高炉冶炼过程复杂理论的学习对于冶炼人才的培养来说至关重要,针对传统高炉冶炼过程教学中一直存在的弊病,如培训周期过长,学员动手操作少、缺乏自主学习,只注重仿真实验、缺乏整体的仿真教学设计等,本文在总结优秀专家系统的基础上,设计研发了面向自主学习的高炉冶炼仿真教学系统。整个仿真过程能直观、准确地表现出主要参数的变化给高炉冶炼带来的影响,展现出较好的交互性和沉浸性,能很好地为教学服务。研究工作包括以下几个方面:首先,通用机理的建模及模型的检验,主要就炉顶布料和高炉炉内燃烧相关机理展开理论模型分析。炉顶布料部分结合无料钟设备结构,分段建立了炉料运动轨迹方程,计算值与实测值吻合度高。高炉炉内燃烧部分包括鼓风动能与回旋区、燃烧速度、渣铁处理等机理的建模及模型的检验。其次,提出面向自主学习的教学设计,以学员自主学习为出发点,针对高炉仿真动作缺乏交互性和精确性的现状,仿真了无料钟炉顶布料溜槽、风口、探尺等交互元件及其动作过程。同时,指导学员学习并调节高炉控制参数,让学员对复杂的高炉冶炼过程有了直观认识,充分调动学员自主学习的积极性、有效缩短培训周期、降低培训成本。最后依据本文所提出的模型和设计,采用SQL SERVER 2008作为数据库,借助Swing、Java3D等虚拟仿真技术,在Eclipse开发平台上完成对高炉冶炼过程的各个功能模块的可视化仿真。