冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用及關(guān)鍵問題分析與闡述

羅 聰

(長沙師范學(xué)院，湖南 長沙 410100)

冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用及關(guān)鍵問題分析與闡述

羅 聰

(長沙師范學(xué)院，湖南 長沙 410100)

分析了冶金機械綠色設(shè)計的應(yīng)用，且對冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用中的關(guān)鍵問題進行闡述，并結(jié)合冶金行業(yè)的實際需求，制定適宜的完善措施，旨在為相關(guān)人員提供參考，推動冶金綠色設(shè)計的有效應(yīng)用，推動冶金行業(yè)的節(jié)能、減排，滿足低碳環(huán)保的需求，推動冶金企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

冶金行業(yè)；冶金機械；綠色設(shè)計；應(yīng)用；關(guān)鍵問題

近年來，冶金技術(shù)不斷優(yōu)化和改進，再加上政府相關(guān)政策的扶持，冶金行業(yè)的產(chǎn)能不斷提升，為社會經(jīng)濟的發(fā)展和進步提供了動力。冶金技術(shù)發(fā)展的同時，實現(xiàn)了對回收金屬的再生，實現(xiàn)對金屬資源的循環(huán)利用，有效的減少了礦產(chǎn)資源的消耗，符合可持續(xù)發(fā)展的基本需求。但再生金屬產(chǎn)出，對傳統(tǒng)的冶金機械提出了更高的要求，使得冶金機械出現(xiàn)污染、高能耗和噪聲等情況。基于此，本文對冶金機械綠色設(shè)計進行應(yīng)用，并解讀冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用的關(guān)鍵問題，選取適宜的措施，促使冶金機械更加符合冶金企業(yè)的需求，降低冶金企業(yè)的成本，進一步提升產(chǎn)值。

1 冶金機械綠色設(shè)計分析

1.1 冶金機械綠色設(shè)計

冶金機械綠色設(shè)計是在原有冶金機械的基礎(chǔ)上，通過對冶金機械與低碳環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相悖的部分進行改進和完善。綠色設(shè)計主要是站在生態(tài)和環(huán)保的角度，促使冶金機械在具體的應(yīng)用和生產(chǎn)中，可以減少對環(huán)境的不利影響，避免環(huán)境污染，促使冶金行業(yè)可以與環(huán)境保護同時展開。

綠色設(shè)計主要從環(huán)境、能源和可再生等角度綜合對冶金機械進行設(shè)計，重視冶金機械在制造過程中材料和能源消耗情況，并結(jié)合冶金行業(yè)的基本情況，對冶金機械結(jié)構(gòu)和材料進行綜合選擇，分別對動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等進行綜合設(shè)計，選擇適宜的關(guān)鍵技術(shù)，盡可能的提升冶金機械性能。

冶金機械的綠色設(shè)計，綜合分析冶金機械生產(chǎn)過程，明確冶金生產(chǎn)具體需求，選擇最為節(jié)能環(huán)保的設(shè)計方案，并保障冶金機械具備良好的可拆卸性和可回收性，可以完成回收利用，避免對環(huán)境造成不利影響[1]。

1.2 冶金機械綠色設(shè)計方法

冶金機械的綠色設(shè)計方法可以根據(jù)的具體設(shè)計需求和設(shè)計重點，分為并行交叉工作設(shè)計法、可回收設(shè)計法、生命周期設(shè)計法等。

1) 并行交叉設(shè)計法，這類設(shè)計方法是建立在有效的保護環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過分析綠色設(shè)計實施中強調(diào)的并行交叉工作，對提升冶金機械的設(shè)計質(zhì)量和環(huán)保效果具有顯著的影響。

2) 可回收設(shè)計方法，這類設(shè)計方法是保障冶金機械的所有零部件均可以實現(xiàn)回收利用。且充分對冶金機械在報廢后的可回收性進行控制。這類綠色設(shè)計可以保障冶金機械在報廢后，通過相關(guān)工藝，可以重新成為零件和材料，為冶金機械的制造提供基礎(chǔ)。

3) 生命周期設(shè)計法，切實將綠色這一特性，始終貫穿在冶金機械的整個生命周期中，促使冶金機械在具體的生產(chǎn)、應(yīng)用和回收的生命周期內(nèi)，均具備良好的環(huán)境親和力，避免對環(huán)境造成不利影響。

4) 基于TRIZ的綠色設(shè)計，結(jié)合TRIZ機制，對冶金機械設(shè)計過程中的復(fù)雜問題進行創(chuàng)新分析，進而提出具備突破性的完善方案[2]。

2 冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用的關(guān)鍵問題分析

冶金機械綠色設(shè)計在具體的應(yīng)用中，需要解決一些關(guān)鍵問題，從而使冶金機械的功能性和綠色性可以得到保障，具體問題分析如下。

2.1 原材料選擇問題

原材料選擇是冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一，如不能對冶金機械的原材料問題進行解決，必然會導(dǎo)致原材料出現(xiàn)毒害作用，對環(huán)境造成不利影響，制約冶金企業(yè)的效益和員工健康?，F(xiàn)階段，冶金機械的原材料主要是重金屬和其他有毒害作用的材料，另外，部分原材料造價成本過高，無形中增加了冶金行業(yè)的生成成本，不利于冶金企業(yè)的產(chǎn)值提升，影響冶金企業(yè)的發(fā)展。故此，冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用中的原材料問題也是亟需解決的關(guān)鍵問題。

2.2 污染物排放問題

冶金行業(yè)在實際的生產(chǎn)中，可能會產(chǎn)生大量有毒有害的廢棄物，如果這些廢棄物不能得到有效的處理，就會增加冶金生產(chǎn)對環(huán)境的不利影響。因此，需求冶金機械需要具備對冶金生產(chǎn)廢棄物處理的能力，提高冶金和環(huán)境之間的親和力。另外，冶金機械生產(chǎn)中，同樣可能會產(chǎn)生一些廢棄物，造成環(huán)境的污染，這與綠色設(shè)計中生命周期設(shè)計方法出現(xiàn)嚴重的偏差[3]。

2.3 泄漏問題

泄漏問題是現(xiàn)代冶金機械常見的問題，也是冶金機械綠色設(shè)計需要解決的關(guān)鍵問題。冶金機械的液壓系統(tǒng)在實際的應(yīng)用中，受到維護、保養(yǎng)等因素的影響，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)密封性發(fā)生變化，也就可能會導(dǎo)致泄漏情況發(fā)生。而泄漏的油液可能會進入到冶金機械內(nèi)部，使得冶金機械的相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到影響，使得冶金機械的動力運轉(zhuǎn)不夠暢通，影響冶金生產(chǎn)的效率和安全。油液泄漏還可能增加冶金機房的安全性，油液通常具有較高的可燃性，遇到明火可能會導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。此外，油液還存在毒害作用，不但會造成機房環(huán)境污染，還會引起油液資源的浪費，影響冶金企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.4 噪聲和振動問題

動力系統(tǒng)是冶金機械的重要部分，動力系統(tǒng)工作的過程中，相關(guān)結(jié)構(gòu)之間會發(fā)生摩擦，也就會導(dǎo)致嚴重的噪聲產(chǎn)生。這些噪聲會對機房的相關(guān)工作人員的聽力和身體健康造成影響。長期處于噪聲環(huán)境中，可能會導(dǎo)致工作人員的聽力下降、記憶力減退、易激怒等情況，不利于冶金企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。另外，動力系統(tǒng)在實際運行中，相關(guān)構(gòu)件可能會出現(xiàn)振動。振動的產(chǎn)生，不僅會增加噪聲的產(chǎn)生，還可能會引起相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)松弛的情況，嚴重影響動力系統(tǒng)的質(zhì)量，甚至引發(fā)安全事故，不利于冶金企業(yè)的發(fā)展[4]。

2.5 維護問題

維護問題同樣是綠色設(shè)計需要解決的關(guān)鍵問題。冶金機械在具體工作中，受到諸多因素和機械自身磨損的影響，可能會導(dǎo)致冶金機械的出現(xiàn)故障。故障的發(fā)生就需要展開及時的故障檢修，檢修過程中需要在停機的環(huán)境下展開，必然會影響冶金企業(yè)生產(chǎn)效率，制約冶金企業(yè)的產(chǎn)能。此外，過多維護次數(shù)，可能會增加異物進入到冶金機械的內(nèi)部。受到異物的影響，就會對冶金機械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成不利影響。而且，維護過程中，如果不能將安全隱患解決，冶金機械仍舊不能處于良好的運行狀態(tài)，影響冶金企業(yè)的產(chǎn)能。

3 冶金機械綠色設(shè)計關(guān)鍵問題的處理方式

結(jié)合冶金生產(chǎn)的基本需要，對冶金機械綠色設(shè)計的關(guān)鍵問題進行處理，降低這些問題對冶金生產(chǎn)的不利影響，達到降低冶金生產(chǎn)的能源消耗和污染的作用，推動冶金企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.1 綠色材料的選擇

針對傳統(tǒng)冶金機械的重金屬和有毒害作用的基本情況，具體的冶金機械原材料的選擇過程中，原材料的選擇需要具備易生產(chǎn)、無污染和可回收等特性。H型鋼均符合上述需求，且H型鋼具有較好的性能特點和經(jīng)濟特點，具備良好的截面穩(wěn)定性，在冶金機械報廢后，可以采取適宜的回收方式完成對H型鋼的回收。較比傳統(tǒng)的冶金機械的原材料，H型鋼具有較好的側(cè)向剛度和抗彎能力、較低的殘余應(yīng)力。且采用H型鋼制作的鋼結(jié)構(gòu)成本比焊接H型鋼可以節(jié)約30%左右。另外，采用H型鋼可以有效的降低冶金機械的自重，通常情況下能夠減輕自重20%～30%，且有效增加使用面積。綜上性能比較，H型鋼符合冶金機械綠色設(shè)計的基本需求[5]。

3.2 污染管控

污染管控主要是針對冶金生產(chǎn)過程中和冶金機械制造過程中的污染展開治理和管控，其中針對冶金生產(chǎn)過程，綠色設(shè)計需要合理的對冶金機械的性能進行控制，具體污染管控中，可以選擇適宜污染治理技術(shù)，對冶金生產(chǎn)中具體污染環(huán)節(jié)進行治理，促使冶金和環(huán)境之間可以和諧相處。針對冶金機械生產(chǎn)過程，結(jié)合環(huán)保部門、冶金行業(yè)聯(lián)合作業(yè)，制定嚴格的排放標準，促使冶金機械制造過程中的排放物符合相關(guān)標準。如果超標需要通知制造企業(yè)停頓整改。并完成對冶金機械整體的綠色設(shè)計，結(jié)合H型鋼輔以低能耗塑料制品，達到降低成本的作用。

3.3 泄漏控制

針對冶金機械的泄露情況，必須完善對密封技術(shù)的改進，尤其是液壓系統(tǒng)，促使液壓系統(tǒng)的各個應(yīng)力結(jié)構(gòu)緊密、致密性良好使得密封件、較高的機械強度和硬度，可以適當(dāng)?shù)钟鶃碜酝饨绲臎_擊，在承受沖擊后，可以恢復(fù)到原有的狀態(tài)。另外，液壓系統(tǒng)還需要選擇綠色無污染的防腐材料。針對油液的選擇，需要保障液壓油無毒無害，即使泄漏也不會對冶金機械的內(nèi)部構(gòu)件造成不利影響。冶金機械綠色設(shè)計中，妥善的處理滲漏的問題，促使冶金機械可以符合冶金生產(chǎn)的基本需求[6]。

3.4 噪聲和振動處理設(shè)計

冶金機械的綠色設(shè)計需要對冶金機械的噪聲問題進行控制。通過分析得知，冶金機械產(chǎn)生噪聲的部分主要是動力系統(tǒng)，由于運動系統(tǒng)內(nèi)部相關(guān)構(gòu)件的相互摩擦，導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。而且，這些噪聲對周邊環(huán)境和工人均會造成不利影響。針對冶金機械的噪聲，綠色設(shè)計中，可以結(jié)合大容量的消音器，完成對噪聲的消除。且對于摩擦較為劇烈結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以合理的對潤滑油等進行布置，減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的摩擦。另外，動力系統(tǒng)在具體的運行中，部分結(jié)構(gòu)的振動是不可避免的。針對部分結(jié)構(gòu)，可以采取更換材料的，選擇清潔且質(zhì)量較輕的材料代替原有的材料，減少振動的不利影響。如：采用全塑風(fēng)機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬風(fēng)機，達到減振和降噪的目的，且效果顯著。

3.5 維修設(shè)計

針對冶金機械的綠色設(shè)計，需要合理的將維護問題納入到設(shè)計體系中，盡可能的減少冶金機械的維修幾率。可以結(jié)合智能監(jiān)控系統(tǒng)，完成對冶金機械的在線監(jiān)控，并通過各項傳感器采集的數(shù)據(jù)類型，對冶金機械的工作狀態(tài)進行分析，如果出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，由智能監(jiān)控系統(tǒng)，完成對數(shù)據(jù)的處理，實現(xiàn)對故障的診斷，且發(fā)出報警信號和資料，促使維護人員采取適宜的維護措施，并對多項隱患進行同時處理，達到一步到位，盡可能的減少冶金機械多次大型維修。此外，還需要建立完善的維護制度，定期的展開冶金機械的管理和維護工作，達到防護隱患目的，推動冶金機械的功能性發(fā)揮[7]。

4 結(jié) 語

分析冶金機械綠色設(shè)計的概念和綠色設(shè)計具體方法，結(jié)合冶金行業(yè)的基本情況，詳細的對冶金機械綠色設(shè)計中的關(guān)鍵問題的進行分析，結(jié)合相關(guān)技術(shù)手段，實現(xiàn)對關(guān)鍵問題的處理，完成冶金機械的綠色設(shè)計，使得綠色特征始終貫徹在冶金機械生產(chǎn)和應(yīng)用等整個生命周期，為冶金企業(yè)節(jié)能減排和提升生產(chǎn)效率提供基礎(chǔ)，積極推動冶金企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

[1] 鄧蕊, 趙士明. 冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用關(guān)鍵問題研究[J]. 河北冶金, 2014(2): 75-78.

[2] 楊柳. 基于綠色冶金機械設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用探析[J]. 科技視界, 2013(31): 253.

[3] 馮娣. 冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用關(guān)鍵問題研究[J]. 工業(yè)b, 2015(44): 42.

[4] 王曉運. 冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用關(guān)鍵問題研究[J]. 化工管理, 2015(21): 184.

[5] 孫波. 淺析冶金機械的綠色技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 科技傳播, 2011(4): 204.

[6] 王貴華. 試論冶金機械綠色技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2015(30): 129.

[7] 呂讓濤. 冶金機械綠色技術(shù)的研究及其應(yīng)用[J]. 中國科技博覽, 2015(44): 215.

Green Design & Application of Metallurgical Machinery and Its Analysis of Key Problems

LUO Cong

(Changshanormalcollege,changsha,hunan410100,China)

This article makes an analysis of the application of green design of metallurgical machinery. It also illustrates the key issues in the application, including the actual needs of metallurgical industry to develop appropriate improvement measures. The author aims to provide a reference for stakeholders to promote the metallurgical effective application of green design, including the metallurgical industry of energy conservation and emission reduction. It will meet the needs of low carbon and environmental protection to promote the steady development of metallurgical enterprises.

Metallurgical industry; Metallurgical machinery; Green design; Application; Key problems

2017-03-12

羅聰(1984-)，男，湖北荊州人，講師，研究方向：產(chǎn)品機械與工業(yè)系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計，手機：13637486989，E-mail：184253689@qq.com.

TF302

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.047