中國粉末冶金熱工裝備剖析

翟 煒

（寶武馬鋼股份公司，安徽 馬鞍山243000）

1 粉末冶金熱工裝備測定

粉末冶金是一系列粉末形成、焙燒的多重工藝技術。燒結后的產品可直接使用，但用于一些高性能的產品，則需要進一步燃燒。燒結后增加燒結產品性能，一般的主要工藝包括：浸漬、密封、復合焙燒熱處理，蒸汽和表面處理等等。因此，所謂粉末冶金熱工設備，雖然GB/T 3500—2008沒有明確的定義，但提交人承認粉末冶金熱工用于粉末冶金熱工學煅燒，還原，炭化，燒結加熱、冷卻或各種過程。輔助操作設備經過多年的發展成品品種分類越來越豐富，包括旋轉、流動、復合動態煅燒爐等煅燒設備，棒式爐等還原裝置；帶狀柵極、無自動拖曳、真空碳化硅爐管式、網狀、真空多功能燒結爐等燒結裝置，以及燒結后處理裝置。

2 國產粉末冶金熱工設備現狀

根據主管部門的資料，我國的硬質合金生產稀土材料幾乎占全球產量的50%。90%的原材料，80%的人造金剛石粉，鐵粉超過1/3，所有這些都是描述我國是世界上最大的粉末冶金生產國。國家發展國內粉末冶金電力工業也在迅速發展。技術全球化的新格局，粉末冶金在國家下部有大量的熱工設備提高，整體技術可以滿足國內冶金粉末工業的基本要求，走向國際先進水平。然而，與發達國家相比有很大的差異。

2.1 綜合技術差

粉末冶金一般工藝落后，更新緩慢，生產技術落后，高粉末熱工設備不到30%，而來自發達國家的設備數目超過80%。關鍵的國內粉末冶金熱工設備設計技術基礎薄弱，特別是在總體結構中節能爐料，溫度場、氣流場分布模擬，大氣控制設備故障儲備面積與國外同類產品相比幾乎增加了20%，商品產能指標為發達國家的一半，能源的消耗卻是兩倍。智力管理實踐落后，發達國家新一代知識數字化粉末冶金工業的熱工設備采用精密的智力控制技術，生產過程的自動動態調節以及進行無人操作的生產等等，這也是未來的粉末發展冶金熱工趨勢。相反，在國內，設備仍然是人工安裝的，根據經驗產出計量，而不是最終產出計量只按工藝參數檢測目標，因此產品質量有很大的變化，出現反復誤差。設備生產的信息量小，外國粉末冶金生產企業擁有模擬資源規劃系統。目前，如統一的企業資產管理系統（EAM），信息技術項目的設計和管理發展周期短，成功率高，生產成本低，還擁有快速響應的售后服務；而我們國家的工業尚未形成設計和開發體系，需要依靠仿真，各種輔助軟件設計匱乏，標準化的管理系統分散，沒有完整的產品數據庫[1]。

2.2 粉末冶金熱工設備工業化水平大斷裂

外國機械制造企業采取的人工智能機器人與快速自動控制技術，也因此導致其總的國外生產水平較高。視線移回國內，更多的是手工操作，用于檢查的設備較為落后，設備的工業化水平很低。

2.3 粉末冶金熱工設備缺乏創新能力

據統計，我國對粉末冶金的專利權，每年提出的申請超過1 200份，顯現工業在蓬勃發展，從質量上講，國內機構并沒有比跨國公司更有競爭力，通常是通過簡單的技術變化進行適用的模仿。內部粉末冶金熱工設備在知識產權領域客觀反映我們獨立創新能力的問題，我們必須立即加強。

3 我方粉末冶金熱工裝備趨勢

設備功率增大，裝備尺寸達到高性能，是實現生產效率最大化的最直接途徑。現在世界上最大和最先進的粉末冶金工業中，幾乎所有的生產技術都集中在西方發達國家。眾所周知，我國擁有成批的大鋼條磨粉還原爐，其整塊設備年產量最大共計7 000 t。因此，從國外引進最先進的設備同時，實現技術消化，吸收，再現，增強獨立性新的和綜合的能力是必要的，根據經驗制定培訓可能具有很大的技術風險。不斷安裝優化工藝參數裝備效率，應對設備生產規模方面的困難[2]。

3.1 控制工具智能化

在現代背景下，傳統的粉末冶金已經不適應了。粉末冶金質量關鍵取決于粉末冶金。冶金業有沒有控制手段，特別是調節精度轉換，過程轉換為數字形式，增加使用的可靠性和控制點。近年來，新的一代例如激光激發的光譜分析在線檢測粉末成分，X射線衍射分析基于圖像處理技術的性質和均勻性，能夠進行在線的質量控制，對于粉末冶金熱技術的設備附件。這種技術在國內仍然是停留在科學實驗階段，不適用于實際的生產進行。因此，如何創建一個一體化的生產創新系統，擴大此技術的推廣范圍是生產粉末冶金的研究主題。進行粉末冶金的過程變換和數字設計，主要用于所有的操作動態、靜態問題分析，變形機械、相位變換器邏輯與電介質，以及研究機械尺寸，朝著多用途的方向發展。使用數字仿真與虛擬實現技術促進技術創新，優化參數，進行新產品開發和新設備開發。現行階段，西方發達國家在航空航天領域的關鍵粉末冶金的研制采用數字形式進行，我們在這一領域的研究落后于國外的發展。指定任務中的網絡技術，通信技術和傳感器信號處理技術不斷完善，互聯網以及內聯網的遠程控制技術，微型智能型傳感器，激光和遠紅外測量法技術和其他新技術，以上這些技術設備都可用于監測設備的狀況，進行設備的檢查測量，大大豐富了設備狀態的監測。其他的外部非線性信號處理法和多態性故障趨勢預測方法，能夠提高設備故障診斷的斷開精確度，有效保證設備運行的可靠性。研制現代粉末冶金，應在金屬和熱技術的改造為發展方向，調整控制機，實現過程控制的智能化；靈活地進行集中控制，提高爐氣穩定性，確保產品的整體一致性；使用IPC控制溫度，控制氣氛的運行控制，提高設備的智力水平進行智能化的改造；使用統計過程的（SPC）管理方法，創建數據庫，基于統計數據的數學模型進行數字控制，以及進行傳感器及微型裝置的使用數檢驗[3]。

3.2 設計信息化

裝備“信息化”發展，這一部分被稱為生產技術和信息技術的結合。根據研究和分析結果，國內粉末冶金設備信息化水平達到層次結構發展的新階段。未來粉末冶金熱工業設備信息化的趨勢必然建立在網絡，數字和虛擬生產方向的發展基礎之上。現代信息化設計，粉末冶金理論，優化和適應新一代熱工設備綜合信息中心粉末冶金熱工設施設備的全部信息，建立統一的數據標準化系統，建立數據中心，改進數字生產，提高進行高水平的設計和一體化的生產，融合互聯網技術，云技術的計算算法，大數據技術以及網絡建設等。使用信息技術實施研發設計生產的計算機化，進行數字和智能控制。使用ERP和EAM系統，通過信息系統建設保障設備的安全運輸，實時控制設備的運動，提升控制到一般水平；使用基于寬帶的先進網絡和視頻設備，對網絡設備故障自動診斷，批量管理監控設備故障，使用遠程網絡功能服務、遙控和服務支持技術，為客戶提供快速網絡設備，根據客戶產品進行監督，提供技術援助的工藝服務規格支持，為客戶提供粉末冶金設備生產和管理系統技術維護方案。

3.3 綠色發展

提高中國粉末冶金熱工設備競賽，在工藝設計、能源效率的必要性和尾氣的節能環保處理，及其他節能產品加工，促進“低排放量”的設備技術實施，提出基于無害環境的產品制作概念。

3.4 設備功能整合

將多通道粉末冶金工藝納入一個集成化裝置設備，這種多功能的集成能夠有效減少操作，對于再加熱，冷卻過程，減少能源消耗的節能效果是顯而易見的。高效節能網帶式除油、燒結、淬火等高效節能的網帶式多功能爐，將迅速脫脂、高溫燒結及高溫爐設備的多功能快速冷卻過程集成實現一體化。