摘要：本文首先從綠色設(shè)計的特點(diǎn)、內(nèi)容、設(shè)計方法等方面介紹了冶金機(jī)械的綠色化及綠色設(shè)計的內(nèi)容，然后對綠色材料及綠色制造工藝進(jìn)行了探討，具有一定的參考意義。

Abstract: This paper, from the green design characteristics, content, design method of metallurgical machinery introduces the from and the contents of the green design, and then discusses the green materials and green manufacturing process, and has the certain reference significance.

中圖分類號： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

1.冶金機(jī)械的綠色化及綠色設(shè)計

綠色產(chǎn)品應(yīng)在其壽命周期全程中符合特定的環(huán)保要求，對人類和生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率較高，能源消耗率較低。綠色設(shè)計是冶金機(jī)械成為綠色產(chǎn)品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是綠色技術(shù)中最為核心的內(nèi)容。

1.1綠色設(shè)計的特點(diǎn)

在設(shè)計中要充分考慮產(chǎn)品自身的使用及其生產(chǎn)工藝對生態(tài)環(huán)境的負(fù)作用，要將其危害程度降至最低直至消除。因此綠色設(shè)計突破了常規(guī)設(shè)計的范疇，并具有特定的屬性。

1）環(huán)保特性。突出環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡，可持續(xù)發(fā)展是綠色設(shè)計的指導(dǎo)思想，而環(huán)保是其核心。

2）能源特性。在設(shè)計中，必然使生產(chǎn)制造的能耗最少，且應(yīng)盡量采用潔凈的能源，降低對環(huán)境的污染破壞。

3）資源特性。綠色設(shè)計要求構(gòu)成產(chǎn)品的材料能充分、有效地利用和減少廢棄物，并能再生和重新利用，從而有效地保護(hù)地球的礦物資源。

4）并行閉環(huán)設(shè)計。綠色設(shè)計考慮到制造使用和再生利用，其設(shè)計形成了產(chǎn)品壽命周期的閉路循環(huán)。

1.2綠色設(shè)計的主要內(nèi)容

綠色設(shè)計的目的是制造綠色產(chǎn)品，而綠色產(chǎn)品的評價是以其綠色特征及貼近度來衡量的。所以，綠色設(shè)計的主要內(nèi)容就是應(yīng)使產(chǎn)品具有最大程度的綠色特征和貼近度。

1）產(chǎn)品全周期目標(biāo)設(shè)計。在綠色設(shè)計中，首先要考慮如何在產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)具有綠色特征，這是區(qū)別于傳統(tǒng)產(chǎn)品的重要標(biāo)志。其次要確定產(chǎn)品的生產(chǎn)使用、廢棄、回收和再利用等各環(huán)節(jié)要達(dá)到的目標(biāo)，如對大氣的污染程度、資源的利用程度、環(huán)境危害程度、能耗及人機(jī)關(guān)系等。對于冶金機(jī)械，還應(yīng)確定動力資源特點(diǎn)和環(huán)境危害度及能耗、材料綠色特性及回收利用度、設(shè)備使用中的能耗及環(huán)保特征等。

2）環(huán)保設(shè)計。綠色產(chǎn)品具有環(huán)境友好性和相容性，所以設(shè)計中的一個重要問題是選用綠色材料，用清潔工藝進(jìn)行清潔生產(chǎn)加工，最終形成的產(chǎn)品對環(huán)境有相當(dāng)?shù)挠押眯?，如氣體污染、固體污染、噪聲污染、水污染等應(yīng)達(dá)到允許值或最低值。冶金機(jī)械的噪聲污染主要來源于機(jī)械的震動,因此必須要做好機(jī)械的減震工作。對于冶金機(jī)械中震動大的零部件,需要選擇減震性能較好的材料,并且采用隔震性較好的彈性支承。在減震設(shè)備以及機(jī)械整體布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計上,要確保產(chǎn)品動態(tài)性能的提高。此外在對冶金機(jī)械噪聲污染的減少方面,必須在機(jī)械設(shè)計的過程中就采用高性能的消聲器、低噪聲的發(fā)動機(jī)以及裝配質(zhì)量和制造精度較高分配箱和齒輪減速箱,并在整體設(shè)計上采用吸音和隔震等除噪方法

3）資源利用性設(shè)計。衡量綠色產(chǎn)品重要因素之一是產(chǎn)品制造使用時的資源消耗及再利用情況，應(yīng)盡量減少材料的使用總量，降低材料的種類，尤其對環(huán)境和人有危害的材料，如貴金屬或非金屬材料應(yīng)盡量少用、不用或代用。冶金機(jī)械中綠色技術(shù)的運(yùn)用首先體現(xiàn)在對原材料的選擇上,考慮到綠色技術(shù),就必須要選擇一些可再生、易分解、可回收的原材料。有些機(jī)械采用了一些非金屬材料,比如玻璃鋼和工程塑料,雖然都是一些比較新興的材料,但是都是無法回收利用并且對環(huán)境有害的,因此在對原材料的選擇過程中,如果鐵、鋼等金屬無法滿足原材料的需要,在對新型材料的選擇上,必須要開發(fā)出對環(huán)境沒有污染的材料,注重對環(huán)境的保護(hù)。

4）簡約回收設(shè)計。在設(shè)計中簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，減少零件和材料的種類及數(shù)量，合理利用結(jié)構(gòu)，附設(shè)少量零件就可實(shí)現(xiàn)多功能、多用途的目標(biāo))同時還要考慮材料的回收再利用，如設(shè)備中不同種類、類型的材料可以不同的顏色來區(qū)分，以利分類回收。

5）可拆卸設(shè)計。為便于回收利用，產(chǎn)品必須具有良好的可拆卸性，即在維修中和產(chǎn)品報廢后可方便拆卸回收再利用。這就要求對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的連接方法加以改進(jìn)或更新。

6）可靠性設(shè)計。冶金機(jī)械在使用一定時間后,都要進(jìn)行不同程度的修理,如年修等。其實(shí),這種維修制度有許多弊端。冶金設(shè)備性能的發(fā)揮狀態(tài),是需要經(jīng)過一定的磨合期,性能才能得到最好的發(fā)揮。針對以上情況,有必要加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)測及故障診斷技術(shù)的研究。

6）能源設(shè)施。在產(chǎn)品制造加工中要使用能源，在產(chǎn)品投入使用后要消耗能源，所以應(yīng)選擇潔凈的能源，并最大限度地節(jié)約能源。

1.3綠色設(shè)計的方法

綠色產(chǎn)品除具有良好的環(huán)境屬性外，還可為社會所用，因而其技術(shù)涵蓋了多學(xué)科，具有交叉性，是多種設(shè)計方法的集成。生命周期設(shè)計方法是綠色設(shè)計中最主要、最關(guān)鍵的方法，綠色設(shè)計的宗旨就是從產(chǎn)品初始概念設(shè)計直至零件的設(shè)計、生產(chǎn)、使用、廢棄，到拆卸回收等所有環(huán)節(jié)都要符合綠色屬性要求。該法要求產(chǎn)品自始至終都要進(jìn)行環(huán)境屬性分析和評估，以確保綠色度符合要求。另外還包括并行設(shè)計、模塊設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、可靠性設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、長壽命及人機(jī)工程設(shè)計等方法。

1.4基于綠色技術(shù)的相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計

1.4.1動力裝置

動力裝置對產(chǎn)品的綠色特征影響最大，它既是能耗裝置，又最易造成環(huán)境污染。

1）能源。整機(jī)配套選用清潔能源，而運(yùn)行中的機(jī)械能源可以對其所用能源加以改變或改良。

2）輕量化。采用輕質(zhì)材料代替鑄鐵或其他金屬材料，如用鋁合金或尼龍等替代機(jī)體、齒輪和凸輪，用一體化設(shè)計使某些結(jié)構(gòu)達(dá)到減輕自重，節(jié)約能源的目的。

3）除噪設(shè)計。采用大容量消聲器以降低噪聲。

4）減振。采用全塑風(fēng)機(jī)及罩殼，葉片設(shè)計為不等距結(jié)構(gòu)。

1.4.2液壓系統(tǒng)

在傳動裝置中，液壓系統(tǒng)是各類冶金機(jī)械中使用最廣泛的一種傳動方式。它既可作為控制裝置，又可作為二次裝置，對于設(shè)備的各種能力有很大影響，其設(shè)計優(yōu)劣對于整機(jī)綠色特性影響較大。

1）工作介質(zhì)的綠色化。采用無毒液壓油，對設(shè)備加以改進(jìn)，應(yīng)用純水作介質(zhì)，并充分考慮液壓油的回收利用再生技術(shù)。

2）簡化技術(shù)。采用組合化和集成化設(shè)計的元件及系統(tǒng)，可簡化通路，降低系統(tǒng)壓力和流量損失。

3）防噪污染。選用質(zhì)量好、噪聲低的元件，采用防振隔聲裝置，對污染采取有效凈化措施，采用在線檢測，并進(jìn)行完善的系統(tǒng)設(shè)計。

1.4.3工作機(jī)構(gòu)

為提高工作能力，工作機(jī)構(gòu)采用變頻無級調(diào)速。

1.4.4操縱控制機(jī)構(gòu)

1）光機(jī)電一體化。新式操縱控制方式使設(shè)備易于操縱控制，從而更加安全、可靠。如PLC全數(shù)字技術(shù)與反饋裝置配合可在顯示屏上反映負(fù)荷、溫度等多種參數(shù)。

2）采用可靠性設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元設(shè)計、工業(yè)設(shè)計等。

2.綠色材料

材料是構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)，對機(jī)械設(shè)備的性能有直接影響，所以材料成為綠色技術(shù)的組成之一。綠色產(chǎn)品首先要求材料具有綠色特性。冶金機(jī)械作為一類大型的復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品，是由多種材料構(gòu)成的，作為綠色產(chǎn)品，這些材料必須具有相應(yīng)的綠色屬性?；诰G色技術(shù)所生產(chǎn)的綠色產(chǎn)品，選材觀念發(fā)生了根本變化，突破了常規(guī)的選擇方法，并要考慮材料的綠色特性、功能特性。其主要有以下原則：其一，材料本身性能的先進(jìn)性,其二，環(huán)境協(xié)調(diào)相容性,其三，易加工、低毒、低害、污染小,其四，盡量采用不加涂鍍的材料,其五，易回收處置可再用或降能的材料,其六，盡量減少所用材料種類和數(shù)量。例如遵循以上原則可選用低碳馬氏體鋼、非調(diào)質(zhì)鋼代替調(diào)質(zhì)鋼、減少Cr和Ni型合金鋼的使用，用35SiMn替代40Cr等結(jié)構(gòu)件采用性能好的鋼材，可達(dá)到節(jié)約材料、提高性能的目的。

3.綠色制造工藝

清潔生產(chǎn)和綠色制造是綠色技術(shù)中重要的一環(huán)，不僅產(chǎn)品壽命周期要綠色化，而且生產(chǎn)制造中的綠色程度也不可忽視，相當(dāng)一部分對環(huán)境的污染破壞是制造中產(chǎn)生的，所以必須采用綠色制造、清潔生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)綜合利用。

可持續(xù)發(fā)展是人類的共同選擇，綠色制造是現(xiàn)代制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然模式。我們的宗旨是環(huán)境的有效保護(hù)和資源的充分利用，只有實(shí)施相應(yīng)的綠色制造技術(shù)，應(yīng)用綠色加工設(shè)備、刀具和原材料，才能通過綠色加工工藝去實(shí)現(xiàn)。在機(jī)械加工中，許多工藝的綠色程度可能有所差異。

4.小結(jié)

依據(jù)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，綠色化已成為世界進(jìn)步和發(fā)展的必然潮流。在21世紀(jì)的今天，鋼鐵企業(yè)面臨綠色化的挑戰(zhàn)。綠色的普及是未來的必然，所以應(yīng)順應(yīng)時代潮流，推廣綠色技術(shù)，生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，提高市場競爭力，迎接中國入世后的挑戰(zhàn)，使我們的企業(yè)乘著綠色的浪潮，不斷完善和自我發(fā)展。

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