浅析冶金机械行业的绿色设计与制造关键技术

谢子剑

（河北冶金建设集团有限公司，河北邯郸 056003）

0 引言

未来我国资源利用的发展方向是对金属资源的再生合理回收利用，并尽可能降低矿产资源的消耗，这不仅是冶金技术可持续发展需要经历的过程，也是我国建设可持续发展、生态战略国家的需要。通过对金属的回收、再生利用，既能确保冶金机械的绿色设计和制造技术满足资源充分利用的需求，也可以解决传统的冶金机械中的污染、噪声问题。冶金机械行业的绿色设计和制造关键技术，可以有效降低相关企业的经营成本，促进企业的可持续发展，进而满足我国工业可持续发展的战略要求。

1 发展冶金机械绿色设计与制造技术的重要意义

自改革开放以来，我国比较注重重工业的发展，钢铁行业是我国工业发展的重要支柱，但在发展的同时给自然环境带来了较大压力，导致不同地区产生不同程度的环境污染。我国一直坚持可持续发展的理念，并且把其上升为国家战略，为降低冶金企业污染环境的现状，就需要合理应用绿色设计和制造技术，在提高产品质量的基础上实现环境保护、社会的可持续发展，实现企业和国家的共赢。

为了解决传统工艺的高能耗和高污染的问题，冶金机械制造企业需要基于环境保护的原则，全面采用绿色设计理念。进行绿色设计时，技术人员需要将资源节约、节能减排的理念结合设计、制造技术，转变传统的冶金生产方式，分析具体的材料特征，在生产过程中控制具体的材料用量，避免消耗过多的资源并避免有害材料污染环境。在冶金机械的绿色设计过程中，应引入生产过程的多个流程管控，用绿色材料替代含有有毒有害物质的材料，并改变企业的产品结构，从而减少资源消耗、提高企业的经济效益。

2 冶金机械绿色设计与制造的原则

2.1 节能减排原则

在冶金企业的生产过程中，为了减少能耗，应将节能减排作为绿色设计和制造的重要原则，尽可能采用清洁能源，贯彻绿色环保的理念，引进先进的绿色生产设备和技术，将相应的排污标准作为冶金绿色设计与制造过程的重中之重，通过技术人员的主观控制从而实现节能减排的目的，最大限度地合理利用资源，推动可持续的发展战略，实现人与自然的和谐共生。

2.2 循环利用资源原则

冶金机械制造行业一般采用的原材料为金属，部分废弃旧金属材料，大多数可以实现可回收再利用，如H 形钢等。在冶金机械生产过程中，加以大力推广应用，可以有效提高资源的利用率，不仅可以实现旧物的循环利用、降低的资源的消耗，还能避免废旧金属污染环境，有效保护自然环境。

2.3 优化成本配置原则

在冶金机械的设计与生产过程中，由于成本投入较高、资金需求量较大，生产周期应遵循成本优化原则，优化配置投入成本。设计作为机械生产的基础和核心，为合理控制成本，需要在综合考虑生产周期、能耗、生产力和用材等因素，将设计、制造、使用和回收利用纳入生产工艺的整个过程，遵循先进技术原则不断开发现有技术、改进生产工艺，从而降低冶金机械的设计和制造成本，提高企业经济效益。

2.4 废弃金属物的处理原则

在冶金机械的生产制造过程中，不可避免会产生废弃物。对于这些废弃物，必须遵循资源回收利用原则，使之得到合理处理、有效利用，然后按照废弃物组排放规定排放。对于废物旧金属，应根据相应的技术手段进行回收利用，避免残留的金属材料污染生态环境。

3 关键技术分析

3.1 液压系统关键技术

在冶金机械制造产业中，液压系统关键技术是基于绿色设计与制造的理念：①合理简化液压系统的制造流程，选择合适的工作介质替代原有的工作介质；②合理选择液压油，确保无毒无害和对工作介质的适应性，避免不恰当的液压油导致制造过程出现危险状况；③选择合适的密封件和科学的密封技术，尽可能提高液压系统的密封性，降低油液渗漏的可能；④合理采用多元化的措施，即使出现泄漏现象也要尽量避免污染环境，最大限度保障生产操作的安全性。

3.2 控制系统关键技术

冶金机械控制系统的关键技术是一种采用光机电一体化的技术，在正常发挥冶金机械功能性的基础上，通过先进的操作方式和科学的措施对控制系统进行优化，提高控制系统的功用水平、机械的操作精准度和效率，进而推动冶金企业的可持续发展。

3.3 动力系统关键技术

冶金机械绿色设计与制造中最关键的一部分就是动力系统，一般动力系统工作的过程就是通过消音技术和减振技术来减少生产过程中的噪声污染和机械振动：减振技术根据H 形钢的特点选择合适的材料，尽量减少冶金机械的重量，有效实现减振的效果；消音技术通过大容量、性能好的消音器，并配备全塑风机和罩壳，有效降低动力系统工作中产生的噪声。

4 优化策略与前景分析

4.1 谨慎挑选原材料

冶金机械在生产过程中需要消耗钢铁、添加剂和其他材料，材料的差异会在很大程度上影响设备的性能和产品质量。绿色设计是为了减少不必要的能源损耗和环境污染，从源头上谨慎选择合适的材料进行生产、制造，最大限度提高社会效益和环境效益。根据可回收利用、易分解、对环境危害小的原则，传统的冶金机械行业一般选用铁、铜等合金作为材料。为了发挥设备功效，有时还会选择一些非金属材料，如塑料、橡胶、玻璃等，通常这些材料不能再重复使用，而且还会严重影响环境。因此，企业应该提高对材料选购方面的关注度，听取技术人员相应的建议，综合考虑生产质量、运营成本、设备保养等因素选购材料，降低不必要的损耗和污染，尽可能降低成本投入。

4.2 减振降噪措施

冶金生产过程中一般需要经历精密机械设备的加工、分离和洗选等，重型机械的开采矿山、挖掘土质等，都会产生大量噪声，影响着周边人们的生活质量和生态环境。因此，冶金企业需要改进现有的机械设备，在进行绿色设计时采用科学合理的减振方案并配备相应的消音装置。例如，对于某些容易产生振动的发动机零件可以采取的措施有：安装具有良好隔振性能的弹性支撑装置；调整现有设备的整体构造布局，尽量提高材料的动态性能；安装防噪项圈或高精度的齿轮减速箱等，尽可能减少机械设备运行过程中的噪声；定期维护运行的机械设备；在生产厂区周边植树、种草，尽可能地避免对周边居民和环境的影响。

4.3 冶金机械绿色设计的未来发展前景

在传统的冶金机械制造生产过程中，一般要年年更新机械设备，给环境带来一定影响。为了解决这一问题，除了优化设备，还需要实现设备的自动化，最大限度地降低设备的维护率、更换次数和增加设备的使用时间。随着国家宏观经济结构的升级，新技术、新工艺和新材料投入到机械生产过程，选用环保材料、实现绿色设计是冶金机械设计和制造的未来发展方向。尽管应用领域不断深入，但在具体实践中还存在一些问题，如国内有许多企业不了解或不愿意去了解绿色设计，绿色设计与制造往往受到企业的发展规模和前期的研发投入限制。为提高企业的市场竞争力，需要将绿色设计融入冶金机械制造过程中，实现企业和社会的健康发展，在科技的支撑下提高工程技术人员和企业决策者的水平，基于企业全面战略发展层面进行全面分析，重新评估冶金企业设计和制造工作，并建立一套适合冶金企业绿色产品设计、检验、评估的体系，满足相对复杂化、系统性的冶金机械绿色设计与制造工作。

5 结束语

建立在人与自然和谐共生和国家可持续发展的战略目标的基础上，为了在钢铁量需求不断增大的市场中占有一席之地，我国冶金机械制造工业需要转变为基于绿色设计与制造的冶金机械行业，从根本上提高国家的经济效益，有效保护生态环境。在我国冶金机械行业的生产过程中，应全面推动绿色设计与制造关键技术并对其进行不断优化，选择减少环境污染的原材料，从而促进我国冶金机械制造行业的可持续发展。