淺析冶金機(jī)械行業(yè)的綠色設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵技術(shù)

謝子劍

（河北冶金建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北邯鄲 056003）

0 引言

未來(lái)我國(guó)資源利用的發(fā)展方向是對(duì)金屬資源的再生合理回收利用，并盡可能降低礦產(chǎn)資源的消耗，這不僅是冶金技術(shù)可持續(xù)發(fā)展需要經(jīng)歷的過(guò)程，也是我國(guó)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)戰(zhàn)略國(guó)家的需要。通過(guò)對(duì)金屬的回收、再生利用，既能確保冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)和制造技術(shù)滿足資源充分利用的需求，也可以解決傳統(tǒng)的冶金機(jī)械中的污染、噪聲問(wèn)題。冶金機(jī)械行業(yè)的綠色設(shè)計(jì)和制造關(guān)鍵技術(shù)，可以有效降低相關(guān)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而滿足我國(guó)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。

1 發(fā)展冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的重要意義

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)比較注重重工業(yè)的發(fā)展，鋼鐵行業(yè)是我國(guó)工業(yè)發(fā)展的重要支柱，但在發(fā)展的同時(shí)給自然環(huán)境帶來(lái)了較大壓力，導(dǎo)致不同地區(qū)產(chǎn)生不同程度的環(huán)境污染。我國(guó)一直堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念，并且把其上升為國(guó)家戰(zhàn)略，為降低冶金企業(yè)污染環(huán)境的現(xiàn)狀，就需要合理應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和國(guó)家的共贏。

為了解決傳統(tǒng)工藝的高能耗和高污染的問(wèn)題，冶金機(jī)械制造企業(yè)需要基于環(huán)境保護(hù)的原則，全面采用綠色設(shè)計(jì)理念。進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員需要將資源節(jié)約、節(jié)能減排的理念結(jié)合設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的冶金生產(chǎn)方式，分析具體的材料特征，在生產(chǎn)過(guò)程中控制具體的材料用量，避免消耗過(guò)多的資源并避免有害材料污染環(huán)境。在冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)引入生產(chǎn)過(guò)程的多個(gè)流程管控，用綠色材料替代含有有毒有害物質(zhì)的材料，并改變企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而減少資源消耗、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造的原則

2.1 節(jié)能減排原則

在冶金企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，為了減少能耗，應(yīng)將節(jié)能減排作為綠色設(shè)計(jì)和制造的重要原則，盡可能采用清潔能源，貫徹綠色環(huán)保的理念，引進(jìn)先進(jìn)的綠色生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，將相應(yīng)的排污標(biāo)準(zhǔn)作為冶金綠色設(shè)計(jì)與制造過(guò)程的重中之重，通過(guò)技術(shù)人員的主觀控制從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，最大限度地合理利用資源，推動(dòng)可持續(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生。

2.2 循環(huán)利用資源原則

冶金機(jī)械制造行業(yè)一般采用的原材料為金屬，部分廢棄舊金屬材料，大多數(shù)可以實(shí)現(xiàn)可回收再利用，如H 形鋼等。在冶金機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中，加以大力推廣應(yīng)用，可以有效提高資源的利用率，不僅可以實(shí)現(xiàn)舊物的循環(huán)利用、降低的資源的消耗，還能避免廢舊金屬污染環(huán)境，有效保護(hù)自然環(huán)境。

2.3 優(yōu)化成本配置原則

在冶金機(jī)械的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中，由于成本投入較高、資金需求量較大，生產(chǎn)周期應(yīng)遵循成本優(yōu)化原則，優(yōu)化配置投入成本。設(shè)計(jì)作為機(jī)械生產(chǎn)的基礎(chǔ)和核心，為合理控制成本，需要在綜合考慮生產(chǎn)周期、能耗、生產(chǎn)力和用材等因素，將設(shè)計(jì)、制造、使用和回收利用納入生產(chǎn)工藝的整個(gè)過(guò)程，遵循先進(jìn)技術(shù)原則不斷開(kāi)發(fā)現(xiàn)有技術(shù)、改進(jìn)生產(chǎn)工藝，從而降低冶金機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 廢棄金屬物的處理原則

在冶金機(jī)械的生產(chǎn)制造過(guò)程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生廢棄物。對(duì)于這些廢棄物，必須遵循資源回收利用原則，使之得到合理處理、有效利用，然后按照廢棄物組排放規(guī)定排放。對(duì)于廢物舊金屬，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行回收利用，避免殘留的金屬材料污染生態(tài)環(huán)境。

3 關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 液壓系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

在冶金機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中，液壓系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)是基于綠色設(shè)計(jì)與制造的理念：①合理簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)的制造流程，選擇合適的工作介質(zhì)替代原有的工作介質(zhì)；②合理選擇液壓油，確保無(wú)毒無(wú)害和對(duì)工作介質(zhì)的適應(yīng)性，避免不恰當(dāng)?shù)囊簤河蛯?dǎo)致制造過(guò)程出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況；③選擇合適的密封件和科學(xué)的密封技術(shù)，盡可能提高液壓系統(tǒng)的密封性，降低油液滲漏的可能；④合理采用多元化的措施，即使出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象也要盡量避免污染環(huán)境，最大限度保障生產(chǎn)操作的安全性。

3.2 控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

冶金機(jī)械控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是一種采用光機(jī)電一體化的技術(shù)，在正常發(fā)揮冶金機(jī)械功能性的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的操作方式和科學(xué)的措施對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高控制系統(tǒng)的功用水平、機(jī)械的操作精準(zhǔn)度和效率，進(jìn)而推動(dòng)冶金企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.3 動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造中最關(guān)鍵的一部分就是動(dòng)力系統(tǒng)，一般動(dòng)力系統(tǒng)工作的過(guò)程就是通過(guò)消音技術(shù)和減振技術(shù)來(lái)減少生產(chǎn)過(guò)程中的噪聲污染和機(jī)械振動(dòng)：減振技術(shù)根據(jù)H 形鋼的特點(diǎn)選擇合適的材料，盡量減少冶金機(jī)械的重量，有效實(shí)現(xiàn)減振的效果；消音技術(shù)通過(guò)大容量、性能好的消音器，并配備全塑風(fēng)機(jī)和罩殼，有效降低動(dòng)力系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的噪聲。

4 優(yōu)化策略與前景分析

4.1 謹(jǐn)慎挑選原材料

冶金機(jī)械在生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗鋼鐵、添加劑和其他材料，材料的差異會(huì)在很大程度上影響設(shè)備的性能和產(chǎn)品質(zhì)量。綠色設(shè)計(jì)是為了減少不必要的能源損耗和環(huán)境污染，從源頭上謹(jǐn)慎選擇合適的材料進(jìn)行生產(chǎn)、制造，最大限度提高社會(huì)效益和環(huán)境效益。根據(jù)可回收利用、易分解、對(duì)環(huán)境危害小的原則，傳統(tǒng)的冶金機(jī)械行業(yè)一般選用鐵、銅等合金作為材料。為了發(fā)揮設(shè)備功效，有時(shí)還會(huì)選擇一些非金屬材料，如塑料、橡膠、玻璃等，通常這些材料不能再重復(fù)使用，而且還會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境。因此，企業(yè)應(yīng)該提高對(duì)材料選購(gòu)方面的關(guān)注度，聽(tīng)取技術(shù)人員相應(yīng)的建議，綜合考慮生產(chǎn)質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)成本、設(shè)備保養(yǎng)等因素選購(gòu)材料，降低不必要的損耗和污染，盡可能降低成本投入。

4.2 減振降噪措施

冶金生產(chǎn)過(guò)程中一般需要經(jīng)歷精密機(jī)械設(shè)備的加工、分離和洗選等，重型機(jī)械的開(kāi)采礦山、挖掘土質(zhì)等，都會(huì)產(chǎn)生大量噪聲，影響著周邊人們的生活質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境。因此，冶金企業(yè)需要改進(jìn)現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備，在進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)時(shí)采用科學(xué)合理的減振方案并配備相應(yīng)的消音裝置。例如，對(duì)于某些容易產(chǎn)生振動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)零件可以采取的措施有：安裝具有良好隔振性能的彈性支撐裝置；調(diào)整現(xiàn)有設(shè)備的整體構(gòu)造布局，盡量提高材料的動(dòng)態(tài)性能；安裝防噪項(xiàng)圈或高精度的齒輪減速箱等，盡可能減少機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的噪聲；定期維護(hù)運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備；在生產(chǎn)廠區(qū)周邊植樹、種草，盡可能地避免對(duì)周邊居民和環(huán)境的影響。

4.3 冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展前景

在傳統(tǒng)的冶金機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程中，一般要年年更新機(jī)械設(shè)備，給環(huán)境帶來(lái)一定影響。為了解決這一問(wèn)題，除了優(yōu)化設(shè)備，還需要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化，最大限度地降低設(shè)備的維護(hù)率、更換次數(shù)和增加設(shè)備的使用時(shí)間。隨著國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的升級(jí)，新技術(shù)、新工藝和新材料投入到機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程，選用環(huán)保材料、實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)是冶金機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的未來(lái)發(fā)展方向。盡管應(yīng)用領(lǐng)域不斷深入，但在具體實(shí)踐中還存在一些問(wèn)題，如國(guó)內(nèi)有許多企業(yè)不了解或不愿意去了解綠色設(shè)計(jì)，綠色設(shè)計(jì)與制造往往受到企業(yè)的發(fā)展規(guī)模和前期的研發(fā)投入限制。為提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，需要將綠色設(shè)計(jì)融入冶金機(jī)械制造過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和社會(huì)的健康發(fā)展，在科技的支撐下提高工程技術(shù)人員和企業(yè)決策者的水平，基于企業(yè)全面戰(zhàn)略發(fā)展層面進(jìn)行全面分析，重新評(píng)估冶金企業(yè)設(shè)計(jì)和制造工作，并建立一套適合冶金企業(yè)綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)、評(píng)估的體系，滿足相對(duì)復(fù)雜化、系統(tǒng)性的冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造工作。

5 結(jié)束語(yǔ)

建立在人與自然和諧共生和國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)的基礎(chǔ)上，為了在鋼鐵量需求不斷增大的市場(chǎng)中占有一席之地，我國(guó)冶金機(jī)械制造工業(yè)需要轉(zhuǎn)變?yōu)榛诰G色設(shè)計(jì)與制造的冶金機(jī)械行業(yè)，從根本上提高國(guó)家的經(jīng)濟(jì)效益，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在我國(guó)冶金機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)全面推動(dòng)綠色設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵技術(shù)并對(duì)其進(jìn)行不斷優(yōu)化，選擇減少環(huán)境污染的原材料，從而促進(jìn)我國(guó)冶金機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。