冶金機(jī)械設(shè)備綠色設(shè)計(jì)的必要性

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摘要：冶金機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢料，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此加強(qiáng)節(jié)能減排工作力度是當(dāng)前工業(yè)發(fā)展趨勢。就冶金機(jī)械設(shè)備綠色設(shè)計(jì)展開了探討。首先了解了冶金機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的概念；其次從發(fā)展冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造的必要性介紹了綠色設(shè)計(jì)與制造的開展是適應(yīng)國際形勢的需求、綠色設(shè)計(jì)與制造的開展是我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的需要和環(huán)境保護(hù)成為全球制造業(yè)的重要標(biāo)準(zhǔn)；最后對冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題的處理進(jìn)行展開介紹，從選擇優(yōu)化的材料、控制污染與回收利用、噪聲與振動(dòng)、防止泄漏發(fā)生，提高密封技術(shù)、減少不必要的維修時(shí)間和次數(shù)，提高故障診斷技術(shù)和設(shè)計(jì)原則這些方面了解。

關(guān)鍵詞：冶金機(jī)械；設(shè)備綠色設(shè)計(jì)；必要性

冶金機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過程是一個(gè)非常復(fù)雜并且繁瑣和復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須對其進(jìn)行科學(xué)、合理地分析，并采取相應(yīng)措施來減少資源消耗。由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，以及人們生活質(zhì)量也日益提升。這就要求我們要加強(qiáng)節(jié)能減排工作與綠色建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合；以節(jié)約能源為主線；積極開發(fā)新型工藝技術(shù)及設(shè)備等方面的研究應(yīng)用工作，因此在冶金機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過程中必須重視這一點(diǎn)問題，冶金機(jī)械設(shè)備的發(fā)展，帶來了許多新工藝，例如，精煉鋼中的氧化鐵、電石和其他合金；在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，如對環(huán)境污染嚴(yán)重；這些工業(yè)廢氣不僅會(huì)造成大氣污染；還會(huì)導(dǎo)致土壤侵蝕等問題；同時(shí)也增加了工人工作量與勞動(dòng)強(qiáng)度等等一系列危害人體健康安全隱患因素；還有在冶金機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到各種影響生態(tài)環(huán)境及人類生活質(zhì)量的因素。

1冶金機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的概念

所謂冶金機(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)，就是指以節(jié)能環(huán)保、資源利用和環(huán)境保護(hù)為基礎(chǔ)，在滿足其使用功能的同時(shí)也要兼顧經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)環(huán)境的雙重目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)對冶金機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全過程優(yōu)化控制，通過對工藝流程中所產(chǎn)生出來材料、能源以及周圍自然環(huán)境等因素影響后再加以改進(jìn)或消除；而達(dá)到這一目的則需要采取一定技術(shù)手段來改善過程中出現(xiàn)問題以使之能夠有效地減少資源消耗，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國社會(huì)和工業(yè)技術(shù)水平不斷提高，對冶金機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量要求也越來越高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。因此在進(jìn)行工藝流程優(yōu)化過程中要充分考慮到節(jié)能、節(jié)材等問題。

2發(fā)展冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造的必要性

冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)制造是指以減少資源消耗、節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的方式，在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，生產(chǎn)過程中對環(huán)境造成污染及有害氣體排放等情況下提高經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)冶金設(shè)備在加工生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的廢氣物主要來自于石渣、爐灰分質(zhì)以及粉塵。而這些物質(zhì)對自然環(huán)境有很大危害性且難以回收利用；同時(shí)還會(huì)帶來許多嚴(yán)重影響人體健康問題，如：酸雨和溫室效應(yīng)等等一系列環(huán)境問題，因此必須采用先進(jìn)技術(shù)來減少甚至避免有害氣體排放量。冶金機(jī)械是國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和人民生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。冶金設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高，因此，對其進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計(jì)與制造不僅能提高企業(yè)效益及產(chǎn)品質(zhì)量水平也有利于社會(huì)可持續(xù)發(fā)展；既可以節(jié)約資源又不會(huì)污染環(huán)境；同時(shí)還能夠減少廢棄物排放量降低企業(yè)成本并為環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)從而使國民經(jīng)濟(jì)得到更好的進(jìn)步和改善，這也是經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變過程中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的重要途徑之一。

2.1綠色設(shè)計(jì)與制造的開展是適應(yīng)國際形勢的需求

在現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要特點(diǎn)是：一是以資源消耗和環(huán)境污染為主要特征；二是以滿足國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長、社會(huì)和諧健康等需求。由于世界工業(yè)化進(jìn)程加快以及能源短缺問題日益嚴(yán)重，對冶金企業(yè)而言既是機(jī)遇又同時(shí)也面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此必須大力開發(fā)新工藝技術(shù)與節(jié)能型產(chǎn)品，來替代傳統(tǒng)生產(chǎn)方式中所帶來的高能耗高排放給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞的局面，從而促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)共同進(jìn)步。

2.2綠色設(shè)計(jì)與制造的開展是我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的需要

冶金機(jī)械的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)快速增長和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，優(yōu)化資源配置，推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)向新型工業(yè)化轉(zhuǎn)型升級過程中具有重要意義。綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)在中國已經(jīng)得到了廣泛推廣，目前國內(nèi)的產(chǎn)品主要由生產(chǎn)工藝簡單、設(shè)備落后以及環(huán)保等方面原因造成嚴(yán)重污染問題；而國外一些發(fā)達(dá)國家對環(huán)境質(zhì)量要求較高且有嚴(yán)格限制標(biāo)準(zhǔn)。此外我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)決定著其綠色化程度也比較低，在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化正在成為重要任務(wù)，而鋼鐵行業(yè)作為傳統(tǒng)制造業(yè)當(dāng)中最為基礎(chǔ)性、主導(dǎo)性以及關(guān)鍵技術(shù)之一，因此要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)必須走綠色設(shè)計(jì)與制造路線。[1]

2.3環(huán)境保護(hù)成為全球制造業(yè)的重要標(biāo)準(zhǔn)

在當(dāng)今世界，經(jīng)濟(jì)的迅捷發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出，鋼鐵、水泥等行業(yè)是我國工業(yè)發(fā)展中所產(chǎn)生的主要污染物之一。而這些物質(zhì)排放到大氣中不僅會(huì)造成嚴(yán)重空氣污染還會(huì)對人們生活健康帶來極大威脅；近些年來大量化學(xué)燃料被消耗殆盡使得能源危機(jī)加?。淮送庖恍└吆哪墚a(chǎn)業(yè)也因?yàn)樯a(chǎn)過程不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致其產(chǎn)品成本過高從而被迫退出市場。這就使我們不得不思考一個(gè)問題：在鋼鐵、水泥等行業(yè)內(nèi)，由于資源日益枯竭，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，人類對環(huán)境的破壞和污染越來越嚴(yán)重。我國鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中排放大量有毒有害物質(zhì)如二氧化硫、氮氧化物等。這些污染物是造成酸雨及其他大氣災(zāi)害最重要原因之一；同時(shí)也給人們帶來了極大的危害：一是會(huì)引發(fā)人體死亡或健康損害；二是引起水土流失等一系列疾病問題；三是導(dǎo)致骨質(zhì)疏松，骨密度下降，脆性骨折和關(guān)節(jié)歪痛發(fā)生概率增加、全身功能紊亂而引起慢性損傷。

3冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題的處理

如圖1所示，冶金機(jī)械設(shè)備的綠色設(shè)計(jì)主要是對生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)環(huán)境問題進(jìn)行研究分析，并提出相應(yīng)解決方法，以達(dá)到減少能源消耗和資源浪費(fèi)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需注意以下幾方面：節(jié)能環(huán)保，從本質(zhì)上講就是要以人為本、預(yù)防為主、改善人與自然關(guān)系等方式來降低能耗；加強(qiáng)對冶金機(jī)械設(shè)備的環(huán)保管理，提高環(huán)保水平；強(qiáng)化工藝設(shè)計(jì)，合理安排生產(chǎn)進(jìn)度，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范及行業(yè)規(guī)定來開展工作；同時(shí)應(yīng)該考慮到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和資源利用率等問題，并結(jié)合實(shí)際情況制定符合本企業(yè)的設(shè)計(jì)方案；最后要對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行分析，找出影響其使用壽命或成本的因素及其可能性，從而確定出最優(yōu)工藝。

3.1選擇優(yōu)化的材料

在進(jìn)行冶金機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)制造時(shí)，需要考慮到諸多方面，比如說材料成本、使用壽命等，因此選擇優(yōu)化的鋼材來保證產(chǎn)品質(zhì)量是十分有必要。首先要對所選金屬原料中存在問題予以解決；其次是通過科學(xué)合理的工藝流程設(shè)計(jì)和技術(shù)改進(jìn)方法使其達(dá)到綠色化水平；最后就是加強(qiáng)對先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢以及相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)制造過程進(jìn)行研究分析，從而制定出更加符合實(shí)際需求、更為環(huán)保節(jié)能的冶金機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及操作規(guī)程等。[2]

3.2控制污染與回收利用

冶金機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量有毒有害氣體，造成環(huán)境污染，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。在進(jìn)行鑄造時(shí)可以使用清潔能源作為燃料或者是利用一些先進(jìn)技術(shù)來減少污染排放；而對于鋼鐵來說則需要采用低碳工藝來降低污染物含量以及減少資源消耗量從而達(dá)到節(jié)能減排目的。

3.3噪聲與振動(dòng)

在冶金機(jī)械設(shè)備中，由于各種生產(chǎn)的工藝流程不同，其產(chǎn)生噪聲也不相同。主要是軋制、鍛造和切削加工等過程引起的振動(dòng)而造成傷害。軋鋼機(jī)設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象：如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低或工作時(shí)間較長時(shí)；電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度過快導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)葉片與軸承之間接觸面過大磨損；潤滑油溫度過高使摩擦表面間粘附在軸上，在冶金機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，產(chǎn)生噪聲是不可避免的。而冶金企業(yè)對生產(chǎn)工藝進(jìn)行改善后，生產(chǎn)過程得到了有效控制，但同時(shí)也會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量。例如：焊接工作時(shí)由于高溫和振動(dòng)等原因造成焊縫表面出現(xiàn)裂紋、開路以及裂紋擴(kuò)展；軋制板材加工完成以后需要及時(shí)將其冷卻至合適溫度才能實(shí)現(xiàn)焊接功能等等問題；在機(jī)械設(shè)備中得以解決或者避免的情況都是冶金企業(yè)對車間噪聲與震動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格管理，以降低生產(chǎn)過程產(chǎn)生的噪音污染。[3]

3.4防止泄漏發(fā)生，提高密封技術(shù)

在冶金機(jī)械設(shè)備中，密封技術(shù)是一項(xiàng)重要的工作，它主要用于保護(hù)產(chǎn)品，防止泄漏。由于軋制、鍛造等過程需要大量鋼材加熱和冷卻，因此必須在生產(chǎn)或焊接前做好必要準(zhǔn)備。加強(qiáng)對材料性能進(jìn)行測試分析；保證焊接質(zhì)量要求；采用適當(dāng)?shù)慕宇^方式來提高其強(qiáng)度與可靠性；嚴(yán)格控制加工工藝流程中所產(chǎn)生氣體量及溫度變化情況，以確保密封性良好并降低泄漏率。冶金機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)過程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定量泄漏，因此，需要加強(qiáng)對密封技術(shù)的管理和控制。首先要做好檢查工作，對于金屬材料進(jìn)行涂漆、焊接等工藝操作時(shí)必須使用專用工具；其次是防止漏油現(xiàn)象發(fā)生應(yīng)采取有效措施防止泄露污染環(huán)境及造成嚴(yán)重后果；最后就是保證產(chǎn)品質(zhì)量安全可靠無損化和環(huán)保性良好化以延長設(shè)備壽命并降低生產(chǎn)成本為目的來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗，提高冶金機(jī)械的密封性能也就顯得尤為重要了。

3.5減少不必要的維修時(shí)間和次數(shù)，提高故障診斷技術(shù)

在生產(chǎn)過程中，由于各種原因，不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些問題。如設(shè)備維修周期長、故障率高。如果這些問題得不到有效解決將大大降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量，因此我們應(yīng)加強(qiáng)對生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化設(shè)計(jì)，以減少不必要損失并提高工作效率來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。首先通過采用先進(jìn)技術(shù)手段來改善傳統(tǒng)手工操作模式下大量重復(fù)勞動(dòng)過程中存在的安全隱患，使其向自動(dòng)化轉(zhuǎn)變；其次是建立一套科學(xué)合理、實(shí)用性強(qiáng)且成本低的診斷系統(tǒng)；最后為了減少不必要發(fā)生故障所需花費(fèi)費(fèi)用以及減少一些重復(fù)性動(dòng)作帶來的經(jīng)濟(jì)損失，就是采用先進(jìn)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能等方面改進(jìn)或提高設(shè)備自身性能水平，從而降低修理成本，同時(shí)還可以增加機(jī)械使用壽命。[4]

3.6設(shè)計(jì)原則

第一設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循閉環(huán)設(shè)計(jì)原則。冶金機(jī)械設(shè)備的開、閉過程是一個(gè)循環(huán)往復(fù)，從始至終連續(xù)設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)零部件之間互相配合。這種方法能夠充分利用各種材料之間的相互協(xié)調(diào)和關(guān)系將其合理地進(jìn)行組合而形成一種新形式下工作流程；但對于一些特殊情況來說往往不能滿足要求或?qū)Y(jié)構(gòu)尺寸有一定限制時(shí)就不可以使用了。第二回收的原則。在冶金生產(chǎn)中，由于各種因素的影響，如操作條件、勞動(dòng)強(qiáng)度等而造成的能源損耗和環(huán)境污染。為了降低這些原因?qū)と藥韨?，需要采用一些措施來減少或消除這種現(xiàn)象發(fā)生所導(dǎo)致的損失。通過回收處理后可以循環(huán)使用或者進(jìn)行再生利用等等方法使其達(dá)到節(jié)能環(huán)保目的第三節(jié)能原則。節(jié)能是冶金機(jī)械設(shè)備的重要任務(wù)，也是企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展過程中最需要重視的問題。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮對環(huán)境產(chǎn)生影響所帶來后果。首先要保證能源與材料能得到合理利用、減少有害物質(zhì)排放；其次應(yīng)盡可能地采用先進(jìn)工藝技術(shù)和新型設(shè)備來提高勞動(dòng)效率及降低廢品損失率等；再次應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)節(jié)能方案以達(dá)到節(jié)約資源成本的目的，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的目標(biāo)。

4結(jié)語

通過對現(xiàn)有工藝流程及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后可以最大限度地減少能源消耗與廢棄物排放來達(dá)到環(huán)境保護(hù)目標(biāo)要求；同時(shí)也針對傳統(tǒng)工藝中存在著大量不合理因素加以總結(jié)并給出相應(yīng)解決方案以降低生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染物；最后從冶金機(jī)械設(shè)備運(yùn)行管理角度出發(fā)，通過對冶金機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中的工藝流程、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型等一系列問題進(jìn)行了分析，并提出了解決方案。在冶金企業(yè)設(shè)計(jì)綠色化節(jié)能技術(shù)時(shí)，首先要考慮到其能耗及環(huán)境成本；其次是產(chǎn)品生命周期理論和能量利用率計(jì)算方法上：采用“三階段”原則來確定各工序所產(chǎn)生物性參數(shù)；同時(shí)還需要對物料進(jìn)行熱力回收、利用過程中的廢水處理等方面加以研究與分析，使生產(chǎn)系統(tǒng)能夠更加高效地運(yùn)行起來。

參考文獻(xiàn)

［1］姜麗娜.淺談冶金機(jī)械設(shè)備綠色設(shè)計(jì)的必要性及內(nèi)容［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，（4）：112.

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［3］張凱.綠色冶金機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的要點(diǎn)分析［J］.中國設(shè)備工程，2018，（18）：197-198.

［4］禚孝勝.冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)及制造分析［J］.中國科技博覽，2015，（38）：97.

作者:王瑞 單位:南京鋼鐵股份有限公司板材事業(yè)部中板廠