冶金机械设备绿色设计的必要性

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摘要：冶金机械设备在生产过程中，会产生大量的废料，对环境造成严重污染，因此加强节能减排工作力度是当前工业发展趋势。就冶金机械设备绿色设计展开了探讨。首先了解了冶金机械产品绿色设计的概念；其次从发展冶金机械绿色设计与制造的必要性介绍了绿色设计与制造的开展是适应国际形势的需求、绿色设计与制造的开展是我国产业转型的需要和环境保护成为全球制造业的重要标准；最后对冶金机械绿色设计关键问题的处理进行展开介绍，从选择优化的材料、控制污染与回收利用、噪声与振动、防止泄漏发生，提高密封技术、减少不必要的维修时间和次数，提高故障诊断技术和设计原则这些方面了解。

关键词：冶金机械；设备绿色设计；必要性

冶金机械设备的生产过程是一个非常复杂并且繁琐和复杂的系统工程，因此在设计时必须对其进行科学、合理地分析，并采取相应措施来减少资源消耗。由于我国经济发展水平不断提高，以及人们生活质量也日益提升。这就要求我们要加强节能减排工作与绿色建筑设计相结合；以节约能源为主线；积极开发新型工艺技术及设备等方面的研究应用工作，因此在冶金机械设备生产过程中必须重视这一点问题，冶金机械设备的发展，带来了许多新工艺，例如，精炼钢中的氧化铁、电石和其他合金；在生产过程中会产生大量有害气体，如对环境污染严重；这些工业废气不仅会造成大气污染；还会导致土壤侵蚀等问题；同时也增加了工人工作量与劳动强度等等一系列危害人体健康安全隐患因素；还有在冶金机械设备设计时必须考虑到各种影响生态环境及人类生活质量的因素。

1冶金机械产品绿色设计的概念

所谓冶金机械产品绿色设计，就是指以节能环保、资源利用和环境保护为基础，在满足其使用功能的同时也要兼顾经济效益与社会环境的双重目标。实现对冶金机械设备进行全过程优化控制，通过对工艺流程中所产生出来材料、能源以及周围自然环境等因素影响后再加以改进或消除；而达到这一目的则需要采取一定技术手段来改善过程中出现问题以使之能够有效地减少资源消耗，从而提高生产效率和产品质量。由于经济的发展，我国社会和工业技术水平不断提高，对冶金机械产品质量要求也越来越高，传统的设计方法已经不能满足人们日益增长的需求。因此在进行工艺流程优化过程中要充分考虑到节能、节材等问题。

2发展冶金机械绿色设计与制造的必要性

冶金机械绿色设计制造是指以减少资源消耗、节约能源和环境保护的方式，在满足产品质量要求，生产过程中对环境造成污染及有害气体排放等情况下提高经济效益。传统冶金设备在加工生产时产生的废气物主要来自于石渣、炉灰分质以及粉尘。而这些物质对自然环境有很大危害性且难以回收利用；同时还会带来许多严重影响人体健康问题，如：酸雨和温室效应等等一系列环境问题，因此必须采用先进技术来减少甚至避免有害气体排放量。冶金机械是国民经济生产和人民生活的重要物质基础，在我国经济发展过程中发挥着关键作用。冶金设备结构复杂、技术要求高，因此，对其进行科学合理设计与制造不仅能提高企业效益及产品质量水平也有利于社会可持续发展；既可以节约资源又不会污染环境；同时还能够减少废弃物排放量降低企业成本并为环境保护做出贡献从而使国民经济得到更好的进步和改善，这也是经济增长方式转变过程中实现可持续性的重要途径之一。

2.1绿色设计与制造的开展是适应国际形势的需求

在现阶段，我国经济发展的主要特点是：一是以资源消耗和环境污染为主要特征；二是以满足国民经济可持续增长、社会和谐健康等需求。由于世界工业化进程加快以及能源短缺问题日益严重，对冶金企业而言既是机遇又同时也面临着严峻挑战，因此必须大力开发新工艺技术与节能型产品，来替代传统生产方式中所带来的高能耗高排放给生态环境造成严重破坏的局面，从而促进我国经济发展和环境保护协调共同进步。

2.2绿色设计与制造的开展是我国产业转型的需要

冶金机械的发展是实现我国经济快速增长和产业结构调整，优化资源配置，推动传统制造业向新型工业化转型升级过程中具有重要意义。绿色设计与制造技术在中国已经得到了广泛推广，目前国内的产品主要由生产工艺简单、设备落后以及环保等方面原因造成严重污染问题；而国外一些发达国家对环境质量要求较高且有严格限制标准。此外我国经济发展水平和产业结构决定着其绿色化程度也比较低，在当前的经济发展过程中，我国工业产业结构调整和优化正在成为重要任务，而钢铁行业作为传统制造业当中最为基础性、主导性以及关键技术之一，因此要实现节能减排目标必须走绿色设计与制造路线。[1]

2.3环境保护成为全球制造业的重要标准

在当今世界，经济的迅捷发展，环境污染问题日益突出，钢铁、水泥等行业是我国工业发展中所产生的主要污染物之一。而这些物质排放到大气中不仅会造成严重空气污染还会对人们生活健康带来极大威胁；近些年来大量化学燃料被消耗殆尽使得能源危机加剧；此外一些高耗能产业也因为生产过程不达标导致其产品成本过高从而被迫退出市场。这就使我们不得不思考一个问题：在钢铁、水泥等行业内，由于资源日益枯竭，生态环境不断恶化，人类对环境的破坏和污染越来越严重。我国钢铁企业生产过程中排放大量有毒有害物质如二氧化硫、氮氧化物等。这些污染物是造成酸雨及其他大气灾害最重要原因之一；同时也给人们带来了极大的危害：一是会引发人体死亡或健康损害；二是引起水土流失等一系列疾病问题；三是导致骨质疏松，骨密度下降，脆性骨折和关节歪痛发生概率增加、全身功能紊乱而引起慢性损伤。

3冶金机械绿色设计关键问题的处理

如图1所示，冶金机械设备的绿色设计主要是对生产过程中可能出现环境问题进行研究分析，并提出相应解决方法，以达到减少能源消耗和资源浪费。在实际应用时还需注意以下几方面：节能环保，从本质上讲就是要以人为本、预防为主、改善人与自然关系等方式来降低能耗；加强对冶金机械设备的环保管理，提高环保水平；强化工艺设计，合理安排生产进度，在进行设计时应严格按照国家现行有关标准、技术规范及行业规定来开展工作；同时应该考虑到企业经济效益和资源利用率等问题，并结合实际情况制定符合本企业的设计方案；最后要对产品质量进行分析，找出影响其使用寿命或成本的因素及其可能性，从而确定出最优工艺。

3.1选择优化的材料

在进行冶金机械设备的生产制造时，需要考虑到诸多方面，比如说材料成本、使用寿命等，因此选择优化的钢材来保证产品质量是十分有必要。首先要对所选金属原料中存在问题予以解决；其次是通过科学合理的工艺流程设计和技术改进方法使其达到绿色化水平；最后就是加强对先进技术应用与发展趋势以及相关设备生产制造过程进行研究分析，从而制定出更加符合实际需求、更为环保节能的冶金机械设备的生产标准规范及操作规程等。[2]

3.2控制污染与回收利用

冶金机械设备的生产过程中，产生大量有毒有害气体，造成环境污染，对生态环境造成严重危害。在进行铸造时可以使用清洁能源作为燃料或者是利用一些先进技术来减少污染排放；而对于钢铁来说则需要采用低碳工艺来降低污染物含量以及减少资源消耗量从而达到节能减排目的。

3.3噪声与振动

在冶金机械设备中，由于各种生产的工艺流程不同，其产生噪声也不相同。主要是轧制、锻造和切削加工等过程引起的振动而造成伤害。轧钢机设备运行时产生振动现象：如电动机转速较低或工作时间较长时；电动机运转速度过快导致转动叶片与轴承之间接触面过大磨损；润滑油温度过高使摩擦表面间粘附在轴上，在冶金机械设备运行过程中，产生噪声是不可避免的。而冶金企业对生产工艺进行改善后，生产过程得到了有效控制，但同时也会影响到产品质量。例如：焊接工作时由于高温和振动等原因造成焊缝表面出现裂纹、开路以及裂纹扩展；轧制板材加工完成以后需要及时将其冷却至合适温度才能实现焊接功能等等问题；在机械设备中得以解决或者避免的情况都是冶金企业对车间噪声与震动进行严格管理，以降低生产过程产生的噪音污染。[3]

3.4防止泄漏发生，提高密封技术

在冶金机械设备中，密封技术是一项重要的工作，它主要用于保护产品，防止泄漏。由于轧制、锻造等过程需要大量钢材加热和冷却，因此必须在生产或焊接前做好必要准备。加强对材料性能进行测试分析；保证焊接质量要求；采用适当的接头方式来提高其强度与可靠性；严格控制加工工艺流程中所产生气体量及温度变化情况，以确保密封性良好并降低泄漏率。冶金机械设备在生产过程中，不可避免的会产生一定量泄漏，因此，需要加强对密封技术的管理和控制。首先要做好检查工作，对于金属材料进行涂漆、焊接等工艺操作时必须使用专用工具；其次是防止漏油现象发生应采取有效措施防止泄露污染环境及造成严重后果；最后就是保证产品质量安全可靠无损化和环保性良好化以延长设备寿命并降低生产成本为目的来实现节能减耗，提高冶金机械的密封性能也就显得尤为重要了。

3.5减少不必要的维修时间和次数，提高故障诊断技术

在生产过程中，由于各种原因，不可避免的会出现一些问题。如设备维修周期长、故障率高。如果这些问题得不到有效解决将大大降低企业经济效益和产品质量，因此我们应加强对生产工艺流程进行改进与优化设计，以减少不必要损失并提高工作效率来实现节能减排目标。首先通过采用先进技术手段来改善传统手工操作模式下大量重复劳动过程中存在的安全隐患，使其向自动化转变；其次是建立一套科学合理、实用性强且成本低的诊断系统；最后为了减少不必要发生故障所需花费费用以及减少一些重复性动作带来的经济损失，就是采用先进技术手段实现对产品结构、性能等方面改进或提高设备自身性能水平，从而降低修理成本，同时还可以增加机械使用寿命。[4]

3.6设计原则

第一设计时应遵循闭环设计原则。冶金机械设备的开、闭过程是一个循环往复，从始至终连续设计，整个系统中各个零部件之间互相配合。这种方法能够充分利用各种材料之间的相互协调和关系将其合理地进行组合而形成一种新形式下工作流程；但对于一些特殊情况来说往往不能满足要求或对结构尺寸有一定限制时就不可以使用了。第二回收的原则。在冶金生产中，由于各种因素的影响，如操作条件、劳动强度等而造成的能源损耗和环境污染。为了降低这些原因对工人带来伤害，需要采用一些措施来减少或消除这种现象发生所导致的损失。通过回收处理后可以循环使用或者进行再生利用等等方法使其达到节能环保目的第三节能原则。节能是冶金机械设备的重要任务，也是企业生产发展过程中最需要重视的问题。在进行产品设计时，应充分考虑对环境产生影响所带来后果。首先要保证能源与材料能得到合理利用、减少有害物质排放；其次应尽可能地采用先进工艺技术和新型设备来提高劳动效率及降低废品损失率等；再次应该根据实际情况选择适当节能方案以达到节约资源成本的目的，从而实现经济效益最大化的目标。

4结语

通过对现有工艺流程及产品结构等进行优化改进后可以最大限度地减少能源消耗与废弃物排放来达到环境保护目标要求；同时也针对传统工艺中存在着大量不合理因素加以总结并给出相应解决方案以降低生产过程产生的污染物；最后从冶金机械设备运行管理角度出发，通过对冶金机械设备生产中的工艺流程、设备设计与选型等一系列问题进行了分析，并提出了解决方案。在冶金企业设计绿色化节能技术时，首先要考虑到其能耗及环境成本；其次是产品生命周期理论和能量利用率计算方法上：采用“三阶段”原则来确定各工序所产生物性参数；同时还需要对物料进行热力回收、利用过程中的废水处理等方面加以研究与分析，使生产系统能够更加高效地运行起来。

参考文献

［1］姜丽娜.浅谈冶金机械设备绿色设计的必要性及内容［J］.中国新技术新产品，2013，（4）：112.

［2］秦樟林.冶金机械的绿色设计及制造研究［J］.区域治理，2018，（18）：144.

［3］张凯.绿色冶金机械设计技术的要点分析［J］.中国设备工程，2018，（18）：197-198.

［4］禚孝胜.冶金机械的绿色设计及制造分析［J］.中国科技博览，2015，（38）：97.

作者:王瑞 单位:南京钢铁股份有限公司板材事业部中板厂