转炉炼钢工火焰视觉判断的初步研究
一、转炉炼钢工培训中存在的问题
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)。

但是，对火焰特征的感知觉是冶炼过程中人对劳动对象反映的主要内容，是决定冶炼结果的关键，所以培训主要应从感知觉方面开始。

关于炼钢工人的培训,苏联劳动心理学家黑勒施泰因(С．Г．Геллерштейн)、谢列茨卡娅(Л．О．Селецкая)、施皮格尔(Ю．И．Шпигель)、切贝绍娃(В．В．Чебышёва)等人对平炉炼钢工人的技术掌握问题作了系统的研究，这主要包括：(1)训练炼钢工人从平炉炉壁的色调和亮度的变化来判断温度；（2）训练炼钢工人从火花的大小、光泽变化来判断含碳量，这方面的工作对于转炉炼钢工的培训仍然具有参考意义。

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1 500 ℃时，其亮度为白昼亮度的3倍，当温度增至1 700 ℃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。