冶金工艺工程设计篇1
1.1粉末冶金技术特点
粉末冶金技术作为一种应用比较广泛的精密成形技术,具有少无切削加工、材料利用率高、制造过程清洁高效、生产成本低、可制造形状复杂和难以机械切削加工的特点。一般认为,粉末冶金技术工艺的特点如下:
1)不需要或者只需要极少量的切削加工;
2)材料利用率可高达97%以上;
3)零件尺寸的制造公差较小且具有再现性,从而产品可获得很高的尺寸精度和良好的一致性;
4)材料成分、微观组织及组成可以科学调整;
5)零件表面光洁度较好;
6)通过烧结后处理工艺(如烧结后热处理工艺、烧结后表面处理工艺等),可以灵活改善零件的性能(如提高强度、耐磨性等);
7)在技术设计和工艺设计上,形状自由度极高,可以设计和制造出其他金属成形工艺不能制造的形状复杂或奇特的零件;
8)对于自等粉末冶金多孔材料,可通过控制孔隙度来获得材料或产品的性能;
9)适合中等至大批量的零件生产。
1.2粉末冶金技术发展趋势
目前,粉末冶金技术的发展日新月异,随着一系列新技术、新工艺的不断涌现,如粉末冶金注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形、微波烧结、烧结硬化等,粉末冶金技术正朝着高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向发展。
1)粉末冶金零部件的少无缺陷的高强度化趋势:通过对材料的组织控制和制造工艺的综合研究,从粉体粒子的流动、烧结机理、断裂力学等方面找到缺陷形成的原因并提出解决方案。
2)粉末冶金成形技术的近净成形和近终成形趋势:着眼于粉体流动、充填成形、烧结过程粉末特性控制、粘结剂等角度,大力发展近净成形和近终成形的高致密化工艺技术,是降低竞争成本、减少制造工序、适应国际化市场的必然要求。
3)粉末冶金零部件的高精度化趋势:通过对粉末冶金工模具、粉末冶金设备、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件宏观尺寸的更高精度;通过对粉体特性、粉末冶金过程显微组织、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件微观领域的显微精度。
4)粉末冶金材料功能复合化趋势:针对国际化的高端市场,研究和开发出高附加值的新型复合材料或者复合有附加性能的新型材料,是各国粉末冶金工作者努力追求的目标。这就要求在诸如复合材料设计、成行固化、复合材料组织控制、性能评价等方面能够做出开创性的突破。
5)粉末冶金设计的微观化趋势:由宏观的尺寸———形状———性能设计层面,结合到显微组织———微观结构———性能的设计层面,粉末冶金设计也由粉体特性设计、模具设计、产品形状设计等宏观设计体系向显微组织和显微结构设计的微观体系深入和发展。
6)粉末冶金过程控制的数值模拟化趋势:利用数值优化技术、动态测试技术和计算机模拟技术,通过对粉末冶金生产过程进行动态的观测和数值化的控制,可以实现对粉末冶金产品品质的动态检测控制,可以大大提高产品的成品率和生产效率。
7)粉末冶金制造工艺流程集成化和低成本化趋势:近年来,高速压制成形、流动温压成形、微波烧结、烧结硬化等流程集成化技术的产生和应用,极大地降低了粉末冶金零部件的制造成本,提高了粉末冶金生产流程的单位时间效能,是粉末冶金技术的最新发展趋势。
8)粉末冶金制造过程清洁高效和环保的趋势:寻求资源的再生利用和减少生产过程中对环境的污染,是现代产业的发展趋势。因此,针对易再生材料的设计、有害物质的材质控制、剂的煤烟控制、烧结气氛再生方法的开发和烧结零件的轻量化等,从合金设计和工艺设计的角度,进行技术创新,使粉末冶金各项工艺流程符合环保的强制性法规,从而使粉末冶金产业更清洁、更环保。
2我国粉末冶金工业企业的发展现状
关于我国粉末冶金工业企业的发展现状,国内粉末冶金工业界的人士如韩风麟、黄伯云、邹仿棱等从不同的角度,作过多次精辟的分析和论述,大致而言,包括以下几个方面:
1)产业结构和行业布局不合理:我国现有各类粉末冶金企业近千家,分布在不同的行业和区域。由于产业发展历史特殊原因以及不同行业与区域的多头管理,出现了低水平重复建设、大中小企业并存、企业效能和效益较低的产业格局。大部分中小型企业的规模小、条件差、水平低,且存在不同行业间的条块分割,而真正能够形成产业规模的企业还不足十家。据统计,我国规模较大的主要44家硬质合金企业实现的年销售收入仅为SanDVSiK公司的21.4%,其平均利润也仅为SanDVSiK公司的44%。
2)产品结构和市场结构不合理:目前,我国粉末冶金企业的产品技术含量与附加值低、高端产品所占份额极少、中低端产品竞争无序、低端产品出现生产过剩、假冒伪劣产品充斥市场等问题严重制约着我国粉末冶金企业和市场的健康发展。
3)工艺技术和装备总体水平相对落后、自动化程度不高,先进设备少且不配套,生产效率低。我国粉末冶金企业的生产工序仍然是以手工操作或自动化操作与手工操作为主的局面,并且不能形成工程工序自身特色的竞争优势。相反,却表现出生产过程损耗大、产品精度低、合格率低和产品一致性差等较为突出的问题。部分国有大中型企业尽管引进了大量国外的先进装备,但由于耗资巨大,长期造成企业赢利包袱,或者设备使用效率低等原因,事实上并不能形成相对于国外竞争对手甚至是国内竞争对手的相对优势,无法改变市场竞争格局。
冶金工艺工程设计篇2
关键词冶金工程质量工程培养模式
中图分类号：G642文献标识码：a
ReformtrainingmodeltoimprovetheQualityoftheinnovativetalents
ZHanGYuzhu,LiYungang,aiLiqun,FenGJuhe,LiJunguo
(Collegeofmetallurgyandenergy,HebeiUnitedUniversity,tangshan,Hebei063009)
abstracttakequalityengineeringconstruction,promotethedevelopmentofdisciplinesasthegoal,thisarticlesummarizesthemainworkofmetallurgicalengineeringonreformtrainingmode,optimizingcoursesystemandstrengthenthepracticeteaching.
Keywordsmetallurgicalengineering;qualityengineering;trainingmodel
为贯彻“高等教育的发展要全面贯彻科学发展观，切实把重点放在提高质量上”的战略要求。教育部、财政部制定了《实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》，这些政策的出台为高等教育的发展提供了千载难逢的机遇，为此，我们以抓质量工程建设为手段促进学科发展。改革培养模式，以提高大学生创新精神与实践能力为目标，全面提高高等学校的人才培养质量。
通过抓质量工程建设，有力地促进了学科发展，办学条件进一步改善，师资水平和教学质量进一步提高。目前冶金工程专业已经建设成为部级特色专业，河北省优秀重点专业，省级优秀教学团队；现代冶金技术实验室已建设成为省部共建教育部重点实验室，同时为河北省和唐山市重点实验室。冶金传输原理和炼钢学两门课程为河北省精品课程。为提高人才培养质量奠定了坚实的基础。
1优化课程体系，适应创新型人才培养需要
按照“重基础、宽口径、应用型、高素质”的人才培养模式，培养德、智、体全面发展的，了解现代冶金和材料学科发展，掌握现代冶金工程（冶金物理化学、钢铁冶金和有色金属冶金）相关基础理论、专业知识和基本技能，善于应用现代信息技术和管理技术，从事冶金工程及相关领域的生产、管理及经营、工程设计和科学研究的热爱钢铁行业，基础扎实，知识面宽、工程实践能力强，具有创新精神的高素质应用型人才。
冶金工业是典型的流程制造业，其现展不再仅仅满足于解决某一工序节点上的技术或工艺问题，而需要站在整个“大冶金”工业链流程的工程科学高度，为此增加了一系列材料成型、金属材料、冶金能源、耐火材料等方面的课程，并在实习环节将实习厂由原钢厂、铁厂、烧结厂拓展到钢铁生产全流程工业链厂，从而保证将专业教育延伸到钢铁工业主体产业链。
构建“4个平台”即通识教育平台、公共基础平台、专业基础平台、专业方向选修平台。各类课程共计208.5学分。
通识教育平台（必修、46.5学分，22.3%）：马克思主义纲要，基础，原理，概论；大学英语，体育计算机文化基础，大学生职业生涯规划，军事训练。
公共基础平台（必修、59.5学分、28.5%）：高等数学、大学物理、无机化学，线性代数，概率统计，电工电子学，机械制图，机械设计，工程力学，物理化学等。
学科基础平台（必修、13.5学分、6.5%）：冶金原理，冶金传输原理，金属学及热处理。
专业方向选修平台：（8分、42.7%，）；由专业限选课（68学分，32.6%）和任选课（21学分，10.1%）组成。专业限选课设钢铁冶金方向和有色冶金方向两个方向课，限选一个方向。
钢铁冶金方向的专业限选课：钢铁冶金学，钢铁冶金设计原理，有色冶金概论，炉外精炼，凝固理论，非高炉炼铁，专业英语，冶金实验研究方法，专业实验，专业实习，专业课程设计，毕业实习及设计。
有色冶金方向的专业限选课：轻金属冶金学，重金属冶金学，化工过程与设备，电化学，钢铁冶金学，冶金实验研究方法，专业实验，专业实习，专业课程设计，毕业实习及设计。
任选课由公共任选课（15学分、7.2%）和专业任选课（6学分，2.9%）组成。
全校公共选修课，要求学生至少选学15学分，具体要求为：VB程序设计4学分或者C++程序设计4学分必选一门，autoCaD基础2学分；文学类课程2学分；经济管理类课程1.5学分。其它任意类课程至少选修5.5学分。
专业任选课：冶金反应工程学，近终型连铸，高炉喷煤，洁净钢与品种钢冶炼，冶金辅助材料，耐火材料概论，冶金环境保护，冶金资源综合利用，科技文献检索，金属压力加工概论，冶金能源，冶金流程工程学，冶金史，金属材料概论，共计15.5学分，从中任选6学分。
2强化实践教学，突出工程实践能力培养
鉴于国内钢铁企业技术发展的不平衡和设备装备的差异性，为使学生通过实习了解主体工艺设备、掌握工艺方法，近几年在唐山钢铁公司、唐山国丰钢铁公司、石家庄钢铁公司等省内稳定的实习基地基础上，又积极开拓了宝山钢铁公司、武汉钢铁公司、鞍山钢铁公司等大型钢铁公司为专业实习基地。与唐山钢铁公司、邯郸钢铁公司建立了校企全面战略伙伴关系。
在冶金工程专业本科培养方案中设置三次专业实习（共10周），专业课程设计，毕业设计（论文）15周，实践性教学总计76学分，占总学分的36％。近几年，为了进一步提高实习效果，教学采用立体设计方案：安排实习周每周第一天在校进行课堂教学，利用所购买的《钢铁生产概论》、《宝钢生产技术》等多媒体教材和录像，通过课堂讲解与多媒体生产工艺设备观摩相结合的方式进行。现场实习、课堂讲解、多媒体演示与生产厂技术人员的生产实践讲座相结合，保证了实习效果。
近年来，加强了实习指导教师队伍的建设，在保证原每班两名教师的基础上，安排本专业研二研究生协助指导，有效加强了实习管理工作。
为客观评价实习效果和评定学生成绩，实习成绩采用平时表现、实习报告、闭卷考试三者相结合的方式进行，有效抑制了过去主要依据实习报告评定成绩时，部分学生抄袭实习报告的现象。
3教学全过程中培养学生的创新意识
将学生创新意识、创新思维、创新人格与创新能力的培养体现到各个教学环节与过程之中。在各个课程教学环节，注重以钢铁产业的历史进程观，研讨进程中重大工艺技术创新背景及其历史贡献，了解未来发展的前沿课题与现存问题，培养、激发学生的创新意识；以知识基础上的方法论教育，代替知识教育，培养学生创新思维与方法；以人文、科技、社会实践和专业教育，代替狭义专业教育，培养学生创新人格；以实践教育为中心，加强工具教育、论文写作与表述训练，培养学生创新技能与动手能力。
为此，在注重教学体系与内容的相对系统性的基础上，加强了开放性建设；在相对共性教育的基础上，加强了学生差异性教育建设；在教学过程中突出了学生主体建设。在培养方案层面，构建了课程教学、实验教学、实习教学、课外创新、社会实践、讲座与论坛、设计（论文）与专题等相对独立又立体交叉衔接的、逐步完善的教学体系。在注重工程素养与工程能力培养的传统上，加强了创新意识与能力培养。采取的主要措施有：
（1）以听课制、督导制切实改变教师授课方法与组织方式，考查目标由知识学习变为知识基础上的方法培养；授课方式由教师主体传授式变为引导式为主的启发式、研讨式、研究式、案例式；授课内容由照搬教材变为以教材为基本知识点的开放式。
（2）开设部分前沿性、综合性专业课程，提高学生分析问题、解决问题的能力。如近几年分别增设了非高炉炼铁、高炉喷煤、近终形连铸、品种钢与纯净钢冶炼等课程。
（3）利用重点实验室的开放条件，为学生自主课外创新科技活动和实验提供指导教师和必要的条件支持。
（4）鼓励学生自大三始进入教师科研团队工作，并由教师提供工作补贴。通过实际科研课题锻炼、培养创新能力与工程能力。
（5）在专业课程设计保证工程设计基本能力的基础上，学生自主选择进行毕业设计或科研论文工作，锻炼学生实际工作经验。毕业设计真题真做的比例不断提高，有二分之一以上的学生毕业论文题目是参与教师的科研课题，如邯钢板坯中心偏析的成因、唐钢结晶器优化研究、钢水覆盖剂的研究等，通过真题真作使学生受到从选题、开题到撰写论文的科研训练，并累计取得近3000万元的经济效益，有的研究结果与教师联名。
（6）强化工具类课程教学。除计算机文化基础课程外，开设文献检索、科技写作、专业外语（三个学期连续开设）课程，并在毕业设计（论文）中明确要求翻译与课题相关的1～2篇外文文献。VisualBaSiC、autoCaD纳入学生必选课程等。使学生的计算机应用能力、外语能力和文献检索能力以及分析问题和解决问题的能力显著提高。为此，唐山电视台热点透视节目做了专访报道，并给予了较高的评价。
（7）为学生开设系列专题讲座涉及专业前沿、工艺技术研究、创新人格品质等。
4综合性、设计性及研究性实验教学体系改革
实验教学是实践能力与创新意识培养的重要环节，自2004年来，充分利用教育部省部共建重点实验室、河北省重点实验室的资源条件与开放管理的运行条件，全新构造了基本实验、综合性实验、设计性实验与研究性实验以及学生自主命题科技创新实验等多层次实验教学与实验研究体系。在本科生培养方案中，将基本实验、综合性实验、设计性实验纳入实验教学计划与实验课程，将研究性实验与学生自主命题科技创新实验纳入学生科技创新学分。未纳入实验课程之中的实验由团队指定指导教师。完成的主要课题包括国家自然基金、省自然基金、国家重点推广项目、企业合作项目等。学生完成的自主命题科技创新实验有推渣机的设计、教室自动红外光控照明灯、超高导热纳米材料研制等。
5改革教学方法和手段，提高教学质量
冶金传输原理、钢铁冶金学、炼钢设计原理、炼铁设计原理、炉外精炼等全部主要课程自主开发了适于课程教学的多媒体课件或网络教学与学习系统，所开发课件大多在教育部、学校组织的课件大赛中获奖。配备有本专业现场生产工艺录像与东北大学工艺教学多媒体动画课件。课程组可根据课程教学内容性质自主确定授课方式，可于课堂上实现传统板书、多媒体教学、工艺录像三者间的任意切换，并与现场观模与实习教学相结合，实践中收到了良好的效果。
按照创新人才培养的要求，在课堂教学方面，近些年加大了融能力培养于课堂讲授之中方面的教学研究与实践力度，不断改进课堂教学方法，提高学生自主分析问题解决问题能力。例如，采用典型钢种冶金案例教学的品种钢与纯净钢冶炼课程、根据不同煤种，研究配煤、制煤、喷煤工艺、喷吹量与喷煤极限案例教学的高炉喷煤课程等。这些课程结合冶金案例，采用讲授与研讨相结合的方式，使学生提高了在特定冶金条件下，利用专业知识分析工艺过程、确定工艺方案与工艺参数的基本能力。再如，非高炉炼铁、近终形连铸、生态冶金等冶金前沿课程使学生掌握了前沿设备、工艺现状与研发历程、动态；近代冶金技术史教学使学生了解冶金技术发展、冶金设备与工艺改进的历史进程，掌握各历史阶段主要设备工艺的产生背景、研发过程、工艺特点、优势与局限，为提高学生创新性思维与创新能力培养奠定了基础。
将学生创新意识、创新思维、创新人格与创新能力的培养体现到各个教学环节与过程之中。在各个课程教学环节，注重以钢铁产业的历史进程观，研讨进程中重大工艺技术创新背景及其历史贡献，了解未来发展的前沿课题与现存问题，培养、激发学生的创新意识；以知识基础上的方法论教育，代替知识教育，培养学生创新思维与方法；以人文、科技、社会实践和专业拓展教育，代替狭义专业教育，培养学生创新人格；以实践教育为中心，加强工具教育、论文写作与表述训练，培养学生创新技能与动手能力。
教学过程中，必修课以应用为主线学习专业必需的知识和技术；精简课时，给应用型人才留出时间，去选修专业提高课程，加强实践教学，提高工程实践能力；设立问题，给创新性人才留出空间，去通过参加教师科研以及学习新技术前沿选修课进行研究和探索。在选修课安排上，提高选修课比例，发挥科研优势，将科研成果转化为教学内容，开设了一系列新技术前沿选修课，满足不同兴趣和爱好的学习需要，起到因材施教的效果。
冶金工艺工程设计篇3
(桂林理工大学材料科学与工程学院，广西桂林541004)
【摘 要】从《有色金属冶金学》课程教学内容的调整,教学手段的多样化、课程实验的设置及考试方法的改进等方面对该课程的教学改革进行了总结,并对未来进一步改革提出了设想和建议。
关键词冶金学；教学改革；建议
teachingReformof“non-ferrousmetalmetallurgy”Curriculum
LiYi-bing YULiang LUoKun
（Schoolofmaterialscienceandengineering,GuilinUniversityoftechnology,GuilinGuangxi541004,China）
【abstract】theteachingreformof“non-ferrousmetallurgy”courseabouttheadjustingteachingcontent，diversificationofteachingmethod,renewingtheexperimentandexaminationmeansofcourseissummarizedinthepaper.Someadviceandimaginewithfurtherreformissuggestinthefuture.
【Keywords】metallurgy;teachingreform;Suggestion
基金项目：广西区冶金工程实验教学模式创新研究与实践（2014GJB152）。
作者简介：李义兵(1973—)，男，湖南嘉禾人，博士研究生,教授级高工，研究方向为有色金属冶炼。
1 课程简介
《有色金属冶金学》课程是桂林理工大学冶金工程方向和金属材料方向专业的一门主修专业课，这门课程在其它院校一般细分为《重金属冶金学》、《轻金属冶金学》、《稀贵金属冶金学》等[1]。教材内容主要由各种有色金属冶金工艺学组成，其中每一种有色金属冶金学内容包括前置概述部分，介绍该金属元素的性质、资源禀赋、资源分布概况、化合物分类和性质、金属主要用途和应用领域；后置内容主要以该金属冶炼提取工艺原理和控制参数介绍，包括详细工艺流程及各步骤、突出主要工序、重点设备构造和运行原理、工艺参数控制和操作实践等知识。随着科学技术的不断发展进步,冶金工业新技术也层出不穷，在教学过程中已发现，某些出版周期较久的教材,内容过时陈旧,新技术、新工艺涉及少。例如较典型的铅冶炼工艺，现今查过好几个版本的教科书和指导书，发现铅冶炼工艺仍然以烧结焙烧-鼓风炉炼铅的知识进行重点介绍，仍然统计为90%的粗铅是采用该工艺生产；而实际情况是：近5年来我国铅冶炼行业已经把烧结焙烧-鼓风炉炼铅技术列入淘汰落后工艺技术目录中，国内90%以上铅冶炼企业均采用了直接炼铅工艺。这表明教材内容更新节奏完全没有赶上工业界技术革新步伐。面对此现状，必须要求授课老师改进教学内容，与时俱进地与工业界发展态势紧密联系，在教材基础上阐释好原理或机理，紧密联系工业发展的态势，及时地把一些革新的技术、工业装备介绍给学生，进一步改进教学方法来激发学生的学习兴趣,化被动为主动,让他们入工作岗位之前,能较全面地了解行业发展方向及动态,为以后的工作打下良好的基础。笔者对此进行了一些教学改革实践,并进行了总结。
2 教学改革实践
2.1 教学内容调整，教学手段的多样化
有色金属冶金学课程内容多、涉及面广，是冶金工程专业必修的一门专业课程，该课程也是毕业生就业上岗发挥用武之地的专业知识。如上所述的铅冶炼技术陈旧过时的内容，在讲授这部分内容时，我们可以作为技术进步的一个案例反衬说明冶金工业快速发展的历程。针对新技术的发展，通过与相关冶炼企业紧密联系、通过交流沟通，获取行业内多方的最新技术革新动态，经讲授老师自身的消化理解，再传授给学生在教材上无法获得的这些知识点。
冶金学是一门较老的专业课，随着时代的变迁，知识结构内容也不断地在变化。大家都知道，冶金行业是一个高能耗、高排放、偏污染的行业，在现今大力倡导资源节约型（包括能源节约）、环境友好型社会（两型社会）时代，在专业课内容上也要兼顾对环境保护和资源节约（节能、资源综合利用）技术动态发展的介绍。从课堂开始，潜移默化地传授给学生一个这样的念头，环境保护和能源节约不是单纯的环保专家或能源专家能解决的问题，是冶金专业技术人员在工艺开发和设计过程就必须考虑到，工艺设计者是工艺的源头、建造师，环保专家和能源专家是在建造师的配合下才能把环境保护和能源节约措施无缝地对接起来。因此，教学内容上的改革设置必须将工艺与节能、环保、资源综合利用等一系列知识点串连上。
冶金工艺过程是一些物理化学方面的反应原理或机理，对于这些理论知识点的介绍，学生听讲过程很容易觉得枯燥，故教学手段的多样化是非常必要的。在讲授每一种金属概述内容时，我们要把该类金属实际用途和应用领域方面讲好，尤其讲与我们周边环境密切联系的例子，起好引子的头才能获得引人入胜的效果，这样学生会迫不及待地想来反问老师这种金属是如何分离提取的，如何去操作。通过这种抛砖引玉式的教学手段，吸引学生主动想去获取知识的念头，起到事半功倍的效果。讲授中还可以穿插更多的知识来吸引学生的注意力，如有色金属本身价格高，资源价值大，金属的市场行情、行业状况、技术经济水平等穿插进去。因为很多学生们都怀抱有早日实现经济独立的理想，老师能补充技术经济方面的内容，学生在学习过程中就能够切身感受到未来所从事工作的价值和重要性。能够把这样的知识点传授给学生，主讲老师的备课功夫就不能肤浅，时常多了解行业动态信息，与企业建立较好地合作关系都是必不可少的。
课堂案例分析是一种常用的教学手段，在讲授工艺知识的时候，也可以联系很多与行业相关的热点新闻和事件，例如血铅事件、水稻镉污染等，虽然是污染事件，但在课堂上用反举例来启示学生，以后作为从事这行的专业人才，冶金工艺还需更进一步的改进，少发生直至杜绝发生这样的污染事件，引起学生追求技术进步的求知欲望，以及从事专业工作的社会责任感。学生有求知欲望的时候，教师顺势可以提供一些参考书籍、文章给学生,让他们进行课外阅读,并要求提交读书报告,这种作法比单纯布置具体的作业题目更能促进学生学习的主动性,更好地吸取知识，使学生成为教学主体。
2.2 实验教学改革
合理的实验设置不仅可以加深学生对理论知识的理解，还能培养学生动手能力、观察能力、分析和归纳推理能力，从而提高学生的综合能力。综合性实验的开设可以有效地激发学生的参与兴趣，提高学生的动手能力。
针对湿法冶金工艺来说，设置一个黄钾铁矾除铁实验，这个实验具有很重要的代表性，因为有色冶金提取过程中，提取过程的实质就是主元素不断与其它杂质元素分离的步骤。铁元素是所有有色金属矿物中最普遍存在的元素，因而分离铁是大多有色金属提取过程中不可绕过的环节，火法冶金采用添加辅料除铁造渣过程，湿法冶金中用得最成熟的除铁工艺是生成黄钾铁矾除铁方法；该实验还具有一定综合性，可以与冶金化学分析紧密联系在一起。通过常规定量滴定法分析测试法，可以测定出除铁前铁元素的量和除铁后残留铁含量等考察因素，都要求学生自己动手来进行操作。这样相对综合性的课程实验，既锻炼了学生的动手能力，又增加了学生对课程理论知识的理解。实验设置上的改革，激发了学生动手参与实验的兴趣，反过来调动了学生对课程知识求知的积极性。
2.3 考核方式改革
《有色金属冶金学》是一门考试课程,传统作法都是进行闭卷考试。这种方法有一定的缺陷,容易造成学生死记硬背,一旦考试完后就将内容还给了老师,甚至有小部分学生平时上课不听课,不做笔记,考试前将别人的笔记进行复印,然后背熟,照样得高分。专业知识是为了提高学生对所学知识的综合应用能力，将闭卷考试改为开卷考试，考题以综合应用型题为主，试题以论述题的模式设置，例如某类矿石中含有一定量的各类有价金属元素，试用所学过的知识设计一个提取分离有价金属元素的工艺流程，并对设计的流程步骤分别说明之。这种试题没有标准答案，完全是一种主观性发挥的答卷方式，通过如此方式的改革，能够锻炼学生对专业知识的灵活运用。这种考核方式运用后,同学们普遍反映如下:他们的学习主动性得到了提高；所学的知识点得到了综合的应用，不再是以前死记硬背的知识点，考完就忘记；对专业知识点的理解力得到了提高，专业知识掌握后信心也得到很好地提升。
3 设想和建议
3.1 实验课的加强
《有色金属冶金学》理论课课时占用较多，现有的实验课学时少,只有10个学时,加之以前实验设备少的限制,学生一般只能作2～3个实验,这对于学生理论联系实际不利。现在学校对新办专业支持力度较大，实验设备逐步在增多，因此可以适当增加实验课的学时，另外，针对冶金工程专业的学生，可以实施开放式实验室,学生可以随时进实验室学习和工作，甚至可以参与教师的科研项目研究,充分挖掘和发挥学生的创造潜能，也可大大提高学生的动手能力。
3.2 教学方式不断改进
随着计算机仿真技术的发展和推广应用，冶金过程仿真和三维动画模拟场景在教学过程的导入，学生对有色金属冶金学知识的理解能够更加直观和形象，例如电解铝工业现场的操作动画仿真，这些三维动画完全模拟工业现场场景，包括对主要设备构造、工艺步骤进行详细的分解，学生可以利用仿真软件模拟工业现场操作进行实训，经过一段时间的实训后，可以在仿真软件平台上操作并进行考核评比[2]。随着仿真软件技术不断升级和推广，各种金属冶金过程的仿真软件开发齐全后，对教学质量的提升非常有利，对学生理解理论知识、掌握工艺控制要点也是大有利处，包括部分课程实验、见识实习都可以用三维动画仿真软件所替代。
总之,教改手段都是为了把学生培养成为具有高素质的人才，教师的任务除了传授知识,还要更专注学生创新能力、运用知识能力的培养，只有这样培养出来的学生才能在充满竞争中立于不败之地。
参考文献
［1］李明照.有色金属冶金工艺[m].化学工业出版社,2010:75-90.
冶金工艺工程设计篇4
关键词：aStm/a743aCK3mCun钢冶炼
1概述
aStm/a743CK3mCun是为美国所生产导流壳铸件的钢种，技术要求极高，验收标准按aSYm/743m-06标准执行。此钢种是超低碳-低硫-铬镍钼-奥氏体不锈钢，我公司首次接触此钢种牌号，自我公司1994年引进了aoD氧氩混吹精炼炉以后，我们在冶炼超低碳奥氏体和双相不锈钢技术取得了发展，十几年中我公司共为军工，核电站生产出大量铸钢件，在我们生产的几十种超低碳不锈钢中，一般来说钢中S含量大部分小于0.030，利用aoD炉精炼技术能使合金含量在15.0-18.0%的钢种S可控制在0.030%以下，当合金含量超过20.0%则去硫相当困难，该钢的化学成分%C
2设计工艺方法
依具该钢的化学成分规格，我们首先计算它是否有铁素体含量，利用舍菲利而图表法，aStm/800-1标准计算方法，经过对比得出该钢的铁素体含量仅有1-3%，属于奥氏体不锈钢，由此我们在研究制定工艺则完全按奥氏体不锈体的冶炼方法考虑思路，确定各元素的比例关系，计算并确定各元素的最终控制目标，根据控制目标确定采取双联法和双渣法的冶炼工艺，利用aoD炉吹氮的条件提高氮元素含量，可节约氮化铬合金的加入，每吨钢可节约50KG的氮化铬合金，每吨可节约1000元，理清思路后，研究工艺方法相对轻松了许多。
2.1原材料的要求
2.1.1冶炼此钢必须选用优质低S、p的碳素废钢，各种铁合金的S、p含量必须符合工艺要求。
2.1.2造渣所用的Cao必须选用含S较低的优质冶金石灰。
2.1.3调整成分所用的铁合金必须经严格烘烤。
2.2操作原则
2.2.1炉料在全熔化后，取样分析各元素是否满足工艺要求，C>0.60S17.00mo>6.00。
2.2.2熔化期禁止吹氧助熔，减少铁合金的损失。
2.2.3扒除氧化渣，造新的碱性渣，降低钢液中S含量。
2.2.4当钢液温度>1600，各元素达工艺要求即可出钢。兑入aoD炉精炼。
2.2.5按aoD炉的操作程序进行精炼，使钢液中C
2.2.6采用ai/FeSi还原法进行还原操作。注意氮元素的变化，便于后期的充氮。
2.2.7全部程序结束，取样，进行最后成份微调，计算氮气充入量。
2.2.8要求化学成分必须达到控制规格，出钢前10分钟内进行充氮操作。
2.2.9温度符合工艺要求即可出钢。浇注铸件。
3实际熔炼方法
为确保钢液的去S效果，解决高合金钢脱S难的问题，我们把重点放在脱S的工艺研究上，根据脱S的冶金反应原理，硫在钢液与炉渣中均以FeS形态存在，钢液中的[FeS]与炉渣中的(FeS)可以通过扩散互相转移，在一定温度下，两者质量分数比是一个常数，脱S过程，就是利用这一原理。在钢液脱氧还原充分的条件下，促使炉渣中的(FeS)与Ca作用形成CaS，减少渣中的(FeS)，从而导致钢液中的[FeS]往渣中扩散，来达到钢液脱S的目的，其反应式为：(FeS)+(Cao)=(CaS)+(Feo)。因此，做好脱硫工作注意以下方面:①钢液脱氧越充分越好，钢液在还原期必须做好脱氧工作，这是脱硫的必要前提条件。②增加渣的碱度，以使渣有足够的(Cao)参与反应。炉渣碱度以2.5-3.5为最佳。③提高钢液的温度可以降低炉渣的黏度，有利于FeS的扩散，提高脱硫效率。④加强钢液与渣的搅拌作用，脱硫过程是缓慢的扩散过程，利用aoD炉混吹条件增强钢液与炉渣的接触面积是提高脱硫效率的最有效的措施。⑤采用双渣法是最大限度脱除钢液中硫的一种有效措施。
4实际检验结果
按此冶炼工艺我公司于2009年7月进行了正式生产，由于首件生产时没有采购到优质冶金石灰，所以在冶炼中去S的效果不理想，导致S元素略高于规格0.003，到11月份，我公司共冶炼5炉CK3mCun钢，在冶炼过程中，化学成份全部按控制目标进行控制，经成品分析结果全部符合用户的技术要求，钢水量达80余吨，生产铸钢件产值近400万元。
5结论
经过公司技术人员和操作人员的共同努力，成功冶炼出超低碳低硫奥氏体不锈钢，填补了我公司冶炼低硫不锈钢技术空白，也为我们沈阳铸锻工业有限公司开辟了新的发展领域，没有挑战，就没有进步。通过我们在冶炼CK3mCun钢的过程中，确定合理的、科学的冶炼工艺，是解决冶炼超低碳低硫不锈钢的关键。同时优质的原材料和精心的操作，是确保产品质量的保证。
参考文献:
[1]铸钢手册编写组.铸钢手册[m].机械工业出版社.1985.
冶金工艺工程设计篇5
1金属材料工程专业实践性教学的
当前我国本科生教育尤其是应用型本科院校教育，普遍存在的突出问题是创新意识和创新能力严重不足，动手能力较弱，很难适应迅速发展的市场要求和日益激烈的科技竞争的需要[1]。而实践性教学是培养学生综合素质，提高学生解决实际问题的能力，以及促使学生将所掌握的知识向技能转化的重要环节。这一环节不仅可以巩固和加深学生对有关理论知识的认识和理解，而且能够培养学生严谨求实的科学态度、科研作风，以及创新思维的能力[2]。
在高等教育体系中，实践性教学环节是高等工程教育人才培养不可缺少的重要环节。湖南工业大学冶金工程学院金属材料工程专业创办于20世纪70年代初，依据教学大纲和市场对人才的需求，从专科教育到本科教育形成了稳定有效的实践性教学体系。这一实践性教学体系由教学实验、实习、工程训练和社会实践4个模块组成。教学实验包括公共课实验、专业课实验和综合实验；实习包括工程实习、认识实习、生产实习、毕业实习；工程训练包括课程设计、综合实训和毕业设计；社会实践包括科技活动、社团活动、创新性活动等。整个实践性教学体系构成如图1所示。这一体系的实施为湖南工业大学冶金工程学院培养学生的工程实践能力起到了较大的作用。但是，目前也存在一些问题，主要表现在：实验和实践教学未能形成以培养学生创新能力和工程实践能力为主线的优化的实践性教学体系，不能适应高等教育由知识传授型向能力培养型的转变[3]；综合实验开出率不高；校内实习基地建设投入不足；建设和开发校外实习基地有较大难度。针对这些问题，湖南工业大学冶金工程学院金属材料工程专业在原实践性教学体系基础上，对一些环节进行了调整与创新，以满足本专业人才培养的需要。
2金属材料工程专业实践性教学改
针对实践性教学各个环节的特点和要求,为发挥实践性教学在优秀专业人才培养中的作用，湖南工业大学冶金工程学院加强了实验室建设。目前，金属材料工程专业已经拥有热、冷加工实验室，高精度轧制实验室，金相实验室，材料性能检测实验室等。实验室总面积达280m2，实验仪器设备总计60多台套，总价值150余万元。其中有130冷轧机、动态应变采集仪、德国莱卡金相显微镜、电子万能试验机等10万元以上的大型实验及检测设备10台套。实验室集金属材料热加工教学、检测、分析、技术咨询和科研服务为一体，初步成为了具有冶金行业特色的集热、冷加工于一体的综合实验室。根据湖南工业大学冶金工程学院制定的金属材料工程专业人才培养方案以及该院多年积累的实践性教学经验，按照学生能力逐渐形成、专业知识不断深化、综合素质协调发展的规律，在实践性教学改革方面主要采取了相应的措施。
2.1加强“三性实验”，培养学生创新能力
教学实验模块是促进学生深化理论知识、掌握实验技能并获得实验研究方法训练的基本模块。主要包括一般基础实验课、专业基础实验课和专业实验课等教学环节。这一模块是学校实验教学改革中最基础的部分[4]。对于这一模块的实验课，应当针对不同内容选择不同试验方式。如大学物理、物理化学等实验，一般作为验证理论、训练学生专业技能的一种手段，基本可以验证性实验为主。在专业课程的实验方面，精心选择各门课程的实验内容，增加“三性实验”（设计性实验、综合性实验、创新性实验）类型，减少验证性实验。比如对金属塑性变形与轧制理论这门课，开设的实验包括：前滑值的确定，各工艺参数对轧制力的综合影响，最大轧入角、宽展和摩擦系数的测定及影响因素分析，轧制力、轧机刚度系数测定等，这些都采取“三性实验”。同时，对于该专业开设的材料成型工程学、塑性变形数值模拟、计算机辅助孔型设计、轧钢工艺学（板带、管、型、线）、有色金属加工学、压力加工设备、轧制测试技术等专业课程，为了强化学生的计算机应用能力，将计算机应用与专业课教学内容紧密结合，将多媒体教学和计算机模拟引入到教学中。
2.2利用校内工程实践基地，培养学生动手能力
校内工程实践基地是整个实验、实践教学的重要组成部分。湖南工业大学冶金工程学院金属材料工程专业在校内工程实践基地的实践性教学内容包括金工实习、综合实验、综合实训、轧钢工艺学课程设计以及毕业设计。校内工程实践基地的实践性教学具有教学过程容易控制、教学成本低、实习效果易于保证等优点。因此，该院充分利用校内工程实践基地，尽可能多地安排学生进基地学习。以金工实习课程为例，根据机械设计等课程的大纲要求，教师给出工件使用条件，要求学生根据实习环境提供的材料和设备，制订工艺方案，并实际操作进行结果检测和分析，最后交出设计作品，写出实习报告。整个金工实习过程由实践经验丰富的实习老师手把手地指导，有时聘请工厂技术人员带队完成。在实习过程中，指导老师对典型工件进行工艺质量分析，有利于培养学生的综合素质，同时也有利于培养学生的爱岗敬业精神。再比如，该院在轧钢工艺学课程设计中，通过选题（真题真做）和过程监控，提高了学生面向本专业，解决实际问题的能力。
2.3带领学生参与科研项目，增强学生工程实践及科研能力
湖南工业大学冶金工程学院以新建的材料成型与性能检测实验室为依托，结合教师的科研项目，采用“产学研”结合模式，直接为实践教学服务，把本学科前沿或从科研转化而来的实验及科研成果融入实验教学内容中，使实践教学内容具有新颖性、实用性和前瞻性。操作上，可由老师结合科研项目某一环节和学生接触的专业课程，提出试验目的，由学生就试验材料、试验设备、试验方案和试验结果分析整个过程进行设计和操作，增强学生的工程实践能力和科研能力。目前，湖南工业大学冶金工程学院金属材料工程专业以高精度轧制技术为研究基础带动的教学研究方向包括：高精度轧制技术研究、冷热带钢连轧机、小型材连轧的计算机控制系统设计、控轧控冷线的设计和热带、冷带钢连轧机组板形控制技术；冷轧、热轧、中厚板表面质量在线检测成套技术与设备；轧制工艺过程及设备的数值模拟与仿真技术及软件；钢材品种开发和性能优化技术；多辊机架可逆式冷轧带钢机组成套技术与设备；轧钢新工艺、新技术和轧钢自动化技术培训，先进轧制过程数字模拟及人工智能控制技术。将上述科研内容融入本方向的实践教学中，应用多媒体方式进行教学，将通过对生产过程仿真设计和CaD设计引入到课堂教学、实验教学、课程设计及毕业设计（论文）中。学生在科研开发和生产活动中提高了工程实践能力和创新能力。
2.4加强校外实习基地建设，培养学生上岗操作能力
金属材料工程专业实践性教学就是通过认识实习和生产实习使学生了解和掌握炼铁、炼钢、轧钢理论和工艺，并以此为基础，到生产现场进一步了解和掌握炼铁、炼钢、轧钢工艺的基本工艺方法。而要达到这个目的，就必须让学生亲临生产现场，甚至要让学生亲自操作。只有这样，学生才能了解钢铁冶金企业的整体生产流程，熟悉转炉、电炉炼钢，炉外精炼及连续铸钢生产的主要设备和工艺流程，重点掌握轧钢生产的整个工艺流程（生产原料准备、加热、轧制、冷却、热处理、精整等工序），全面了解企业的先进设备和现代化的生产管理。因此，带领学生到生产企业实习是金属材料工程专业实践性教学必不可少的环节，甚至可以说这个环节的成败关系到该专业人才培养的成败。因为，这是将学生所学的基础理论知识与生产实际相结合的实践过程，也是培养学生实际操作能力和分析、解决问题能力的有效途径，还是对理论教学的继续、深化和检验；通过这个环节还能实现对学生工程实践能力和创新意识的培养[6]。而要使这个环节顺利进行，校外实习基地建设是关键。然而近年来，随着市场经济的发展，一方面企业更多地考虑其经济效益，而不愿意接收在校学生实习；而另一方面，企业要求大学毕业生能零距离上岗。这使得生产实习中生产与教学之间的矛盾越来越突出。加之，高校在实践性教学方面面临以下问题：第一，学校的实习经费不足；第二，出于上述市场经济下企业大都以经济效益为导向，同时企业出于对安全生产及维护正常的生产秩序考虑，不管是独资企业还是大中型国有企业，大都不愿意接收学生实习。因此，高校在校外实习基地建设方面困难重重。湖南工业大学冶金工程学院以校企双方在长期合作中结下的深厚感情为纽带，以高校为企业提供生产服务以及为企业培养合格人才为保证，建立和开拓了较稳固的实习基地[5]。包括武汉钢铁（集团）公司、湘潭钢铁集团有限公司、湖南衡阳钢管（集团）有限公司、涟源钢铁集团有限公司、冷水江钢铁集团有限公司、株洲冶炼集团有限公司、株洲硬质合金集团有限公司、广东韶关富洋粉末冶金有限公司等大中型企业在内的许多企业成为了湖南工业大学冶金工程学院的实践性教学基地。为学校加强实践性教学，培养学生实践能力，以实现毕业生零距离上岗创造了条件。
冶金工艺工程设计篇6
关键词：湿法冶金;设备;防腐蚀;对策
在湿法冶金行业里,各类设备在生产运行过程中,不同程度地受到各类酸、碱、盐、金属、大气、水等各种气相、液相、固相介质的作用而产生腐蚀,特别是在湿法冶金企业生产过程中,腐蚀更是无时无处不在。因此,加强设备设施的防腐蚀管理,对湿法冶金企业及工业化生产有着很大的意义[1-4]。
1注重源头管理,对新设备设施设计出科学合理的防腐蚀方案
随着国家产业政策的调整和国民经济的发展,固定资产投资逐年增大,企业都在不同程度的发展,新设备设施不断安装投运。在此基础上,设计公司就要对新设备设施使用新的防腐蚀技术、新的材料和新的工艺,以解决其腐蚀问题,而不能一直沿用过去的老设计。腐蚀与防护是一个新型边沿科学,新技术新材料层出不穷,设计公司要利用自身的前沿技术优势,引导防腐蚀新技术的推广和应用。作为湿法冶金企业,也要在不断的生产实践中培养防腐蚀技术管理人员,不断提高技术水平和管理水平,监督检查施工单位的施工质量,拿出高质量的防腐蚀产品;同时业主方也要敢于否定不适合自己企业生产的不合理设计,变更设计,使用符合自己企业生产的方案,延长设备设施在湿法冶金过程中的使用寿命。某湿法炼锌企业电解锌厂房的钢屋架原设计是刷氯磺化聚乙烯涂料,经工程技术人员讨论,认为在电解锌这样酸雾浓度极高的环境下使用涂料进行钢屋架防腐是不科学的,后改为环氧玻璃钢防腐,使用4年来钢屋架结构基本完好。
2熟练掌握生产工艺指标,严格生产工艺纪律
湿法冶金企业各个生产工序都有严格的工艺指标,液体温度、酸、碱度、压力、加入添加剂的多少都有一定的范围,如果超过此范围,不仅对生产有影响,也会对设备的防腐层产生破坏,甚至造成设备无法运行,导致停产。某湿法炼锌企业2002年,Ф12m浓密机耙齿原设计是用316L不锈钢,实际使用不到4个月,结果耙齿拉杆断裂,耙臂表面不均匀腐蚀深度达5mm,已没有强度,这一套价值40万元的设备已无法再用,与以往设备的使用寿命不成比例;经过金相显微镜分析,介质抽样分析最后的结论是介质里F-、Cl-加入量超过正常值300倍所致。问题找到了,新的防腐蚀方案相应而出,采用新型防腐蚀材料对耙齿耙臂进行二次防腐蚀处理,结果又继续使用6年未进行检修,仅此一项为企业节约300余万元。因此,应严格生产工艺纪律,以保证防腐蚀设备安全运行。
3建立健全管理制度
建立健全《设备防腐蚀管理制度》和《运行规程》,加强设备巡检,及时发现问题并及时处理,防止设备事故发生,减少检修费用,降低生产成本。建立健全设备防腐蚀管理制度是湿法冶金企业一个基本的管理手段。湿法冶金企业中设备设施种类多,大小不一,使用要求千差万别,前后系统联系密切,因此必须建立设备防腐蚀管理制度、运行规程,并保证安全有效运行,才能保证生产的连续性、可持续性。加强设备巡检也显得尤为重要。某湿法冶金企业,对浸出罐的巡检周期规定是30d,结果在一次例检时发现罐内加热的蒸汽将罐壁的耐酸瓷砖冲掉4块,如果设备巡视人员没有及时巡检,没有及时发现问题;如果瓷砖在罐内高速运转将导流筒的砖柱子打烂打塌,那么连续浸出的10个罐体都将无法作业,系统就会瘫痪,生产无法进行,后果不堪设想。
4做好设备实施的周期性防腐蚀计划检修
由于湿法冶金企业所处的生产环境比较恶劣,酸碱盐时刻作用着设备,尽管进行了防腐蚀处理,但不可避免地出现一些腐蚀问题。如果在生产时一味地拼设备,只搞生产,那么设备设施总有损坏的时候,到那时将会出现全线瘫痪的后果。因此,适时地进行设备的计划检修,对腐蚀的设备设施进行维护性防腐蚀处理,防微杜渐,减少大型设备事故的发生,对企业生产来说是非常有利的。南方某45万t/年的炼锌企业,污水处理厂连续3年没有大修,3000m3的污水调节池大面积渗漏,造成大面积环境污染,企业不得不停产整顿,产生一系列环境污染官司,企业效益受到巨大损失,同时给企业的声誉产生一定影响。
5高度重视环保设备的防腐蚀,以保护环境和防止职业病
表面看来环保设备投入大,收益小,一些湿法冶金企业不愿意进行环保设备的防腐蚀投入,安装一套系统做个样子,久而久之,环境日趋恶化,产业工人不同程度地得了职业病,积累到一定程度,企业不得不花费大量的资金来治疗。因此,加大环保设备的防腐蚀投入,是一个企业长远的战略决策,能给企业带来更多的隐形收入。
6参考文献
[1]张志宇,段林峰,丁丕洽.化工腐蚀与防护[m].北京:化学工业出版社,2005.
[2]e马特松.腐蚀基础[m].北京:冶金工业出版社,1990.
冶金工艺工程设计篇7
关键词：粉末冶金温压工艺技术与发展。
引言：近十年来,粉末冶金工业发展迅速。1989～1999年中国大陆与世界铁基粉末主要生产地区的铁基粉末年发货量比较。铁基粉末的市场需求在总体上有明显的增长,特别是北美市场已保持了连续9年的高速增长。日本虽然受到国内长期经济不景气的拖累,但铁基粉末的产量仍然较高。中国大陆的铁基粉末产量缓慢增长。1994～1998年亚洲部分地区粉末冶金件的年产量。1997年亚洲金融风暴令日本和韩国的粉末冶金工业蒙受挫折,但在中国(包括大陆和台湾省),粉末冶金制品的产量明显增长。
粉末冶金制品的用途广泛,但主要用于机械零件,其中以铁基材料为主。过去十多年,全球粉末冶金制品大部分用于汽车工业,一直占粉末冶金件的70%左右。目前,每部欧洲汽车中约有7kg重的粉末冶金件。而每部美国汽车中粉末冶金件重达16kg[1],相对于1991年的10kg增幅超过50%。各大汽车制造商预言,未来10年每部汽车中将有重达25kg的粉末冶金件,美国汽车中或许更高。因此,在未来10年,汽车工业仍将是推动粉末冶金工业发展的主要动力。高性能铁基粉末冶金件已普遍用于传动装置、发动机、通用机械和工具等产品,其市场前景非常广阔。
一温压技术的特点
基于安全和耐用等理由,对汽车零部件的性能要求很高。近年我国快速发展的汽车工业必然会带动高性能粉末冶金材料特别是铁基材料的发展。因此,开发高性能特别是高力学性能的粉末冶金材料,是粉末冶金的发展方向和研究重点。提高粉末冶金材料的密度,是实现这一目的的最有效途径。
传统一次压制，一次烧结生产的铁基粉末冶金制品,其密度一般在7 1g/cm3(相对密度约90%)以下,力学性能远低于同类材料的全致密件。生产高密度、高性能粉末冶金件一直是粉末冶金行业追求的目标之一。在众多的高密度粉末冶金生产方法中,温压是最为经济的一种新工艺。温压技术在90年代中期发展成熟并成功用于工业生产。
温压工艺是在传统粉末冶金工艺的基础上改进而来。工艺过程是将混有温压专用剂(和粘结剂)的粉末加热至130～155℃,然后在加热到上述温度的模具里压制成形。与传统工艺相比,温压成形的压坯密度约有0 15～0 30g/cm3的增幅,对于提高粉末冶金制品的性能特别是力学性能具有重要作用。温压工艺的特色是工艺简单、成本低廉,在传统的粉末冶金设备上稍加改装,经一次温压压制，一次烧结即可生产出高密度、高性能且质量稳定的产品,其密度可达7 45g/cm3[9],经复压复烧更可高达7 65g/cm3
在比较了以温压工艺和传统复压复烧工艺生产齿轮的成本。在零件性能相当的情况下,温压生产的成本比复压复烧生产的成本低10%左右。温压能以低于复压复烧的成本生产出性能相当的产品。值得注意的是,其产品在某些方面可以和锻造产品相竞争。温压工艺成本低廉、产品密度高而均匀、力学性能优越,兼有弹性后效小、脱模力低等工艺特点,其生坯强度超过20mpa[10],可在烧结工序前作机加工处理,以节约机加工工时和减少刀具磨损。
二温压技术发展现状
自1994年温压技术的成果被正式公布到1996年年底为止,在短短的两年时间就有大约36种温压产品在批量生产或准备批量生产,其中包括重达1 2kg,用在福特卡车变速箱上的转矩涡轮毂。国外多家公司也利用温压技术开发出高密度、高强度的斜齿轮。温压工艺除使齿轮整体密度增大外,齿的密度也大为增加,使齿的强度提高约30%,从而省去了用滚压工艺来局部提高齿部密度的工序。日本日立粉末金属公司采用温压技术生产粉末冶金小节锥半角斜伞齿轮,成功取代过去以机加工锻钢坯的昂贵生产工艺[19]。法国以温压技术为汽车工业制造了使用性能与锻造和粉末锻造相近,但成本较低的连杆,表明了温压技术有了重大突破,该公司计划到2002年生产350～600g重的各种连杆1500万件。瑞典采用温压工艺共同开发出一种用于重型卡车变速器的大型零件。该零件长期以来都是用精密锻造或粉末锻造方法生产的。由此可见,温压工艺具有工艺简单和较高性能价格比的优势是完全可以和锻造工艺竞争的。
在国内,引进温压工艺的粉末冶金零件生产厂有宁波东睦粉末冶金公司和扬州保来得工业有限公司。两家工厂都是从国外引进技术、生产线与购买专用温压粉末进行生产。 三温压技术的发展及在我国的应用前景
由于长期缺乏数量较大和附加值较高的零件需求,没有机会让粉末冶金行业发挥它特有的优势,因此我国粉末冶金工业基础较为薄弱,一直都未受到重视。1989年粉末冶金轴承占我国粉末冶金零件总产量的60%(质量分数),其中大部分是低附加值的普通轴承。90年代中期,汽车工业发展较快,为高性能铁基粉末冶金件的生产发展提供了良好的机遇,用于汽车和摩托车工业的粉末冶金零件按质量计算在10年间几乎翻了一番。与此同时,用于附加值较低的农机工业粉末冶金零件则几乎减少一半。由此可见,发展高性能粉末冶金零件是大势所趋。目前,国产轿车只维持在年产几十万辆的水平,预期到2010年将会达到年产100万辆左右。届时,对高性能铁基粉末冶金件的需求将会达到万吨以上。这无疑是发展我国粉末冶金工业的一次难得的机遇。根据对我国粉末冶金零件市场的预测,在2000年生产规模的基础上,粉末冶金零件在各行各业的应用都将有所增长。到2005年,摩托车行业和小型制冷压缩机行业将有40%的增幅,而汽车行业的预期增幅更达70%。目前,国产汽车平均每辆使用3～6kg粉末冶金零件,而国外则多达16kg,两者的差距反映出我国粉末冶金工业相对比较落后。但是,随着中国汽车工业迈向大规模生产,这一差距将很快缩小。以桑塔纳轿车为例,每辆用粉末冶金件仅15种,重3kg,而去年投放市场、以美国技术生产的别克轿车则每辆用粉末冶金件35种,重12 5kg。从生产普通粉末冶金件向生产高性能粉末冶金件过渡不是一朝一夕的事,特别是为汽车提供零件不是接了订单就能组织生产这么简单,必须通过一连串的试验、试制、台架试验、装机试验、定型、批量生产等相当长的过程。尽管未来汽车用粉末冶金件大量需求,但在国内推广温压技术的工业化还有不少困难。除少数几家拥有雄厚财力和技术实力的大型粉末冶金厂外,一般生产厂是不太可能投入大量的资金进口昂贵的温压设备和专用粉末。因此,温压技术的国产化非常重要。 性能优良、质量稳定的粉末是高性能粉末冶金工业的基础,我国的铁基粉末生产无论在产量、性能或质量的稳定性等方面都与世界发达地区有着明显的差距。适用于生产高密度、高性能零件的雾化铁粉其产量长期偏低,90年代以前年产量一直徘徊在几百吨,1995年起开始快速增长,目前雾化铁粉的产量已占铁基粉末总产量的1/4左右。雾化铁粉的年产量节节攀升,充分说明我国铁基粉末冶金件的产品结构正向高性能方向发展。目前,温压专用粉末尚未有批量生产。如果完全依赖进口,不但成本高昂,而且还将制约粉末冶金产品的自主开发。因此,大批量生产压缩性能优良和质量稳定的铁粉和预合金粉末,并研制适合我国国情的温压专用粉末加热装置是当务之急,以免过分依赖昂贵的进口产品。可喜的是华南理工大学已成功开发出有自主知识产权的温压专用粉末及其加热装置,为温压原材料及设备的国产化打下了基础。 目前,对粉末冶金结构件的密度要求一般在7 0g/cm3以上,有些甚至高达7 6g/cm3。而温压成形正好是生产密度此范围零件的工艺。我们可以利用温压技术只需较小成形压力等优点开发较大型的零件。我们亦可以利用温压成形的零件具有较高力学性能的优势,在免除诸如热处理等后续工序的基础上生产强度达800mpa以上、精度达it6～it5的粉末冶金零件以增强粉末冶金零件的竞争力。 德国在温压工艺的基础上,开发出一种称为“流动温压工艺”的技术。通过加入适量较微细的粉末、加大及调节剂的含量以提高粉末的流动性、填充能力和成形性,可以制造带有垂直于压制方向上的凹槽、孔和螺丝孔等制件。制造此类粉末冶金件过去一直被认为是非常困难甚至是不可能的,利用程控压机复杂和精准的动作也只能生产出较为简单的此类零件[32]。该工艺不但适用于铁基材料,还适用于诸如钛等其他材料。由此可见,温压工艺具有非常广阔的发展前景。目前,温压技术还远远没有发挥出其潜在的和应有的作用,其发展前途是不可低估的。 利用计算机进行温压成形过程的模拟是提高产品开发效率的有效工具,可充分利用温压的优点开发新零件或重新设计零件,扩大粉末冶金件的应用,并突破只凭经验摸索的瓶颈,大量减少试验次数,缩短产品开发周期,使企业能更快速地对市场作出反应。高密度、高性能零件是未来几年的高增长点,掌握此方面的技术对夺取潜在的市场具有积极意义。 利用粉末冶金技术开发无需油脂的耐磨件,以适应某些特殊行业的要求,如纺织机械等行业。在纺织机械和缝纫机上的某些零件,目前是采用复压复烧法生产,其密度达7 5g/cm3,抗拉强度达500mpa[33]。这些产品的性能正好是温压工艺所能达到的范围,问题是产量的大小,因为粉末冶金的低成本是建立于大批量生产的基础上,所以开发非汽车用的粉末冶金零件还要耐心地解决有关问题。所幸我国市场庞大,以缝纫机为例,1995年的产量就达970万台。只要不发生恶性竞争,开发非汽车用零件是大有可为的。 大力发展和推广温压工艺这种低投入、低成本的高密度粉末冶金生产技术,能为我国粉末冶金工业在新世纪里挤身国际市场打下坚实的基础。我国的汽车工业目前还处于初级发展阶段,在未来的十多年里随着汽车工业的发展,一定能提供一个庞大的市场消化我国粉末冶金工业为国产汽车研制的高性能粉末冶金件,形成一个以市场带动新技术,又以新技术开发新产品、开拓新市场的良性循环。
四结束语：
国外温压技术从实验室到产业化大致用了5年左右的时间。与其它先进技术相比，温压技术产业化的速度是快的。其中一条成功的经验是，该技术从一开始就是以“研究―企业集合”的面貌出现的。粉末冶金工艺人员、压机制造商、化工、化学研究人员，组成一个集合体来突破技术的各个环节。在这方面行业协会或学会应当发挥更大的作用。温压技术产业化的根本出路在于，真正理解和掌握温压―烧结工艺系统的各个环节，在有可能持续发展的骨干粉末冶金企业的牵头和带动下，组成一个各方均可受益的粉末、制件、压机、化工厂商和研究团体的“研究―企业集合”体，以典型的温压系列产品开拓钢铁粉末内冶金高密度、高强度零件的新市场。
参考文献：
冶金工艺工程设计篇8
1冶金自动化为新一代钢铁工艺流程提供了新的技术平台
我国已经是一个钢铁大国，但还不是一个钢铁强国，我国钢铁工业目前面临的是资源短缺、环境污染、产品供大于求，品种质量无法满足日益发展的市场需要。因此，研发和推动更适应国家发展需要的新一代钢铁工艺流程，较好的解决资源、能源、环境和品种质量等方面的束缚，实现钢铁工业的可持续发展，是冶金自动化目前的关注重点。
1.1新一代钢铁工艺流程的主要内容
新一代钢铁工艺流程主要具有三项功能，即钢铁产品制造功能（构建高效、低成本和洁净钢生产体系）、能源转换功能（能量流网络体系构建、能源效率的提高和充分利用）、大宗废弃物消纳处理和再利用（争取实现零排放），其主要内容包括原料动态优化配置、钢铁液态过程的连续与高效，特别是炼铁、炼钢界面技术，以及连铸－热轧界面技术和形变、相变相结合的控轧控冷技术。新一代钢铁工艺流程构建的是高效率、低成本洁净钢生产体系，在能源方面，构建的是能量流网络体系。从绿色工厂角度出发，构建废弃物综合处理和再生资源利用体系，而这三首钢总公司强伟个体系的建设，都离不开自动化技术的支持与保证。
1.2新一代钢铁工艺流程的特征
新一代钢铁工艺流程和传统的钢铁工艺有着本质的不同，只有理解并掌握了这些特点，才能更好地实现冶金自动化与新一代钢铁工艺流程的深度融合。
（1）新一代钢铁工艺流程源于动态－精细准确的设计理论研究和方法创新，特别是物质流、能量流、信息流的三流合一，都需要数学模型等方面的自动化技术手段，才能在工艺中实现，进而达到生产出高效率、低成本的洁净钢。
（2）新一代钢铁工艺流程的研发、运行要落实到高效率、低成本洁净钢生产和制造体系的构建、运行，能源调构中心的构建和优化运行，并建立起全流程的数据信息控制中心，通过数据挖掘与分析技术，把新一代钢铁流程建设成数字化新一代钢铁流程。
（3）新一代钢铁工艺流程不仅适用于高端钢铁产品生产的需要，同时也能满足长才、特殊钢的生产需要，不仅要实现定制生产，同时也能满足不同用户的个性化需要。
（4）新一代钢铁工艺流程将推动冶金企业向着资源节约、环境友好的方向发展，并通过物质流、能源流、信息流和资金流的延伸，推动冶金企业发展循环经济，实现低碳、绿色的生产。这些特征恰恰反映了自动化技术在新一代钢铁流程中的作用与地位。
1.3冶金自动化在新一代钢铁工艺流程中的作用与地位
新一代钢铁工艺流程的发展离不开冶金自动化的支撑和保证，许多新的工艺只有通过自动化才能实现，自动化已经成为新一代钢铁工艺流程的重要组成部分。其次，新一代钢铁工艺流程要实现精细化管理，都要靠数据来实现。而数据的采集、存储、分析、挖掘以及优化等都离不开自动化平台技术的保证。还要说明一点的是，新一代钢铁工艺流程要实现“运筹帷幄之中，决胜千里之外”，没有自动化技术的支持与保证，是根本无法实现的。进入新世纪以来，衡量我国钢铁工业水平的标准已经发生了很大的变化，不仅要看其机械化水平，更要看其自动化水平。冶金自动化开始参与并主导着钢铁工业转型发展的方向，使钢铁工业朝着高附加值、绿色产业的方向发展。
2在新一代钢铁工艺流程中，要重新认识自动化与信息化
在传统钢铁工业生产中，自动化与信息化的概念是有所区别的，这个时期的自动化水平处于基本自动化阶段，只是钢铁工业向着工业化方向发展的一个中间手段，即采用计算机技术及其它信息技术，代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动。而新一代钢铁流程中的自动化技术，是一个动态的不断发展的过程，有着更加广泛和深刻的内涵。目前其功能已经形成了一个有机体系，在钢铁过程中，自动化不仅涉及到具体的生产工艺节点，而且覆盖到钢铁生产的全流程。信息化亦是如此，其基本内容是指培育、发展以智能化工具为代表的新的生产力并使之创造价值的过程。而在新一代钢铁流程中，对信息化的要求是运用it技术改造传统钢铁工业或构建新的钢铁生产工艺流程，实现钢铁生产全流程范围内实现信息资源的高度共享，推动包括人力资源、设备资源、智力资源在内的所有资源潜力的发挥，使钢铁工业向着绿色、环保、低成本和优质高效的方向发展。在新一代钢铁工艺流程中，无论是自动化还是信息化，都是从工业经济向信息经济融合的动态过程。工业化的发展直接导致信息化的发展，而信息化的发展又以工业化发展为手段，二者相辅相成。自动化与信息化的融合最直接的体现是数据融合，共用一个数据源、一个数据库，对数据优化与挖掘的理念也是相同的。二者之间你中有我，我中有你，泾渭分明的时期已经一去不复返。自动化与信息化实现了深度融合，共同构筑起新一代钢铁工艺流程的技术平台，这也是钢铁工业走新型工业化道路的需要。而信息化是在实施自动化之后，企业迫切需要引进先进的管理理论与手段，企业信息化建设势在必行，因此，信息化在本质上就是更先进的自动化。冶金工业走新型工业化之路，开发新一代钢铁工艺流程，是冶金工业实现可持续发展的必然选择，而新一代钢铁工艺流程的建设的实质就是自动化信息化与工业化有机结合，实施后发挥优势战略，实现生产力的跨越式发展。这种方式充分突出了科学技术的先导作用，其次突出了经济增长模式的优化，有效克服了先工业化再自动化和信息化、粗放型经济增长方式等问题，真正意义上实现了自动化、信息化带动工业化，工业化的发展又促进了自动化、信息化的发展，实现可持续发展。首钢通过搬迁调整，以新一代钢铁工艺流程为基础的一座现代化先进水平的钢厂－首钢京唐公司已经建成并投入使用。在整个建设过程中，自动化、信息化建设与钢厂建设同步进行，同步投入使用，这在全国冶金行业新厂建设中尚属首次。京唐钢铁公司的许多设备都是在全国第一次使用，如5500立方米特大型高炉等等，这样对自动化、信息化技术的要求不仅高而且许多都是从零开始。如铁水包“一罐到底”自动化控制系统，特大型高炉专家系统以及大型转炉高品质钢低成本冶炼新技术等等都是在全国首次研制并成功投入使用。在it业内还在对物联网技术进行讨论时，首钢京唐公司已经将该项技术成功应用于实际，并取得了重大的科技突破与经济效益。通过这一成功的案例说明，深化自动化、信息化建设与应用是走新型工业化道路的必然选择，是加大首钢转型升级力度、提升首钢核心竞争力的重要组成部分，是实现首钢精细化管理，提高效益的重要载体和抓手。今后，还要继续深化自动化、信息化的建设与应用，不断适应首钢创新驱动、转型发展的强烈需要。
3我国冶金自动化未来发展的重点
我国冶金自动化几年来的发展已经取得了长足进步，但由于受到各个方面的影响与局限，全国冶金自动化发展的水平是有差别的。由于起点不同，每个单位对未来的发展思路也不尽相同，但有一点是相同的，那就是“年年岁岁花相似，岁岁年年人不同”，都要创新发展，每年都要争取有较大的进步与提高。
3.1提高自主集成大型数字化控制系统的能力和水平
许多冶金行业内部的自动化单位、部门或技术队伍，都曾经做过不少自动化集成项目，但我们所讲的自主集成大型数字化控制系统是和一般的集成项目有所区别。
（1）自主集成必须是以“我”为主自主集成大型数字化控制系统，必须以“我”为主，在这方面，首钢曾经有过深刻的教训。以我为主，并不是孤芳自赏，拒绝合作，而是集百家之长，持开放、平等、合作的态度去工作。对首钢而言，这个“我”，就是首钢的自动化、信息化专业队伍，它是一座“桥”，一头连着钢铁生产工艺，一头连着it技术厂家，无论是对钢铁生产还是it技术厂家，他都有发言权；其次，这支队伍还将承担自动化信息化技术应用后的维护工作及后续开发工作等等。所以我们说没有桥怎么能过河？又怎能过了河就拆桥呢？以我为主其意味着核心技术是自己的，而不是别人的，这样才能在实施自动化、信息化工作中争取主动，而不会陷于被动。这个问题现在提出来，可能觉得为时过早，其实不然。这个过程可能要经历挫折，甚至失败，时间可能要很长，所以早动手，早主动，用毛泽同志的一句诗词来说明这个问题最恰当不过：“天将晓，莫道君行早，踏遍青山人为老，风景这边独好”。新一代钢铁工艺流程的建设，为自动化的发展提供了广阔的空间，但是要求也相应的越来越高。采用先进的数学模型技术，实现智能化控制，数字化炼钢就是首钢坚持以“我”为主原则，开发的一项自主集成的大型数字化控制系统。数字化炼钢自动化平台结合新一代钢铁工艺流程中炼钢部分的“全三脱”、精炼、连铸工艺，在关注生产过程的同时，注重对生产过程进行调优。不仅可以实现控制系统的优化，而且还可以实现生产工艺的优化。而控制系统的优化，又可以分别进行静态优化与动态优化两种。该系统还具有强大的仿真功能，在工艺模型及其参数基本稳定的情况下，调整模拟历史生产操作过程，根据调整后的操作进行仿真计算，模拟形成调整操作后的预期效果。利用该系统，同时还可以进行新钢种冶炼离线仿真操作，完善模型、调整参数，待达到设计目标后，再上线实际操作。在这个系统中，转炉部分、精炼炉部分等都不再独立存在，而是作为一个整体统一考虑，所以“一罐到底”，炼钢模型、精炼模型等技术都作为一个个子系统存在，数字在整个系统中起到了关键作用，实现了真正意义上的数字化炼钢。
（2）整套系统要实现实时控制自主集成的大型数字化控制系统，要具有很强大的实时性，不仅仅是实时的数据采集，更重要的是数据的实时分析与处理以及实时控制，否则无法满足新一代钢铁工艺流程生产的需要。钢铁生产过程中，如果最终产品是低端产品时，对实时性要求就不高，但是通过转型要生产高端钢铁产品时，对实时性的要求就越来越高，快速判断、快速诊断、快速处理都已经成为基本要求。
（3）数据挖掘与应用为了提高企业的市场竞争力，满足市场对高端钢铁产品的不断需求，通过提高自动化控制系统水平来提高钢铁产品的质量，已经成为一项现实而又迫切的工作，在钢铁自动化控制系统中，对实际的生产工艺数据进行必要的采集、统计和分析，科学地管理大量的长期的生产工艺数据，通过建立与生产实际相结合的数学模型，并在此基础上提出了对数学模型的优化方向，达到对生产过程的精细化管理和生产的智能化控制。目前在冶金自动化技术的应用过程中，数采手段越来越完善，数据量越来越庞大，数据质量也越来越高，现场应用对数据的要求也越来越严格，特别是各种数学模型、控制算法已经普遍成为自动化控制系统的主要内容。所以数据挖掘与应用愈加受到重视。例如，冷连轧板形控制是一个多变量、时变、强耦合和非线性的复杂过程。轧制过程中各种板形影响因素，如轧制力、轧制速度、弯辊、窜辊、冷却水流量、温度、压力以及张应力等都会随着时间进程与空间位置而变化，并且相互影响、耦合。通过将这些许多互不相关的元素（数据信息）联系到一起，工艺和模型的交互性操作就成为新的应用方式并为程序规程提供了专业的技术支持。
3.2提供优质的自动化服务
在冶金行业内的自动化技术的研发与应用，我们称之为冶金自动化，这种说法的本身没有问题，但长期以来，给大家的感觉就是冶金自动化是依附于冶金行业的，这其实是一个本质性的误解，对于“冶金自动化”我的理解是“为冶金行业提供关键性、建设的自动化专业”。正如公交司机是开公交车的司机一样，这个司机如果开校车，那就是校车司机，但是他的身份是司机。现在我们应该对这种服务引起足够的重视。冶金行业有其自身的特点，一年365天从不间断生产，各个生产工艺之间衔接紧凑，生产节奏快，环境恶劣等等。自动化不仅能解决上述问题，更重要的是提供关键性和建设性的服务。
（1）提倡“零故障”服务这是一个不断追求的目标，也是一个不断强化工作的过程，所谓零故障，就是除正常的设备检修外，不会因为自动化专业的问题而影响钢铁生产。不发生问题的服务是最优质的服务，而社会上还仍然存在一些误解，没故障他们就是没事儿干。其实只有做了大量的艰苦的幕后的默默无闻的工作，才能实现不发生事故。我们的服务就是做这些有针对性的、大量的、艰苦的、幕后的、默默无闻的工作。
（2）有对应突发事件的能力和手段钢铁生产过程中，出现一些突发事件是不可避免的。我们要提供关键性的、建设性的服务，就要具有应对突发事件的能力和水平，这种能力和水平是服务的硬实力。一般性的服务要有，应对突发事件的服务我们也能做得很好，这才是优质的自动化服务。
（3）标准化服务提供标准化的自动化专业服务，是精细化管理的需要，也是提供优质自动化专业服务的必要条件，如果没有标准化要求，服务的内容、服务的水平就会不同，更无法谈到提高、优化，也无法做到传承。
3.3发展机电仪一体化测量技术
物联网技术的应用正在兴起，特别是“物物相连”的理论正在冶金行业逐步得到认同，通过这种技术的应用，使得新一代钢铁工艺流程的建设更加科学。但是在应用过程中，出现的问题往往不是大家关注的焦点，而是未能引起大家特别关注的部分，特别是检测环节问题较多。目前许多正在使用的测量功能仅为简单的测量，有些内容尚未达到专业的测量指标，并且不能做深一步的分析、判断；同时设备状态信息也不能做到实时的传输，不能及时满足自动控制的需要，对信息的处理时间大大滞后，以致无法满足智能专家系统的需要，更无法实时为meS、eRp系统提供完善的决策、支持数据。冶金机电仪一体化测量技术，是在冶金自动化发展过程中，机械工程、计算机与仪表技术的协同与集成。其未来的发展方向主要朝着智能化、微型化与网络化方向发展。
智能化：机电仪一体化测量技术中，一般都有专家系统对检测出的数据进行判断分析，实现对冶金大型设备主动维护，它能够在设备运行过程中进行不断监测（定时、实时），如有异常，及时报警并保存原始数据进行事后分析。
微型化：微型化是现代测量技术的一种新的发展趋势，他是集微型传感器、微型执行器以及信号处理、通信接口等于一体的微型测量系统，甚至可以进入一般仪表测量设备无法进入的空间，完成测量工作，如智能化钓鱼式点检仪。
网络化：机电一体化测量设备都可直接进入企业内部局域网，实现钢铁生产过程的数据集成，还可以对大型冶金设备进行远程监测，为数据的实时处理提供了保证。网络化数据传输，一般分解为若干层次，使系统功能实现集中管理、分散控制，使其性能最优、功能最强。
钢铁生产有其特殊性，环境恶劣，需要检测的温度、压力、表面光洁度等数据量多，而且一些常规的点检测设备无法满足现场需要，许多专业检测设备生产厂家因为对工艺不了解，以及从生产成本、售后服务等方面考虑，这些专用定制生产的检测设备不是他们关注的重点。而冶金自动化企业完全可以利用自己熟悉工艺的特点，根据自己的自动化水平与能力，生产这些小批量、多品种的点检验设备，满足钢铁生产的需要。其中如智能化钓鱼式点检仪、连铸多功能辊缝测量仪等等，这些小批量、多品种的设备，正因为有一定的市场，自己又能很好的解决售后服务等问题，所以专用特殊检测设备的研制与生产也是可以有所作为的。
冶金工艺工程设计篇9
随着我国冶金行业的快速发展，科学技术进步日新月异，我国冶金电气自动化技术应用取得了显著的成效。我国不断引进大量自动化控制技术，进一步提高冶金生产集成控制水平。企业经过初期的资本积累，从原料准备到生产出最终产品，注重将资金投入到研发新技术、新工艺上。繁杂的生产工艺既促进了自动化控制技术在冶金行业的应用，也给企业带来了旺盛的生机和活力。在冶金企业的生产过程采取引进部分先进技术，不断发展中对自动化控制技术，实现适合自身发展的电气自动化设备的功能提升和技术创新。
二．冶金电气自动化技术的基本特点
20世纪80年代以前，冶金电气自动化技术的特点主要表现在适应冶金企业生产需要，主要从国外引进冶金工程自动化系统控制软件，基本属于流程型。到后期，冶金工程自动化系统控制软件技术的应用与创新有较大提升，生产过程工艺环节逐渐变多、连续性增强，逐渐意识到自主研发的重要性和适用性，而且包含有复杂的物理和化学过程，实现了较大的历史性转变。随之而来，生产流程存在着各种突变和不确定因素，更加注重向技术要效益理念的培育。其中，原燃料成分和生产技术条件经常发生波动。为确保新一代冶金工业工程自动化系统控制软件平台的应用冶金生产的顺利进行，生产人员需要根据生产工艺要求对物料、能量、质量等，制定最优的生产作业计划，推行自动化管理，使得冶金工业自动化管控效率和水平达到了国际领先地位。
三、冶金电气自动化技术的重要作用
随着工业技术的进步和自动化控制软件的研发，在生存中求发展的历史阶段下，冶金电气自动化技术在生产过程中发挥着越来越重要的作用。兴起了自主研发的冶金工业工程自动化控制平台技术类软件，大幅度降低人工操作故障率。在应用水平、管控质量、运行效率等方面通过采用冶金生产应用电气自动化技术，在很多环节和细节，创造出可观的经济效益。变人工操作为自动化操作，逐渐取代进口软件，使所用相关设备按照程序逻辑，优于国外进口自动化系统控制软件。按部就班的进行，在工业生产中得到了较为广泛的采用和实践，大幅度减少人力，使得国有大中型企业领军的能源管理控制系统等领域有了长足的进步和提升，从而节约生产成本。基于节能环保与钢铁产品制造流程优化的设计，保证设备正常运转，提高工作效率。
四、冶金自动化控制系统的未来发展趋势
早期的冶金工业自动化控制技术的应用主要局限在装备性能、产品质量、生产成本、运行效率等。虽然在创新的路上经历一些磨难挫折，但我国的电气自动化冶金控制技术已经取得了很大的发展，基本实现了生产效率的最大化、生产能耗的最小化。但也存在一些问题，例如我国各地的冶金技术水平仍然存在未来亟待解决的不平衡问题，因此对钢铁工业生产的结构、功能以及效率进行进一步优化和改善，自主研发创新已经成为未来发展的趋势。（1）提高并改善自主集成数字化控制系统的水平加强对制造整体流程的研究和投入。在坚持原有钢铁工艺流程的基础上，加大计算机模拟仿真技术研究，对生产过程进行改善，引入绿色环保、节能降耗等理念。改进控制系统的同时，也提高了生产效率。在数据采集方面利用最新的仿真计算，防止不合格产品的产生和资源的浪费。对历史生产过程调整模拟，建立广义模型、优化和完善控制技术过程，在脱离冶炼过程下改变参数与模型，从毕建良而实现全程自动化控制。（2）自动化控制技术数据挖掘与应用通过改善自动化控制系统的水平，对钢铁工业各环节产品实行实时监测、评估与控制生产出优质的钢铁产品，运转高效、误差率较低，工业产品质量得到有效保障。在钢铁自动化控制系统中，基于在线分析检测监控技术，对生产过程的实时数据进行收集整合，实施动态实时监控。并通过数学模型的优化，研发出对生产设备实施全过程实时诊断的新型自动化控制技术，达到对生产过程的精细化管理以及生产的自动控制。（3）冶金自动化控制系统优秀的服务提高冶金自动化控制技术核心科技的服务是技术产业之源，需要由被动服务向主动服务转变。以科学理论的研发为基础，对服务的质量要求与日俱增，可以在冶金工业科技研究领域取得历史性进步。目前，冶金企业追求一种零故障的目标，这就要求自主研发一套先进的冶金工业自动化控制技术体系。除了设备软硬件配套衔接，本身的检修外，还需要产学研相结合，改善操控系统。提供标准化的服务，提高生产工艺技术水平。（4）冶金自动化控制系统要不断开拓创新自动化控制系统产业创新主要以技术创新为基础，要想长期生存并保持旺盛的生命力，必须走自主发展的道路，取人所长补己所短，发挥自身优势，不断开拓创新。未来一些新技术，在其原有冶金流程的基础上，融入到自动化控制系统中，例如将智能仿真技术运用在控制系统运算比对上。机电一体化测量也必将取代现代的测量技术，通过仿真模拟计算，将测量精度大大的提高，调整出最佳控制效果。
五、冶金工业自动化控制系统的建议
冶金工艺工程设计篇10
关键词：冶金行业、电气自动化、控制
中图分类号：F407文献标识码：a
一、前言
进入二十一世纪以后，我国冶金电气自动化技术应用取得了显著的成效，其发展和应用前景，将更趋向于信息技术的持续创新应用，进一步提高冶金生产集成控制水平，提升生产自动化程度、信息化和工业化深度融合，向智能化方向发展。
二、冶金电气自动化技术的基本特点
冶金电气自动化技术的特点主要表现在：
1、适应冶金企业生产需要，技术涵盖面很大
冶金企业的生产基本属于流程型，生产过程工艺环节多、连续性强，而且包含有复杂的物理和化学过程，生产流程存在着各种突变和不确定因素，包括原燃料成分和生产技术条件等都经常发生波动。为确保冶金生产的顺利进行，生产人员需要根据生产工艺要求对物料、能量、质量等，制定最优的生产作业计划，并进行动态的调整。为提高产量、质量和效益，就必须在生产过程中，推行自动化管理，在方方面面引入电气控制设备，全方位的应用电气自动化控制技术，才能满足生产控制和管理需要。
2、技术程度高，应用复杂
冶金电气自动化技术应用比较复杂，既有软件，又需要有硬件，而且不同的环节、细节，要用到不同的技术控制方案，这样才能适应冶金生产设备种类多、工艺过程长、产品质量要求高等状况，真正提高工作效率。这样，就需要工作人员熟悉这些技术，有宽广的知识面和娴熟的技术技巧。
3、对电子技术依赖性强
冶金生产的电气自动控制系统，整个过程都需要用到电子技术，否则无法提升其自动化程度。从采集信号的传感器，到信号处理运算的控制器，从监控运算，到结果执行，都与电子技术紧密相关。每个环节都不能离开电子技术的进步。
基于这些特点，冶金电气自动化技术的应用，特别强调与时俱进，既要加强冶金企业的基本建设，引入高新技术，又要加大人力资源管理，提升员工技能水平，才能真正驾驭这些高新技术，提高冶金生产绩效。
三、冶金电气自动化技术的重要作用
冶金电气自动化技术在生产过程中发挥着越来越重要的作用，至少表现在下述几个方面。
1、大幅度降低人工操作故障率
冶金生产应用电气自动化技术以后，可以在很多环节和细节，变人工操作为自动化操作，使所用相关设备按照程序逻辑，按部就班的进行。这样可以大幅度地减少人力，从而不但有效节约生产成本，而且能减少人为操作失误对机械设备的影响，保证设备正常运转，提高工作效率。还能增强管理的科学和规范程度，综合性地提高冶金生产的现代化水平。此外，应用高新自动化技术，还能为员工提供良好的工作环境。
2、有效提升设备运行效率
冶金生产的电气自动化技术应用，主要引入电子计算机技术，利用电子计算机的功能，实现了对冶金生产设备及其各项控制的自动化操作，从而使主要的生产过程实现自动化，这就极大地节约人力资源，减低生产成本，提高生产流程及其各个环节的工作效率。电子自动化技术，既能直接干预生产操作，实现无人操作，还能对整个工作系统进行局部和综合监控，实施定位分析，得出生产的电能负荷、机械负荷、过程规范程度、原材料数量和质量控制等方面的监测数据，提供报警和故障信号，或者自动实施相关调整，以保证设备和过程都能在最佳状态下运行，这样就可以大幅度提升设备运作效率，提高产品质量。
3、推进冶金生产的规模化和现代化
冶金生产过程包括了复杂的工艺流程和生产技术，只有借助电气自动化技术，才能促进生产过程实现自动化。随着冶金生产的改革和发展，生产人员对工艺设备及其控制提出了越来越多的方案，对工艺控制的要求也越来越细致。所有这些都需要引入高新技术，才能推进提高其电气自动化水平，满足生产的需要。例如，在某轧钢厂高线生产车间，光纤环网通讯技术，现场总线控制技术，生产现场在线监控系统，电机测温在线巡检等都得到了很好的应用，其他冶金生产环节也应用到了大量的继电保护技术、传感器技术、pLC技术、DCS系统集成技术等。
四、冶金自动化控制系统的未来发展趋势
虽然我国的电气自动化冶金控制技术已经取得了很大的发展，但是受到很多因素的影响，我国各地的冶金技术水平还存在很大的不平衡，而这种不平衡是未来亟待解决的问题。自主研发创新已经成为未来发展的趋势。
1、提高并改善自主集成数字化控制系统的水平。很多的冶金企业都有过做自动化集成项目的经历，但是笔者阐述的集成系统与一般集成项目是有一定不同的。
（1）自主集成要以‘我’为本
以我为本就要求核心技术是自己创造的。虽然会在创新的路上经历一些磨难挫折，但是也要先人一步早行动，笨鸟先飞，坚持不懈，创造出属于自己的技术。首钢创造出的数字化炼钢就是一个很好的例子，数字化炼钢在坚持原有钢铁工艺流程的基础上，对生产过程进行改善，改进控制系统的同时，也提高了生产效率。控制系统有很强的仿真能力，保持其他生产过程不变，对历史生产过程调整模拟，然后通过仿真计算，得到调整后的最优效果。同时也可以在脱离冶炼过程下改变参数与模型，调整到最好然后进行上线冶金。
（2）整套系统要实现实时控制
该技术必须拥有超强的实时性，不但在数据采集方面利用最新的，而且要对数据进行分析处理并且实时对其控制。如果对产品的要求不是很高，则对实时性没有太高要求，如果要生产高端钢铁产品，必须提高其快速判断、诊断并迅速处理的实时能力。
（3）数据挖掘与应用
通过改善自动化控制系统的水平，生产出优质的钢铁产品，是提高行业竞争力的关键。在钢铁自动化控制系统中，对生产过程的实时数据进行收集整合，并通过数学模型的优化，而达到对生产过程的精细化管理以及生产的自动控制。在当代的冶金技术中，对数据的挖掘与应用也来越完善，而现在技术中的数学模型，控制算法等也广泛应用于自动化控制系统。
2、冶金自动化控制系统优秀的服务
自动化控制系统的服务已经由原来的被动服务向主动服务转变，对服务的质量要求与日俱增。第一，现在冶金企业都在追求一种零故障的目标，这就要求除了设备本身的检修外，不能由于自动化控制系统出问题而影响钢铁正常生产过程。第二，自动化控制系统必须具有优秀的应对突发事故的能力，这就要求系统本身的性能必须优秀。第三，必须提供标准化的服务。为了提高服务的水平与内容，提高标准化服务是必要的措施，只有这样才能精细管理，提高自动化的优化。
3、冶金自动化控制系统要不断开拓创新
自动化控制系统要想长期生存并保持旺盛的生命力，必须不断开拓创新。在未来一些新技术比如物联网、云计算以及大数据概念有可能会融入到自动化控制系统中。而在将来。机电一体化测量也必将取代现代的测量技术，将测量精度大大的提高。
五、结语
综上所述，冶金自动化控制技术的好坏直接影响着我国冶金行业发展的速度和质量。在高新科技迅速发展的今天，城市化进程的逐步加快，这使得当前冶金的电气自动化控制技术的程序和手段还需要进一步的提高，加大创新意识，走自主研发道路，借以促成冶金生产的电气自动化技术及其应用的更新和发展，实现冶金工业的健康、和谐和可持续发展。
参考文献：
[1]郭雨春：《钢铁业信息化的未来》，《中国计算机用户》，2003年47期
[2]周传典：《我国钢铁工业转向品种质量为主时期》，《科学中国人》，1995年02期