冶金装备发展趋势（实用3篇）

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冶金装备发展趋势1

关键词：计算机 冶金自动化 控制 应用

中图分类号： 文献标识码：A

1.引言

计算机在我国冶金过程控制方面取得了显著的成效，计算机过程监控系统几乎覆盖了所有冶金行业的每一个流程。且随着计算机应用技术的不断提高和软件的不断优化，这种趋势在近几年得到了更大幅度的提升。传统的PLC、DCS等系统逐步被现代计算机系统代替。尤其在这几年中，这种趋势更为明显。现场总线、工业以太网等科技得到了众多冶金生产者的高度重视。计算机在冶金过程控制中发挥着重要的作用，其能有效的将理论知识、数理图形、权威经验和先进工业完美的结合起来，构建出一个动态的数据系统，利用分布式的监控手段，将工业网络与各种冶金设备紧密的连接起来，使计算机系统能够实时监控到冶金的各个生产线和产品质量，大大提高了冶金行业的生产效率与生产水平，真正实现了冶金自动化系统。

2 计算机在冶金自动化控制中的应用

在冶金过程控制系统方面

对于我国目前的冶金过程控制系统中，计算机技术已经完全遍布每一个控制流程中，且其普及率正在不断的持续增高。近年来，冶金自动化系统经过不断的发展，推出了工业以太网等技术构成的控制系统，加强了冶金企业对于以个人计算机为基础的区域控制系统的应用。计算机过程控制系统可以做到将所有有关冶金生产的参数（例如冶金需要的工艺要求、实际操作经验、核心技术要求和专用的模型等）有机的整合在一起，组成一个科学的数据库，然后根据已经建立的区域控制系统，对于系统中的每一个部分都进行动态的检测和对其反馈信息进行科学的分析和处理，最后把处理结果及时的发送到每一个部分中。而且计算机过程控制采用工业以太网技术把系统中的控制器、传感器和检测器以及其他的类似的部件以最理想的方式连接在一起，一方面大大提高了系统中各个部分的实时反馈能力和系统中心的信息传递能力，另一方面也增大了系统本身的安全可靠性和高效性。例如，在扎线上安装与当时的冶金活动有关的各种工作环境参数控制设备，由这些设备对实际工作中不断变化的工作运行数据和控制设备所展现出来的信息经过合理的整理，通过相应的控制器把这些信息传递到过程控制计算机中心，再由计算机对这些数据进行科学的分析，并把处理方法通过工业以太网构成的控制与管理路线发送到每一个控制设备中，以实现整个系统在工作过程中的动态控制功能。计算机过程控制系统在不同的生产流程中有不同的应用细节，但其系统流程设计思路和基本的系统框架与本例有着不同的相近程度。

在冶金企业管理信息系统方面

一个企业要想良好的运营，需要大量的数据作为铺垫，冶金行业也不例外。现代的许多冶金企业，都有着其繁琐的制作工艺和各个工序之间的紧密配合，还需要对企业进行不同方面的管理，这样才能保证企业有条不紊的运营。但是在这之中，冶金活动的展开产生了大量的数据和信息，单靠人力根本无法完成对各个信息详细精准的记录和灵活方便的调度，这就需要计算机技术的支持了。计算机技术在此处的应用在于建立一个足够大、条理足够清晰的虚拟信息储存平台，把冶金企业所有的信息都输入到该平台中去，并对于该平台进行优化和管理，保证信息的完整性和可调度性。例如对单种钢铁的信息统计，应该先统计该钢铁的固有参数，并且把它作为一种原料从其他公司采购时的详细信息记录下来 ；其次对它制造过程每一步的详细内容和其控制设备的反馈进行详细的总结 ；最后对于该钢铁的销售情况信息进行整合，输入到管理信息系统中去。从单种钢铁在管理信息系统中的内容可以知道，这些信息都是该钢铁的制作经验，基于此点出发我们就能够找到更加合适的资源组合，对该钢铁的制作流程进行详细的科学的规划，以达到该钢铁的高效生产。总体来说，管理信息系统增大了公司对于每一种钢铁的制作效率，还为公司在各种问题上的决策提供详细的资料。

在冶金自动化控制软件开发方面

冶金自动化控制不仅需要专业的硬件作为后盾，也需要相应的软件作为支持。冶金自动化控制所需要的硬件根据不同的冶金过程有着小范围的变化，而且随着科技的发展，硬件会得到改进或者出现了一些新的硬件等，这就需要相软件做出相应的调整才能适应硬件的变迁。在这种形势下，许多的软件开发商利用手头各种硬件的信息，制造出了适合各种硬件组合的相应软件。而这些软件在个人计算机上都有着良好的通用性，且相对的性价比也较高，这也与计算机技术的成熟和软件自身的机构有关。研制出来的软件与计算机在冶金自动化控制方面息息相关，成为了一个不可分割的整体，特别是能够和管理信息系统相结合，提高了自动化的效率。由于计算机在冶金自动化控制方面的飞速发展，软件开发商大多都利用个人计算机为运行平台，为冶金工业制作出了更加丰富的软件系统，这也为计算机在冶金行业的普及做出了贡献。尤其是近年来国外的软件制造商对其软件产品明显提升了开放性，是我国的软件制作有了更多更新颖的元素，为优质软件的研制做出了极大的贡献。

在人工智能方面

在计算机技术飞速发展的今天，大部分冶金企业顺应潮流，对自身的自动化控制系统进行了改善和优化，把系统从原来的基础自动化转变到现在的信息网络化方面上去，且大部分企业已经基本的完成了计算机在生产流程中的普及。对于冶金自动化控制中人工智能方面的研究就是，利用网络信息化的优势，对冶金企业各个方面的专业知识和核心处理方案进行总结，利用计算机对于所有的设备进行智能的控制。简单来说，就是把实际生产所需要的工艺计算和实际控制输入到计算机系统中去，而计算机利用模糊的逻辑方式对于发生的情况进行高度的分析，做出有较高精准性的操作。人工智能系统不是冶金行业经验的累积，而是利用其强大的计算能力，像一个资深的技术人员一样对于冶金的实际生产过程进行模拟和推演，优化整个生产路线和对实际的生产提供良性的建议。

3 结语

科技在发展，社会在进步，冶金行业也会在以后的发展中对其自动化控制有更多方面的要求，这势必会增加对计算机应用方面的深度和广度。就目前而言，我国的冶金行业已经引进了较多的计算机自动化系统，其整体的技术水平相比较于国外还有一些差距。作为一个优秀的冶金自动化技术人员，应该多参考国外的先进技术经验，掌握好自动化技术的核心内容，致力于新型冶金自动化控制系统的研究，开发出适合本国冶金行业发展系统运行环境，优化我国冶金行业的自动化控制系统。

参考文献

[1] 卢祁 . 我国冶金自动化的现状与发展趋势——访冶金自动化研究设计院副院长孙彦广教授 [J]. 中国仪器仪表 ,2009(7):26-28.

[2] 战红仁 , 王晓东 , 王伟 . 自动控制在冶金工业中应用的新动向——IFAC 第 10 届 MMM2001 国际会议综述 [J].冶金自动化 ,2002(5):5-10.

[3] 伊栋 , 郭树珂 . 自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的应用 [J]. 信息通信 ,2013(4):171-172.

冶金装备发展趋势2

关键词：热等静压 发展现状 设备改进 应用 发展趋势

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0080-02

1 热等静压概述

热等静压原理与特点

热等静压（Hot Isostatic Pressing，简称HIP）技术实现于一个密闭容器空间中，将所需制品的材料放置其中，施加高温高压条件，将材料烧融并重新固结致密化，该技术的一个重要特点是压力的均衡施加，因此得到的成品均匀性好。按照材料利用情况和制品要求，热等静压技术可以分为3类：第一，对粉末（状）材料的压实固结，最终使其趋近于成品的形状和结构；第二，制品本身存在裂痕、孔隙、变形等缺陷，通过高温和加压使其重新致密并规范制品形状，消除上述缺陷；第三，应不同的功能要求，需将不同的材料进行拼接与焊合，利用该技术实现材料界面的扩散与拼合。

相比于传统纯粹的高温高压技术，热等静压在高温压的前提下，增加了等静压的特点，材料在加工过程中受压均衡，得到的成品各向同性好，致密程度高，缺陷少，总体性能优异。因此，对于航空航天、海洋、汽车等对材料性能要求高的行业领域，该技术具有广泛的应用空间。同时该技术的兴起，也使得过去高精度仪器设备的制作变得方便，大大缩减了工序和加工时间。

国内外热等静压技术的发展现状（600）

1955年，美国Battelle研究所在寻找合适的核反应堆材料时，利用高温和等静压技术条件实现原子核反应时元素的扩散结合，由此，拉开了热等静压技术发展的序幕。彼时，等静压的施加主要依靠惰性气体来实现，且主要用于元素的粘结，因此该技术最初称作“气压粘结”技术。60年代初，该项技术逐渐被美国其他公司利用并不断改善，随着其传入欧洲和北京，热等静压技术的应用领域也得到了大幅度的拓宽。

2 热等静压的设备改进

热等静压机相关装备及工艺流程

热等静压机主要包括了加热炉、高压容器、压缩机、真空泵、冷却系统、自动控制系统等，整个操作工艺流程大致分为5个阶段：加工材料的清理与入炉、充气加压升温、加工过程的保温保压、降温泄压、出炉。其中温度和压力的控制是操作的关键。

加热炉和高压容器是热等静压机的核心设备，用于提供生产加工过程中所需的高温高压条件。为了保证均匀预热和快速升温，如今的设备在加热区布局上，通常采用底部和侧面的多面分布，采用钼丝、石墨等不同电阻材质的电阻元件在加热炉中安装多个独立的控制区，根据所需加工的成品的性质和用途，设置不同的温度档，可以实现不同的加热温度要求。热等静压机高压的均匀施加通过充注惰性气体来实现，通常采用装配了防震、自调功能的非注油式电动液压压缩机，它具有过压保护性能，能够充注近200 MPa的高压惰性气体。

目前生产的仪器具备自动化控制功能，利用计算机系统可预先设定相关的温度压力参数，输入相关操作程序，从而实现自动加工生产。除此之外，仪器还配备了用于抽吸杂质的真空泵，用于降温保护的冷却系统等。

热等静压机设备的改进

热等静压技术的出现为高质量产品的生产带来了生机，但也出现了安全性、生产成本、能耗等方面的问题，一项技术的完善需要相关设备的及时跟进，从生产实践出发，该文主要从提高生产效率和成品质量、节约能耗3方面展开，对热等静压机设备的改进提出相关的见解。

提高生产效率

工程生产讲究成本节约和投资盈利，提高生产效率是获取更大经济效益的根本途径，而创新和发展技术设备成为提高生产效率的不二途径。对于热等静压技术而言，由于加工过程需要在高温条件下进行，因此生产上面临的最大问题是仪器的冷却降温。传统设备的冷却速度普遍较慢，经常需要花上数个小时的时间，为了缩短工作周期，应发展快速冷却技术。在技术原理上，充分利用高压容器的气体循环，通过内部和外部两套冷却循环系统，实现设备的双重降温。另外，安装强力风扇和控制内部对流也是快速降温的重要途径。

提高成品质量

制品质量的控制关键在于加工过程中温度和压力条件是否合适，包括了温压参数的取值，受热和施压是否均匀及设备运行的稳定性等方面。目前在温度控制方面通过增加受热面积和设置分区独立加热单元，基本实现了制品的均匀受热和实时控制；惰性气体充注也保证了施压的均衡性。

节约能耗

热等静压机高压的产生主要通过惰性气体的充注来实现，因此其主要能耗来自于电能和热能。制作工艺中高温高压条件决定了其高能耗的特点，生产过程中会产生大量的热能，其中大部分的热能都通过热交换器散失，节约能耗的最有效措施就是充分利用这部分热能。通过在高压熔炉外设置气体循环路线，一方面能利用这部分余热加热锅炉，另一方面也加速了设备的冷却，提高了工作效率。

3 热等静压技术的应用

陶瓷制品中的应用

陶瓷是近年来在材料领域新兴崛起的一种材料类型，鉴于其具有良好的化学惰性、稳定性、高强度、高耐热性，其在电力、机械等行业得到了广泛的应用，甚至取代了金属的地位。

金属冶炼中的应用

热等静压技术为粉末冶金提供了新的思路，利用高温高压炼制得到的冶金材料在尺寸和性能结构上都接近最终成品，因此，这种方法得到的制品所需的后续加工工序大为缩减，同时提高了材料的利用率。

铸件内部缺陷修复

由于最初制造工艺的限制或是使用时间过长，都会在铸体内部产生松弛变形或者孔隙等缺陷，这种损伤的出现降低了材料的性能，同时其使用寿命和安全性问题都会逐渐凸显。铸体致密化和内部损伤的修复是热等静压技术早期应用的领域，发展至今，相关技术已相对成熟。

热等静压扩散连接

热等静压扩散连接属于微观技术领域，它在宏观高温高压条件下，内部原子发生扩散移动，彼此进入，完成宏观焊接的任务。具体而言，整个过程大致划分为3个阶段：第一，接触界面的形成，当外加高压作用于材料时，材料发生塑性变形，随着变形程度的加剧，在需要焊接表面就会形成越来越多的凸起，这些凸起增加了焊接表面的接触面积，逐渐形成了一个含有较多孔隙的接触界面；第二，平衡界面的形成，该阶段原子在初始接触界面的基础上发生大规模的移动和扩散，界面处孔隙基本消除，残留部分孔隙，随着原子的扩散逐渐趋于一个平衡状态，原始接触界面被新的平衡界面所取代；第三，原子体积扩散，承接第二阶段的变化，原子发生体积扩散，孔隙被全部充填而消除，焊接界面处接触完全。利用热等静压扩散技术可以实现同种材料、不同材料间的各种焊接，焊接部位结合度高，制品性能优于最初母材，因此，该项技术常常用于合金冶炼、高性能符合材料的制作。

其他方面的应用

热等静压技术还可以应用于多孔材料（例如滤波器、磨轮等）的制作，只需在原料中加入造孔剂或对原料进行松装处理，就可以得到开孔率高、性能优良的多孔材料，造孔剂在其中主要起到了固定制品形状和产生规则尺寸孔隙的作用。

4 热等静压技术的发展趋势

相比于传统的产品加工手段，热等静压技术具有其独特的优点，从目前技术发展现状和产品市场分析大致可预测其具有如下发展趋势。

（1）用于不同工艺制品的合成与连接。针对不同用途所需的材料性质不同，材料领域复合高性能材料逐渐成为主导，利用热等静压技术制得的成品致密化程度高，均质性强，为不同材质成品间的连接与合成提供了方便。这不仅节省了工艺流程和材料使用，同时也提高了制品的质量。

（2）加热和冷却速度的双重提升。提高生产效率是工程制造中降低生产成本的重要措施。热等静压技术中加热和加压是核心工艺，也是提高生产效率的重要着力点。目前已出现了一种热等静压―淬火技术，实现了加热与施压的一体化，压力充注气体选用传热系数较高的气体，以保证气体和设备之间最小的温差，冷却降温逐渐实现自动化控制，利用计算机系统能有效把控降温时间。

（3）开辟新的工艺模式。传统的热等静压设备加热时间长、能耗高，现通过快速热等静压法，将预热膜盒压挤到粘塑压力介质（油等油脂类介质）中，能够将制品固结时间从原来的数小时缩短至几分钟，这种方法不同于传统的热等静压技术，但仍然利用了热等静压原理，而得到的成品完全具备高度致密化和均质性的特点，因此，利用快速热等静压法等类似的技术，节约能耗、缩短工艺流程，同时得到高质量的产品，类似模式将为热等静压的利用开辟新的应用方向。

（4）采用无包套技术工艺。包套技术在热等静压中广泛应用，制品的高纯度和强均质性很大一部分原因在于包套的使用。然而包套工艺操作复杂、成本较高，包套的选择需与产品尺寸相配合，因此在利用上严重制约了生产效率的提高。国外已推出了无包套热等静压技术工艺，包括了两种方式：烧结和热等静压在不同的锅炉内进行，或在同一加热炉内进行。无包套技术得到的工艺制品在质量上基本趋近于有包套热等静压。

（5）压力充注气体选择的多样化。热等静压技术中高压的施加通过充注惰性气体来实现，过去氩和氦是两种主要的充注气体，尤其是氩气，价格便宜且稳定，实用性强。随着近年来产品类型的激增，不同产品在生产过程中有不同的工艺要求，例如陶瓷制品中含有较多的氮化物，此时常常选用氮气作为压力充注气体，因为氮气可以延缓氮化物的分解，有利于提高陶瓷制品的致密度。

5 结语

综上所述，热等静压技术利用高温高压条件得到高度致密化、强度高、均质性好的高性能制品，加上其操作工艺简单、能耗低等特点，使其在陶瓷制作、金属冶炼、铸体修复甚至食品包装等领域得到了广泛的应用。加热炉和高压容器是热等静压机的关键设备，为了提高工作效率，应着力于加快加热与冷却时间。未来热等静压将向着无包套、多样化的压力气体、自动化控制等方向发展，并广泛应用于制品的合成与焊接。国内应紧跟国际领先水平，加强技术创新，实现热等静压设备与技术的共同进步。

参考文献

[1] Bernard Williams，韩凤麟。近年来热等静压（HIP）处理与应用发展趋势[J].粉末冶金技术，2014（6）：464-470.

[2] 谌启明，杨靖，单先裕，等。热等静压技术的发展及应用[J].稀有金属与硬质合金，2003（2）：33-38.

[3] 刘慧渊，何如松，周武平，等。热等静压技术的发展与应用[J].新材料产业，2010（11）：12-17.

冶金装备发展趋势3

安徽省装备制造业发展存在的问题

一是在制造业中的比重不足。尽管安徽省装备制造业的规模在日趋增大，但相比东部和沿海城市，安徽省装备制造业在制造业中的比重还不高。“十一五”以来，安徽省装备制造业在制造业中的比重增长缓慢。尤其是金融危机以来，装备制造业占比大幅下降，直到近两年才回升到%（见图2）。二是创新能力不足。目前全省装备制造业企业的自主创新能力总体比较薄弱，缺乏自主创新的内在动力和物质技术手段，多数装备制造业仍停留在加工、模仿、组装水平上，缺少有自主知识产权的产品技术，主要机械产品和大多数电子信息设备的核心技术依赖国外引进。产品更新周期长，影响市场的速度慢。虽然装备制造业的龙头企业或建立了技术研发机构，或与科研院所、高等学校建立了产学研依托关系，但自主创新的原创性技术仍然较少。三是高端装备发展不足。安徽省机械行业中低端产能过剩、高端严重不足的矛盾较突出。长期以来，为整机和成套设备配套的轴承、模具、弹簧、齿轮、液气密元件、紧固件、粉末冶金制品等基础件，风机、阀、泵等通用件，工业自动化控制系统、仪器仪表等测控部件，产能严重过剩。但在新材料、信息、新能源汽车等新兴领域，安徽省新型装备却显得明显不足。在高性能材料、精密制造工艺、先进设备及核心部件等方面，与发展战略新兴产业的需要相比还有较大的距离。

发展安徽装备制造业的对策与建议

1.加快技术创新

“十二五”期间是我国经济增长方式转型的关键时期，更是安徽省工业发展战略转型的转折期，装备制造业要依靠不断提升自己的创新能力，尤其是自主创新能力，坚持技术进步，加快产业结构调整和产品结构调整，才能赢得发展的先机。首先，要对引进技术进行消化吸收。组织以企业为主导的产、学、研科技机构联合进行消化吸收和再创新，对重大设备的引进，应联合制造企业，共同跟踪先进技术并在消化吸收的基础上，形成自主知识产权。其次，要改善产业共性技术研究开发缺失的状况。安徽省产业共性技术比较薄弱，在市场经济体制尚未完善、企业技术创新机制还未根本改变、广大中小型企业自主研发能力较弱的情况下，要发挥政府推动产业共性技术研究能力建设。第三，要提高系统设计、系统集成技术能力。安徽省重大技术装备的系统设计、系统集成技术能力薄弱，要着重引导高校科研机构和企业进行互动，以高校的先进技术带动企业发展、提升企业技术能力。最后，要提升学科发展和产业技术发展的结合力。装备制造科技发展的总体趋势是多学科交叉和综合，装备科技研究者要多关注交叉学科和产业技术的发展态势，将交叉学科的新技术、新创造引入新装备、新系统，形成集成创新。以先进技术“武装”的装备制造业，抢占发展制高点，将会更好地发挥主导产业引领全省经济又好又快发展“主力军”作用。

2.促进产业升级

高端装备制造业作为战略性新兴产业之一，未来必然成为带动整个装备制造业升级的重要引擎，成为战略性新兴产业发展的重要支撑。而装备的智能化是当前公认的技术发展趋势。传统制造装备的升级，就是指向智能化的方向转型。基于安徽省现有的产业格局以及能源、原材料产业比重较大的特点，要以合蚌工程机械制造、两淮煤机制造、沿江船舶制造、芜湖节能装备制造、马鞍山冶金装备制造、蚌埠环保设备制造等六大装备制造基地为突破口，以大企业为主导，以智能制造设备为核心，充分利用现有资源和科技优势，全力打造公共安全设备、光伏产业设备、电子及通信设备、自动化生产线和机械手及机器人、模具设备、民用航空设备等六大新兴装备制造产业。