與暗青火焰之間的差別，而在所謂“既不那樣白亮，也不是很暗”的情境，就是分辨不出顏色特征的微小差別。

據(jù)煉鋼工反映，當(dāng)溫度在界乎高溫和低溫之間時(shí)，火焰呈“紅、軟、稍帶透明狀”，這時(shí)最難準(zhǔn)確判斷溫度的高低，自己以為溫度夠了，結(jié)果出了低溫鋼。這就是說不能僅近似地知道什么色調(diào)、亮度代表高溫，什么色調(diào)、亮度代表低溫，更需要精細(xì)地辨別這些特征的微小差別及這些差別所代表的確實(shí)度數(shù)。根據(jù)一般認(rèn)知活動(dòng)的特點(diǎn)，由易及繁的訓(xùn)練方法是最有效的。施皮格爾用色溫(一個(gè)300伏特的電影放映燈，由變阻器調(diào)節(jié)產(chǎn)生相應(yīng)爐內(nèi)的色調(diào))訓(xùn)練鋼工時(shí)，用儀器來呈現(xiàn)一系列的溫度及其色調(diào)時(shí)，先用大的間隔200℃，隨后用小的

是上面擺動(dòng)，白亮火焰離頂保持3～4個(gè)，分叉長而有力火花消失，偶有出現(xiàn)無力，只有2～3個(gè)分叉大部分為火星、芒星（噴射很快的火星），開始噴渣粒大部分為火星有部分火星其他噴出物間隔50℃使受試分辨，訓(xùn)練效果很好，訓(xùn)練與未訓(xùn)練者感受性提高水平相差顯著。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中從提高初學(xué)者對(duì)具有微小差別的火焰特征的差別感受性做起，首先要求徒工能夠在心中形成一個(gè)明確的對(duì)比，以識(shí)別各種視覺信號(hào)所代表的不同情況。在培訓(xùn)試驗(yàn)工作中我們提出由粗到細(xì)的比較火焰的方法，先辨別最白亮的火焰和最暗青的火焰兩者的差別。在意識(shí)中造成鮮明的形象，什么樣是白亮火焰代表高溫，什么樣是暗青火焰代表低溫。通過徒工在爐前有意識(shí)有目的地觀察，就能形成這種火焰特征的識(shí)記。在此基礎(chǔ)上就進(jìn)入“細(xì)辨別”的階段，由于有了強(qiáng)烈“粗辨別”，心中有了標(biāo)準(zhǔn)，就能以此標(biāo)準(zhǔn)同其他火焰變化情況作比較，來斷定其他情況下火焰所表示的溫度高低。

轉(zhuǎn)爐工不僅要善于根據(jù)從各種感覺中所得信號(hào)來綜合判斷爐子的正常和不正常的情況，同時(shí)要仔細(xì)地辨別各種特征中的某一特征的變化，來判斷爐內(nèi)可能產(chǎn)生的變化。例如風(fēng)眼結(jié)管時(shí)，火焰的顏色仍然保持白亮不變，只是火焰來回地?cái)[動(dòng)，有人看到這種情況以為是終點(diǎn)快到了，其實(shí)結(jié)管時(shí)火焰的擺動(dòng)與終點(diǎn)到時(shí)火焰的擺動(dòng)是有區(qū)別的，終點(diǎn)碳到時(shí)火焰擺動(dòng)后就降下來，而結(jié)管時(shí)火焰擺動(dòng)但降不下來。這就說明需要仔細(xì)地辨別每一特征的細(xì)微變化。

(三)碳花時(shí)空定位觀察法

對(duì)于火花的研究,1804年起英國的門生塔斯克斯(MansonTacpues)、1929年給特(T．D．Gat)及日本“火花檢查法研究委員會(huì)”都曾從鋼品種檢查的角度系統(tǒng)研究了如何根據(jù)砂輪上磨出來的火花特征去鑒定鋼的品種。對(duì)于在煉鋼過程中如何用視覺掌握火花的方法的研究是極其貧乏的�？椿鸹〞r(shí)感知的對(duì)象是運(yùn)動(dòng)物體，即火花。要看它分叉的數(shù)量，分叉是一種形狀變化�；鸹ǚ植嬷�所以難以看到的原因是由其本身及四周的一些因素決定的，如爐口噴出來的碳花體積很小，很密，流動(dòng)速度很快，同時(shí)白色碳花又在白亮火焰的背景上，因此很難識(shí)別碳花，而碳花分叉更難辨別，因?yàn)樘蓟◤臓t口噴出后只在半空中開始分叉，而且分叉的時(shí)間極短促，所以要想觀察到碳花的分叉，就需要用視覺追蹤，把碳花作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。此外要掌握碳花運(yùn)動(dòng)速度，因?yàn)樘蓟ㄔ诜植嬉郧耙�降低速度，在半空停留一下隨后分叉，所以還要掌握碳花在空中分叉的位置。碳花在半空停留時(shí)就注意觀察才能看到碳花分叉的數(shù)目。掌握碳花運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，由時(shí)間空間定位來觀察碳花分叉情況，在實(shí)踐中證明了是個(gè)好方法。在剛開始學(xué)習(xí)看碳花時(shí)，由于碳花很密，可以先從碳花最稀的地方選擇地找一個(gè)來觀察，這樣容易觀察到它的特征，這就是選擇性的部分觀察，學(xué)會(huì)部分觀察后才可進(jìn)行全部觀察。有的煉鋼工沒有掌握這一認(rèn)識(shí)活動(dòng)的規(guī)律，就始終不能看到碳花的分叉，目前在煉鋼工中不能判斷碳花的不乏其人。

(四)視覺及語言強(qiáng)化法

實(shí)驗(yàn)心理學(xué)的材料證明，告訴被試者實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用“視覺強(qiáng)化”或“語言強(qiáng)化”的形式都能有效地提高訓(xùn)練效果。在提高煉鋼工辨別鋼的性能方面，蘇聯(lián)勞動(dòng)心理學(xué)工作者曾作過一些研究，如根據(jù)外部特征正確判斷金屬的狀態(tài)，從鋼樣的斷面確定它的特性、脫氧程度和含碳量，注意鋼樣的粒晶體的大小、密度、形狀，纖維結(jié)構(gòu)的同異，光澤，有無蜂窩等。徒工由于不斷拿自己的判斷跟客觀資料相比較，在短期內(nèi)便取得相當(dāng)大的成績，學(xué)會(huì)幾乎無錯(cuò)誤地從鋼樣斷面確定含碳量的百分比，其準(zhǔn)確性達(dá)0．1％(有經(jīng)驗(yàn)的煉鋼工的準(zhǔn)確性達(dá)0．02％)。我們?cè)谂嘤?xùn)試驗(yàn)工作中首先讓徒工形成某種火焰特征或其他“視覺信號(hào)”的識(shí)記，然后與鋼樣材料反復(fù)對(duì)照，即利用“視覺強(qiáng)化”或“語言強(qiáng)化”(師傅告訴看對(duì)了還是錯(cuò)了)以建立和鞏固“視覺信號(hào)”聯(lián)系。例如，對(duì)照碳花、鋼樣特征與化驗(yàn)結(jié)果，此后就能從不同的火焰、火花“視覺信號(hào)”特征和該“信號(hào)”所代表的含碳量的百分比形成聯(lián)系。同樣，對(duì)照“渣樣”就可以了解什么“火候”化渣最好。對(duì)照火焰亮度判斷與爐內(nèi)溫度(根據(jù)師傅判斷，將來可用高溫計(jì)測(cè)量)就可以了解什么“火候”表示溫度的高低。

三、培訓(xùn)效果

石鋼的培訓(xùn)試驗(yàn)工作，總的來看，基本上是達(dá)到了我們所要求的培訓(xùn)目的。雖然僅僅17天的時(shí)間，但在掌握技術(shù)方面已取得了下列效果。

1．建立和鞏固了關(guān)鍵性技術(shù)的“視覺信號(hào)”聯(lián)系。在17天中使徒工們?cè)诓煌�程度上掌握了轉(zhuǎn)爐煉鋼中最主要的關(guān)鍵性問題，例如從火焰特征判斷爐內(nèi)溫度、化渣情況、搖爐速度、事故的預(yù)兆等。徒工們建立和鞏固了有關(guān)的“視覺信號(hào)”聯(lián)系。

由于這種聯(lián)系的建立與鞏固，徒工們對(duì)一些原不敢肯定的現(xiàn)象經(jīng)過訓(xùn)練后能夠肯定判斷了。

徒工解云周曾說：“過去我不知道看什么，現(xiàn)在我知道了要看什么，并且會(huì)看了�！�

2．學(xué)會(huì)了掌握技術(shù)的方法，為進(jìn)一步提高技術(shù)找到了途徑。從徒工的反映來看，經(jīng)過17天的試驗(yàn)訓(xùn)練，徒工們不僅掌握了一定的技術(shù)，也學(xué)會(huì)了掌握技術(shù)的方法。他們學(xué)會(huì)“三勤”(勤看、勤比、勤問)，他們說：“怎樣看火焰的變化和火焰分叉，你們不說就不注意，告訴了我們方法，我們很快就學(xué)會(huì)了看�！边@就為他們進(jìn)一步提高技術(shù)打下了基礎(chǔ)。

徒工們對(duì)于我們的培訓(xùn)工作很滿意，例如一位學(xué)徒工曾說：“這次幾天的學(xué)習(xí)勝過我學(xué)習(xí)了幾個(gè)月(在技校)�！睂�(duì)我們編寫的教材也認(rèn)為滿意，他們說：“講的和實(shí)際差不離，這樣比講大道理強(qiáng)，并且講完就能到爐前看，這樣學(xué)法最好�！蓖焦ぴS秀志說：“這個(gè)講義和實(shí)際結(jié)合得很好�！�

此次的試驗(yàn)工作還是初步的，還在繼續(xù)進(jìn)行。

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轉(zhuǎn)爐煉鋼工火焰視覺判斷

生產(chǎn)勞動(dòng)是指勞動(dòng)者利用勞動(dòng)工具對(duì)勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)行操作，改變勞動(dòng)對(duì)象生產(chǎn)成品。生產(chǎn)技術(shù)包括勞動(dòng)對(duì)象和勞動(dòng)工具情況的掌握以及相應(yīng)的操作活動(dòng)。在有些生產(chǎn)領(lǐng)域或工種，如飛機(jī)、汽車駕駛，工具情況的掌握和相應(yīng)的操作是生產(chǎn)技術(shù)的主要部分。在另一些生產(chǎn)領(lǐng)域或工種，勞動(dòng)對(duì)象情況的掌握和相應(yīng)的操作組成生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵部分，轉(zhuǎn)爐煉鋼就屬于這類的生產(chǎn)領(lǐng)域。

在轉(zhuǎn)爐煉鋼工作中，人不能直接觀察到爐內(nèi)所進(jìn)行的一系列理化過程的變化，只能憑借爐口的火焰變動(dòng)情況間接判斷爐內(nèi)的情況。由于至今沒有很好的儀器可以自動(dòng)控制轉(zhuǎn)爐的整個(gè)操作過程，所以操作主要是根據(jù)工人由吹煉過程中火焰、火花的特征對(duì)爐內(nèi)情況的判斷。這種利用視覺的觀察判斷以鑒定冶煉情況的操作，稱為“看火操作”�？椿鸩僮鲙в袘{經(jīng)驗(yàn)操作的性質(zhì)，不到純熟地步，煉鋼工在操作時(shí)很難斷言自己吹煉的一爐鋼的質(zhì)量究竟如何。例如，煉鋼工把火焰所表示的溫度判斷錯(cuò)了(與冶煉過程所要求的正確度數(shù)不符)因而造成低溫鋼，不能正確掌握火花特征因而難以控制含碳量，以上情況就造成了鋼質(zhì)量波動(dòng)的問題。所以培訓(xùn)轉(zhuǎn)爐煉鋼工的關(guān)鍵在于學(xué)會(huì)看火技能�！翱椿鸩僮鳌焙推渌麆趧�(dòng)活動(dòng)一樣，包括著從感覺、知覺到思維一系列的心理過程。對(duì)火焰特征的認(rèn)知、分辨屬于感知過程；為了更好地比較不同爐的火焰特點(diǎn)，煉鋼工需要在頭腦中保持以前冶煉時(shí)火焰特征的映象(同時(shí)了解這種特征與冶煉效果的關(guān)系)以便調(diào)整這一爐的吹煉情況，這屬于記憶過程；要了解整個(gè)冶煉過程的規(guī)律性，對(duì)復(fù)合刺激物作綜合判斷則屬于思維過程；等等。由此可見，從事判斷火焰主要的心理過程是：感知覺，記憶，思維(綜合判斷)。

目前我國各地有數(shù)千座轉(zhuǎn)爐在進(jìn)行生產(chǎn)，但是熟練掌握操作技術(shù)的工人較少，因此培養(yǎng)大批熟練的煉鋼工人(不僅能煉出鋼而且能煉出好鋼)是促進(jìn)鋼生產(chǎn)的重大任務(wù)。我們的工作主要是在協(xié)助煉鋼工掌握技術(shù)和提高技術(shù)兩方面。本文主要報(bào)告在技術(shù)掌握方面的工作。在技術(shù)掌握中，火焰視覺判斷的主要困難是什么呢?新工人常反映說：“學(xué)了幾個(gè)月還是不會(huì)看火”，“看火不知道去看什么”。也有的說：“師傅說了(指火焰情況)，自己眼睛還是看不到，看不清楚�！笨偟膩碚f，新工人感到的困難是：（1）不知道該看火焰的哪些特征；（2）看不清楚這些特征。這需要進(jìn)一步分析，哪些火焰特征是知覺的對(duì)象，哪些原因造成了對(duì)火焰特征清晰視知覺的困難。

(一)哪些火焰特征是知覺的對(duì)象

1．火焰的顏色特征──色調(diào)、亮度、濃度。爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所輻射的能量以光能的形式出現(xiàn)，根據(jù)火焰分光的研究，在吹煉過程中轉(zhuǎn)爐火焰光譜的變化主要在火焰譜帶的430納米和630納米處。在火焰譜帶的不同處火焰的色調(diào)、亮度、濃度不同，我們從這種火焰色調(diào)等的差異上就能區(qū)別吹煉的不同時(shí)期、溫度的變化等。例如白亮、濃厚不透明的火焰表示高溫，暗青、稀薄透明火焰表示低溫。

2．火焰、火花的形狀及大小。從火焰的高度、“硬～軟”程度可以表明溫度的高低。從火花的分叉情況可以表示含碳量的高低。

3．火焰噴出物的特征。要善于區(qū)別爐內(nèi)噴出物是石灰粒還是渣粒。還要從渣粒黏性上看出化渣的情況。

除上述主要特征外，還應(yīng)考慮到次要特征及其他因素。如對(duì)吹煉時(shí)間的知覺，掌握吹煉時(shí)間，特別是降碳速度，這對(duì)于提高終點(diǎn)碳尤為重要；對(duì)火焰的變動(dòng)特征，從火焰上升的快慢、緩急，可了解吹煉過程的進(jìn)程；有時(shí)煙霧的情況(有，無)也可幫助了解溫度高低。這些特征就不一一列舉了。

(二)造成對(duì)火焰特征清晰視知覺困難的原因

1．強(qiáng)烈刺激物，人眼辨別反映的局限性。火焰是一個(gè)強(qiáng)烈的刺激物，隨著爐內(nèi)溫度的提高，火焰亮度逐漸增高。溫度低時(shí)，火焰的色調(diào)濃，而當(dāng)溫度高，亮度增強(qiáng)時(shí)，色調(diào)變化很小。這時(shí)主要根據(jù)亮度判斷溫度，據(jù)測(cè)量，當(dāng)爐溫為1500℃時(shí)，其亮度為白晝亮度的3倍，當(dāng)溫度增至1700℃時(shí)，為白晝亮度的15～20倍。按維恩位移定律，在火焰亮度增加時(shí)，火焰能量分配向短波方面轉(zhuǎn)移。這樣，為了防止幅射熱的強(qiáng)光刺激傷眼，煉鋼工都戴藍(lán)色的鏡子。在蘇聯(lián)，據(jù)舍沙弗拉諾夫(�。�С．Шафранов)的實(shí)驗(yàn)證明，用No．5深青藍(lán)色鏡子最好。在高溫時(shí)主要根據(jù)亮度判斷溫度。但根據(jù)韋伯定律，在弱亮度基礎(chǔ)上增加亮度時(shí)，對(duì)亮度的差別閾限低，而在強(qiáng)光背景上增加亮度時(shí)，差別閾限高。后者不是煉鋼工借以判斷溫度的根據(jù)。

2．火焰刺激物的變動(dòng)性大，知覺對(duì)象的呈現(xiàn)時(shí)間短�；鹧娲碳の锊皇且粋�(gè)穩(wěn)定的物體，而是時(shí)刻在激烈地變動(dòng)著，火焰的間歇變化常產(chǎn)生閃光現(xiàn)象。在吹煉初期(硅錳氧化期)，光譜是在“帶狀”和“線狀”譜帶中，吹煉中期(碳焰期)就出現(xiàn)“連續(xù)”光譜幾乎遮滿了線狀譜帶。光譜帶的迅速變化(在短促的冶煉時(shí)間內(nèi)，每爐平均20分鐘上下)，加上火焰的間歇閃變，因此單位時(shí)間內(nèi)被感知對(duì)象的呈現(xiàn)時(shí)間很短，這就造成了識(shí)別對(duì)象的困難。在火焰的形狀、大小方面的變化也時(shí)常起伏不定，沒有經(jīng)驗(yàn)的煉鋼工對(duì)因受外界因素的影響(如加料)而產(chǎn)生的火焰變化如火焰的突然下縮、上升，常感到束手無策。另外，像爐內(nèi)噴出的火花，噴出來是一個(gè)拋物線的運(yùn)動(dòng)的物體，呈現(xiàn)時(shí)間短，立即消失，所以更難辨別。

3．背景不利于知覺對(duì)象的清晰對(duì)比。用火花檢查法鑒別各種鋼材成分時(shí)，在砂輪四周圍以黑色布幕，以使得在砂輪上摩擦金屬時(shí)所噴出來的火花能鮮明地獲得對(duì)比，便于清晰知覺�？墒寝D(zhuǎn)爐內(nèi)噴出的白色火花、渣粒等都是呈現(xiàn)在白亮火焰的背景上，因此辨認(rèn)更為困難。煉鋼工們都反映：白天光線妨害他們正確“看火”，這是因?yàn)�，白天光錢不利于在爐前造成一個(gè)清晰明暗對(duì)比的視覺條件。

4．對(duì)復(fù)合刺激(同時(shí)或先后)綜合反應(yīng)的困難。在轉(zhuǎn)爐煉鋼中必需依據(jù)多種指標(biāo)來綜合判斷爐內(nèi)情況。但刺激物的呈現(xiàn)時(shí)間短，各特征幾乎全是同時(shí)或先后作為復(fù)合刺激物出現(xiàn)的，因此造成同時(shí)知覺不同特征的困難。如看化渣的好壞，既要根據(jù)火焰特征又要根據(jù)火焰噴出的渣粒來綜合判斷化渣情況。在取鋼樣時(shí)，要在極短促的時(shí)間內(nèi)觀察樣模內(nèi)的多種特征，如從碳花看含碳量高低，從結(jié)膜時(shí)間看溫度高低，另外還要根據(jù)其他特征看脫氧等情況。有的人看了碳花，少看了結(jié)膜，因此只知含碳量而不知出鋼溫度，這樣只根據(jù)一種特征而作出判斷，調(diào)整出鋼時(shí)間就不可靠了。

(一)明確視覺對(duì)象，建立視覺信號(hào)聯(lián)系，根據(jù)多種信號(hào)綜合判斷轉(zhuǎn)爐煉鋼需要憑借爐口的火焰情況來間接判斷爐內(nèi)的各種情況�；鹧娴囊欢ㄌ卣�，如火焰的形狀、明度、高度等就是代表爐內(nèi)一定情況的“視覺信號(hào)”。煉鋼工的培訓(xùn)首先應(yīng)該明確這些是被識(shí)別的對(duì)象，通過“視覺信號(hào)”暫時(shí)聯(lián)系系統(tǒng)的建立提高對(duì)火焰特征的絕對(duì)感受性和差別感受性。

首先我們分析了火焰、火花及鋼樣、渣樣等“視覺信號(hào)”和吹煉過程中溫度的變化、化渣的情況、搖爐的速度、控制終點(diǎn)、拉碳以及事故等的關(guān)系。如從火焰特征判斷溫度高低，按火焰、火花特征掌握終點(diǎn)拉碳。

表1從火焰特征判斷溫度高低溫度的高低火焰的特征火焰的顏色火焰的濃度火焰的形狀火焰的高度

表2從火焰、火花特征判斷含碳量火焰、火花特征含碳量1%以上火焰的擺動(dòng)火花的特征火花開始飄，在半空連續(xù)爆炸成數(shù)朵小花，火花大，分叉多火焰擺動(dòng)呈S形，上0．5%以上下擺動(dòng)多，中間動(dòng)得少火花一次爆炸，分叉有5～6個(gè)，小花飄在地上翻起來再分1～2個(gè)叉炭線很粗，火花分叉0．30%以上火焰已略顯收縮火焰擺動(dòng)劇烈，主要＜0．25

由上二表可見不能只憑一種“視覺信號(hào)”就判斷出爐內(nèi)的情況，而是根據(jù)多種信號(hào)綜合判斷爐內(nèi)情況，例如要從火焰的顏色、濃度、形狀、高度等來綜合判斷爐內(nèi)溫度情況。在判斷終點(diǎn)含碳量時(shí)，既要看火花特征，還可考慮火焰形狀的變化。在收高碳時(shí)要看火焰擺動(dòng)的幅度，由大至小，在收低碳時(shí)要看火焰下降情況。

除了在同一分析器內(nèi)根據(jù)多種信號(hào)綜合判斷外，還可根據(jù)不同分析器的多種信號(hào)，如聽覺信號(hào)、溫度感覺信號(hào)等來綜合判斷爐內(nèi)情況。在發(fā)生風(fēng)眼掉磚時(shí)，除了火焰高、外沖，爐內(nèi)還有“撲通、撲通”的聲音，火焰烘烤炙熱。由于綜合判斷能夠增加判斷情況的正確性，

是上面擺動(dòng)，白亮火焰離頂保持3～4個(gè)，分叉長而有力火花消失，偶有出現(xiàn)無力，只有2～3個(gè)分叉大部分為火星、芒星（噴射很快的火星），開始噴渣粒大部分為火星有部分火星其他噴出物溫度高白亮濃厚、不透明不硬、不軟不高溫度低暗青稀薄透明(透過火焰可看見后面的煙罩)硬火很高因此一開始就應(yīng)該訓(xùn)練工人掌握，克服只看一種特征就下判斷的缺點(diǎn)，如有工人只看火焰，有的只看火花。

(二)由粗及精地提高對(duì)火焰特征的差別感受性

辨別火焰特征的困難不在分辨差異極大的兩種火焰顏色特征，像白亮火焰與暗青火焰之間的差別，而在所謂“既不那樣白亮，也不是很暗”的情境，就是分辨不出顏色特征的微小差別。

據(jù)煉鋼工反映，當(dāng)溫度在界乎高溫和低溫之間時(shí)，火焰呈“紅、軟、稍帶透明狀”，這時(shí)最難準(zhǔn)確判斷溫度的高低，自己以為溫度夠了，結(jié)果出了低溫鋼。這就是說不能僅近似地知道什么色調(diào)、亮度代表高溫，什么色調(diào)、亮度代表低溫，更需要精細(xì)地辨別這些特征的微小差別及這些差別所代表的確實(shí)度數(shù)。根據(jù)一般認(rèn)知活動(dòng)的特點(diǎn)，由易及繁的訓(xùn)練方法是最有效的。施皮格爾用色溫(一個(gè)300伏特的電影放映燈，由變阻器調(diào)節(jié)產(chǎn)生相應(yīng)爐內(nèi)的色調(diào))訓(xùn)練鋼工時(shí)，用儀器來呈現(xiàn)一系列的溫度及其色調(diào)時(shí)，先用大的間隔200℃，隨后用小的間隔50℃使受試分辨，訓(xùn)練效果很好，訓(xùn)練與未訓(xùn)練者感受性提高水平相差顯著。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中從提高初學(xué)者對(duì)具有微小差別的火焰特征的差別感受性做起，首先要求徒工能夠在心中形成一個(gè)明確的對(duì)比，以識(shí)別各種視覺信號(hào)所代表的不同情況。在培訓(xùn)試驗(yàn)工作中我們提出由粗到細(xì)的比較火焰的方法，先辨別最白亮的火焰和最暗青的火焰兩者的差別。在意識(shí)中造成鮮明的形象，什么樣是白亮火焰代表高溫，什么樣是暗青火焰代表低溫。通過徒工在爐前有意識(shí)有目的地觀察，就能形成這種火焰特征的識(shí)記。在此基礎(chǔ)上就進(jìn)入“細(xì)辨別”的階段，由于有了強(qiáng)烈“粗辨別”，心中有了標(biāo)準(zhǔn)，就能以此標(biāo)準(zhǔn)同其他火焰變化情況作比較，來斷定其他情況下火焰所表示的溫度高低。

轉(zhuǎn)爐工不僅要善于根據(jù)從各種感覺中所得信號(hào)來綜合判斷爐子的正常和不正常的情況，同時(shí)要仔細(xì)地辨別各種特征中的某一特征的變化，來判斷爐內(nèi)可能產(chǎn)生的變化。例如風(fēng)眼結(jié)管時(shí)，火焰的顏色仍然保持白亮不變，只是火焰來回地?cái)[動(dòng)，有人看到這種情況以為是終點(diǎn)快到了，其實(shí)結(jié)管時(shí)火焰的擺動(dòng)與終點(diǎn)到時(shí)火焰的擺動(dòng)是有區(qū)別的，終點(diǎn)碳到時(shí)火焰擺動(dòng)后就降下來，而結(jié)管時(shí)火焰擺動(dòng)但降不下來。這就說明需要仔細(xì)地辨別每一特征的細(xì)微變化。

(三)碳花時(shí)空定位觀察法

對(duì)于火花的研究,1804年起英國的門生塔斯克斯(MansonTacpues)、1929年給特(T．D．Gat)及日本“火花檢查法研究委員會(huì)”都曾從鋼品種檢查的角度系統(tǒng)研究了如何根據(jù)砂輪上磨出來的火花特征去鑒定鋼的品種。對(duì)于在煉鋼過程中如何用視覺掌握火花的方法的研究是極其貧乏的�？椿鸹〞r(shí)感知的對(duì)象是運(yùn)動(dòng)物體，即火花。要看它分叉的數(shù)量，分叉是一種形狀變化�；鸹ǚ植嬷�所以難以看到的原因是由其本身及四周的一些因素決定的，如爐口噴出來的碳花體積很小，很密，流動(dòng)速度很快，同時(shí)白色碳花又在白亮火焰的背景上，因此很難識(shí)別碳花，而碳花分叉更難辨別，因?yàn)樘蓟◤臓t口噴出后只在半空中開始分叉，而且分叉的時(shí)間極短促，所以要想觀察到碳花的分叉，就需要用視覺追蹤，把碳花作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。此外要掌握碳花運(yùn)動(dòng)速度，因?yàn)樘蓟ㄔ诜植嬉郧耙�降低速度，在半空停留一下隨后分叉，所以還要掌握碳花在空中分叉的位置。碳花在半空停留時(shí)就注意觀察才能看到碳花分叉的數(shù)目。掌握碳花運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，由時(shí)間空間定位來觀察碳花分叉情況，在實(shí)踐中證明了是個(gè)好方法。在剛開始學(xué)習(xí)看碳花時(shí)，由于碳花很密，可以先從碳花最稀的地方選擇地找一個(gè)來觀察，這樣容易觀察到它的特征，這就是選擇性的部分觀察，學(xué)會(huì)部分觀察后才可進(jìn)行全部觀察。有的煉鋼工沒有掌握這一認(rèn)識(shí)活動(dòng)的規(guī)律，就始終不能看到碳花的分叉，目前在煉鋼工中不能判斷碳花的不乏其人。

(四)視覺及語言強(qiáng)化法

實(shí)驗(yàn)心理學(xué)的材料證明，告訴被試者實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用“視覺強(qiáng)化”或“語言強(qiáng)化”的形式都能有效地提高訓(xùn)練效果。在提高煉鋼工辨別鋼的性能方面，蘇聯(lián)勞動(dòng)心理學(xué)工作者曾作過一些研究，如根據(jù)外部特征正確判斷金屬的狀態(tài)，從鋼樣的斷面確定它的特性、脫氧程度和含碳量，注意鋼樣的粒晶體的大小、密度、形狀，纖維結(jié)構(gòu)的同異，光澤，有無蜂窩等。徒工由于不斷拿自己的判斷跟客觀資料相比較，在短期內(nèi)便取得相當(dāng)大的成績，學(xué)會(huì)幾乎無錯(cuò)誤地從鋼樣斷面確定含碳量的百分比，其準(zhǔn)確性達(dá)0．1％(有經(jīng)驗(yàn)的煉鋼工的準(zhǔn)確性達(dá)0．02％)。我們?cè)谂嘤?xùn)試驗(yàn)工作中首先讓徒工形成某種火焰特征或其他“視覺信號(hào)”的識(shí)記，然后與鋼樣材料反復(fù)對(duì)照，即利用“視覺強(qiáng)化”或“語言強(qiáng)化”(師傅告訴看對(duì)了還是錯(cuò)了)以建立和鞏固“視覺信號(hào)”聯(lián)系。例如，對(duì)照碳花、鋼樣特征與化驗(yàn)結(jié)果，此后就能從不同的火焰、火花“視覺信號(hào)”特征和該“信號(hào)”所代表的含碳量的百分比形成聯(lián)系。同樣，對(duì)照“渣樣”就可以了解什么“火候”化渣最好。對(duì)照火焰亮度判斷與爐內(nèi)溫度(根據(jù)師傅判斷，將來可用高溫計(jì)測(cè)量)就可以了解什么“火候”表示溫度的高低。

煉鋼二區(qū)呂宏鵬201*-6-

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