陳彤

摘要：鋼鐵是冶金行業(yè)中的主要材料，冶金行業(yè)是一種金屬加工制造業(yè)，其中冶金設(shè)備直接影響著冶金行業(yè)的整體效益和運行情況。因此，本文對于冶金設(shè)備設(shè)計的工業(yè)設(shè)計問題的探議具有一定的現(xiàn)實意義。本文先對冶金設(shè)備設(shè)計的工業(yè)設(shè)計進行概述，然后具體分析了冶金設(shè)備的現(xiàn)代設(shè)計理論方法，最后提出了提升冶金設(shè)備設(shè)計的工業(yè)設(shè)計水平的具體措施，希望能為冶金設(shè)備設(shè)計提供一定的參考，促進冶金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：冶金設(shè)備;工業(yè)設(shè)計;問題

伴隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展壯大，冶金設(shè)備產(chǎn)品類型和產(chǎn)量日益豐富，然而，我國冶金設(shè)備在外觀形態(tài)和人機工程學(xué)方面和國外先進國家相比，仍然存在較大的差距。尤其是在軋鋼生產(chǎn)車間中，能夠直觀地區(qū)分出國產(chǎn)設(shè)備和國外設(shè)備，操作差距異常明顯。由于冶金設(shè)備自身的特殊性，大部分國內(nèi)設(shè)計人員還沒有意識到工業(yè)設(shè)計的重要性，一部分設(shè)計內(nèi)容依舊停留在模仿和依賴經(jīng)驗階段。制造業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱，冶金設(shè)備的設(shè)計制造在產(chǎn)品設(shè)計中占據(jù)著重要的位置，因此，提高冶金設(shè)備設(shè)計的工業(yè)設(shè)計水平，提升國產(chǎn)設(shè)備的外觀形象，已經(jīng)成為冶金設(shè)備設(shè)計人員面臨的最大挑戰(zhàn)，這也是工業(yè)設(shè)計人員急需解決的問題。

1.冶金設(shè)備設(shè)計的工業(yè)設(shè)計概述

1.1冶金設(shè)備設(shè)計進行質(zhì)量控制的必要性

現(xiàn)階段，我國鋼鐵行業(yè)處在快速發(fā)展的階段，工程項目數(shù)量日益增多，覆蓋范圍更加廣泛，生產(chǎn)周期嚴重縮短。一些小型棒線材車間的工期僅僅在十個月左右，為追趕工期，只能采用設(shè)計和施工交叉進行的方式，這在某種程度上增加了機械設(shè)備設(shè)計工作的難度系數(shù)。通常設(shè)備設(shè)計的時間有限，目前，大多數(shù)均是邊設(shè)計邊提供相關(guān)材料，外加設(shè)計隊伍的快速擴充，人員素質(zhì)存在較大差異，即便這樣，仍舊存在人員緊張的問題。在此背景下，如何在確保設(shè)計質(zhì)量的前提下，最大限度地規(guī)避因設(shè)計質(zhì)量問題出現(xiàn)工程返工或者損失問題，是機械設(shè)備設(shè)計中的重點工作。

1.2冶金設(shè)備的工業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀

鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展，推動了冶金設(shè)備的發(fā)展進程，冶金設(shè)備產(chǎn)品類型日益豐富、數(shù)量逐漸增加，然而國產(chǎn)冶金設(shè)備仍不及國外先進設(shè)備。絕大部分冶金設(shè)備設(shè)計人員對工業(yè)設(shè)計的認識不足，外加冶金設(shè)備自身的特殊性，無法創(chuàng)建自己的品牌，也不能指導(dǎo)后續(xù)冶金設(shè)備的設(shè)計。

2.冶金設(shè)備的現(xiàn)代設(shè)計理論方法

伴隨著計算機信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計理論法方法被廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域。對于冶金設(shè)備設(shè)計而言，設(shè)計人員應(yīng)掌握CAD計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，合理運用相關(guān)的現(xiàn)代設(shè)計理論方法，在冶金設(shè)備的初始設(shè)計階段，有效提高冶金設(shè)備生產(chǎn)的安全性，增加經(jīng)濟效益。

2.1計算機輔助設(shè)計技術(shù)

計算機輔助設(shè)計主要借助計算機輔助人們設(shè)計產(chǎn)品或者工程的一種方法。對于較為成熟的冶金設(shè)備的設(shè)計，若在其中應(yīng)用計算機輔助設(shè)計技術(shù)能夠進行一體化設(shè)計。計算機輔助設(shè)計軟件開拓了機械設(shè)計的設(shè)計平臺，可以利用Auto?CAD完成平面設(shè)計和三維設(shè)計，利用UG進行機械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜曲面的設(shè)計，使其各個零部件在受力、磨損和均衡等更加合理化，進而延長設(shè)備的使用壽命，降低不安全因素。計算機輔助設(shè)計軟件的應(yīng)用，實現(xiàn)了設(shè)備的模塊化和標準化設(shè)計，顯著提高了設(shè)計效率，還增強了產(chǎn)品的安全性能。

2.2有限元法設(shè)計技術(shù)

有限元法作為一種新型數(shù)值計算方法，首先，簡化復(fù)雜繁瑣的研究對象，將其轉(zhuǎn)換成為數(shù)量有限的單元的構(gòu)成的集合;然后，計算求解各個單元體;最后，合理拼合各個單元體，通過代替原來整體完成分析。有限元法不僅適用于工程復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析，還能分析工程復(fù)雜非線性以及非穩(wěn)態(tài)問題?，F(xiàn)階段，已經(jīng)研制出了一些較為成熟的大型有限元分析軟件。例如，在設(shè)計軋鋼機的軋輥與軸承的結(jié)構(gòu)和受力時，通常使用工程計算法，將其看作承受彎曲變形的梁進行處理。這種計算方法雖然能計算危險截面的應(yīng)力，卻無法確定構(gòu)成軋機主要零部件的應(yīng)力分布情況，然而有限元法較好地彌補了這一缺陷，且能夠提升設(shè)備的可靠性。

3.提升冶金設(shè)備設(shè)計的工業(yè)設(shè)計水平的具體措施

3.1加大工業(yè)設(shè)計知識的宣傳教育

冶金設(shè)備具有種類多樣、功能單一、成本昂貴、整套使用、使用周期長、使用環(huán)境特殊的特點，因此，在冶金設(shè)備的實際設(shè)計過程中，設(shè)計人員將功能設(shè)計作為重點，忽略外觀、色彩、設(shè)置和人機工程學(xué)方面的設(shè)計。例如，在軋鋼機的設(shè)計中，往往單純考慮軋機的外觀尺寸、軋制力度和速率和結(jié)構(gòu)強度等，忽略設(shè)備分布和美化，這主要是因為在這些方面沒有具體的要求，錯誤地認為能夠軋鋼的就是優(yōu)質(zhì)設(shè)備，更是完全不考慮設(shè)備操作和維護時在人機工程學(xué)方面的要求。增強冶金設(shè)備設(shè)計人員的工業(yè)設(shè)計意識，徹底改變我國冶金設(shè)備制造外觀笨重、不美觀、缺少協(xié)調(diào)性的形象，增加在冶金設(shè)備人性化方面的考慮，構(gòu)造和諧、統(tǒng)一的生產(chǎn)車間環(huán)境。

現(xiàn)階段，我國冶金設(shè)備設(shè)計的工業(yè)設(shè)計教育正處在初級發(fā)展階段，大部分高等院校中的工業(yè)設(shè)計僅僅有十年左右的發(fā)展史，與國外發(fā)達國家的百年歷史相比相差甚遠。目前，工業(yè)設(shè)計人員短缺，且大部分從事工業(yè)設(shè)計的人員均為進行正規(guī)的工業(yè)設(shè)計方面的學(xué)習(xí)，因此，在實際設(shè)計中很難自主考慮工業(yè)設(shè)計內(nèi)容。同時，大部分院校在設(shè)立工業(yè)設(shè)計專業(yè)后，采用封閉教學(xué)，缺少和設(shè)計實踐活動的聯(lián)系。大部分工業(yè)設(shè)計專業(yè)尚未開展這方面的教學(xué)與科研工作，工業(yè)設(shè)計專業(yè)畢業(yè)生幾乎沒有從事與工業(yè)設(shè)計相關(guān)的工作，特別是在冶金設(shè)備設(shè)計方面的甚少。若想扭轉(zhuǎn)這種局面，則應(yīng)加大工業(yè)設(shè)計知識的宣傳教育，重點培養(yǎng)冶金設(shè)備設(shè)計人員，使其形成工業(yè)設(shè)計意識，并不斷強化這種意識，有效結(jié)合冶金設(shè)備設(shè)計中的功能設(shè)計和美學(xué)設(shè)計，使其外形更加美觀。

3.2以工業(yè)設(shè)計理念為基礎(chǔ)改進傳統(tǒng)冶金設(shè)備

科學(xué)與美學(xué)具有一定的聯(lián)系，功能設(shè)計和美學(xué)設(shè)計也是統(tǒng)一協(xié)調(diào)的。全面分析一些陳舊、落后設(shè)備，從中找尋設(shè)計精華和優(yōu)秀設(shè)計理念，以此來指導(dǎo)后續(xù)設(shè)計。例如，近年來高速線材和吐絲機已經(jīng)取代了線材卷取機，然而隨著大棒材卷取需求的日益增加，原有的不同類型的卷取機械具有一定的借鑒作用。上世紀中期，板材矯直機比較笨重，很難更換和調(diào)節(jié)矯直輥，若想更換矯直輥需要取下整個上機架蓋，該板材矯直機是在蘇聯(lián)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上演變來的，后期對其進行了改進，采用閉式機架，并安裝換輥裝置，能夠較為方便的更換矯直輥。

3.3注重高質(zhì)、美觀的冶金設(shè)備的開發(fā)

在具體的冶金設(shè)備設(shè)計中，應(yīng)大力宣揚品牌與創(chuàng)新意識。雖然冶金設(shè)備的產(chǎn)量不高，且具有較強的單一性，使用周期較長，但是設(shè)計人員可以通過自身設(shè)計水平的不斷提高、引入先進技術(shù)，積極開發(fā)高端產(chǎn)品，并逐漸改進，最終形成自己的品牌，這在冶金設(shè)備設(shè)計制造實踐活動中已經(jīng)得到了證實。

3.4合理制定相關(guān)標準與規(guī)章制度

對比分析冶金設(shè)備和其它產(chǎn)業(yè)設(shè)備的的工業(yè)設(shè)計標準、規(guī)章制度可知，冶金行業(yè)中相對較少。由于用戶要求和設(shè)計生產(chǎn)廠家各不相同，在冶金設(shè)備機組、整臺機械、基礎(chǔ)零部件的設(shè)計中無法統(tǒng)一。雖然，相關(guān)設(shè)計人員加大了在這方面的研究探索。然而由于引進國外設(shè)備技術(shù)等多種因素的影響，無法為用戶提供有效服務(wù)。由于工業(yè)設(shè)計標準與規(guī)章制度的缺失，僅僅明確了冶金設(shè)備色彩選取和相應(yīng)的操作標準中作出了規(guī)定，尚未提及人性化的設(shè)計。例如，冶金車間中設(shè)備單調(diào)的色彩是否會損傷工人視覺、千米以上的工作長度是否容易使操作人員產(chǎn)生疲勞感、冶金設(shè)備與地面之間的距離是否會讓操作人員產(chǎn)生壓抑感等，這些需要分析整理大量的數(shù)據(jù)信息后方可完成。

目前，軋鋼生產(chǎn)車間具有超過數(shù)萬噸的設(shè)備，且分布在廣泛的區(qū)域空間內(nèi)。這些設(shè)備的設(shè)計由數(shù)十人設(shè)計完成，有些甚至達到上百人，由于每個設(shè)計人員的設(shè)計思想和理念存在一定的差別，因此，在冶金設(shè)備設(shè)計中，制定統(tǒng)一的標準與規(guī)章制度具有重要的意義。

4.結(jié)語

冶金設(shè)備的設(shè)計制造在產(chǎn)品設(shè)計中占據(jù)著重要的位置，因此，提升冶金設(shè)備設(shè)計的工業(yè)設(shè)計水平極其關(guān)鍵。伴隨著我國制造行業(yè)的不斷發(fā)展，品牌設(shè)計是冶金行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。因此，應(yīng)在有關(guān)冶金設(shè)備設(shè)計人員中積極宣揚工業(yè)設(shè)計理念，使其認識到工業(yè)設(shè)計的重要性。而冶金設(shè)備設(shè)計人員應(yīng)和工業(yè)設(shè)計人員攜手努力，將工業(yè)設(shè)計理念全面灌輸?shù)揭苯鹪O(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計中，優(yōu)化冶金設(shè)備的外觀和美學(xué)設(shè)計，不斷創(chuàng)新，進而提升我國機械制造水平。

參考文獻：

[1]馬玉升.淺議冶金設(shè)備設(shè)計的工業(yè)設(shè)計問題[J].城市建設(shè)理論研究，2014，（14）.

[2]蘇鳳.淺議冶金設(shè)備設(shè)計中的帶式運輸機設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（19）.

[3]邵翠榮.探究冶金設(shè)備設(shè)計中的帶式運輸機設(shè)計[J].科技傳播，2014，（3）：107-108.

[4]程勇高，林元琦.有限元分析技術(shù)在冶金設(shè)備設(shè)計中的應(yīng)用[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2012，（9）：61-64.

[5]張福明，頡建新.冶金工程設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].鋼鐵，2014，（7）：41-48.

[6]廖云祥.冶金機械設(shè)計中有限元分析技術(shù)的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月），2013，32（6）：88-89.

[7]張馳光.現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)冶金設(shè)備概述[J].價值工程，2011，30（13）：73.

[8]吳鳳海.淺談冶金設(shè)備的管理與維修[J].價值工程，2011，30（12）：168.