冶金設備的工業設計分析

吳學磊

（南京工業大學藝術設計學院，江蘇 南京 211816）

在我國當下的工業發展中，由于長期大量的使用一些進口設備，因此就導致在冶金設備的研究以及設計方面經驗不足，以此無法形成設備的一些外觀知識產權。而我國又是全球制造業的大國，因此冶金設備成為十分重要的組成部分。因此，在未來的冶金設備的設計中，需要實現個性化的設計目標，以此推動我國工業行業的發展與進步。

1 冶金設備設計的工業設計

1.1 進行冶金設備設計質量控制的價值

在現階段的發展中，我國鋼鐵行業始終處于發展的階段當中，因此伴隨著工程項目數量不斷的提升，使得工程建設的范圍也得到了擴展，需要建設中有著越來越短的生產周期。在對市場進行調查后發現，一些小型的在生產加工的過程中，生產周期僅僅在十個月左右，因此為了可以盡快的加快生產工期，就使用了設計與施工相互交叉進展的方式，以此在這樣的工作形式下，就進一步的提升機械設備設計的難度。一般情況下，都會導致設計的時間周期被大大的縮短。當下，對于大多數的設計工作而言，都是伴隨著設計的進展而提供相關的資料，同時加上設計隊伍不斷地提升，使得工作人員的綜合素質存在著一定的差距，但是在這樣的市場環境中，始終面臨著人才稀缺的問題。因此，就需要在設計的過程中，可以重點考量設計的整體質量問題，以此避免之后投入使用存在著嚴重的不良問題。

1.2 冶金設備工業設計現狀

伴隨著我國鋼鐵行業的高速發展，使得我國冶金設備也進入到了全新的發展階段。在市場環境當中冶金設備不斷的推陳出新，使得冶金設備在數量與規模體量上得到了全面的提升。但是，我國在該領域的設計經驗和設計能力，始終相比較一些國外的企業有著嚴重的差異性，因此無法在一些重要領域當中，自主的設計出相關設備，進而導致在日后的冶金設備設計中，形成一定的設計理念斷層，這點需要受到我國工業發展的格外重視。

2 冶金設備現代化設計理念技術

伴隨著當下科學技術的發展，使得現代設計理論方法已經廣泛的應用到了各個領域當中。而對于冶金設備的設計工作而言，則需要工作人員可以掌握先進的信息技術，例如掌握CAD計算機輔助設計系統的操作技術，并結合起各種現代設計理論，使得在冶金設備的設計初期階段，就可以發揮出計算機軟件的先進性，使得設計方案有著較高的安全性與合理性。

2.1 計算機輔助設計技術

在使用這種計算機輔助設計技術的過程中，往往可以有效的幫助人們設計出產品或者工程。相比較一個成熟的冶金設備的設計方案，可以在應用計算機輔助設計技術的過程中，完成一體化的設計方式。計算機輔助設計軟件的應用下，推動了當下機械設計的發展，因此充分的利用這種CAD軟件，實現平面的設計圖紙，同時，還可以很好的基于UG，實現機械結構發當面的復雜曲面設計，讓不同的零部件，都可以在受力、磨損以及均衡的過程中，實現較強的合理化設計方案。這樣的機械構件在實際的使用過程中，可以極大的延長零部件的使用壽命，充分的降低威脅性。最后，這種計算機輔助設計技術的應用，也讓當下工業冶金設備的設計，呈現出標準化、模塊化的設計方式，有效的提升了設計的整體效率，進一步的提升了產品的安全性能。

2.2 有限元法技術

在當下冶金設備的設計中，采用有限元法的設計方式，是基于數字計算的方式，對設計對象進行初步的簡化處理，以此可以將其轉變成數量十分有限的單元構成，并完成相應的集合體。在這樣的設計過程中，便可以很好的對每一個單元體積進行計算分析。同時，還需要對每一個單元體進行平衡，以此取代原本的整體性分析，實現針對性的設計與分析。其次，這種有限元的設計方式，不僅可以很好的應用于各種較為復雜的工程結構力學分析，同時也可以對工程當中的模糊非線性問題進行分析。在當下的技術發展背景下，已經研發出了各種類型的有限元分析軟件。例如，在進行軋鋼機的設計中，其軋輥與軸承的結構與受力需要進行一定的合理設計，同時還需要在實際的使用過程中，可以充分的利用工程計算方法，將其一些彎曲變形的梁，進行針對性的處理。雖然這樣的計算方式，可以很好的對其危險截面的應力進行計算分析。但是，對于這種計算方法而言，始終無法確定軋機零部件的一些應力分布。但是，在出現有限元技術之后，可以很好的對其應力進行計算評估，以此提升設計的合理性。

3 優化冶金設備設計途徑

3.1 提升工業設計知識的宣講

在當下冶金設備領域當中，出于設備的種類多樣性、功能多樣性、成本造價高、使用周期長的特點，以此都成為研究的重要方向。在當下的實際冶金設備設計中，為了能夠實現高質量的設計制造，就需要在其設計的過程中，可以在設計理念當中，充分的考慮到設備的外觀、色彩、設置以及人機工程學方面的內容。

例如，在設計軋鋼機的過程中，過去僅僅對外形、力度、速率以及結構強度進行設計，往往無法很好的形成設備的科學合理分布和美化，這就是由于在實際的設計中，始終無法很好的對其軋鋼機進行全面的分析，以此導致設計中無法對其設備的操作合理性，以及工作人員在維護的過程中，滿足實際的需求。因此，就需要在當下的設計發展中，需要不斷的提升冶金設備設計工作人員的自身能力，突破我國傳統設計理念的問題，以此設計出美觀程度較高，同時協調性較強的冶金設備。同時，也需要在設計的過程中，可以基于人性化的方式進行設計，因此形成科學合理的設計空間。

另外，我國當下在大多數的工業設計教育的發展中，始終處于基礎的階段。特別是在高等院校的教學工作開展，僅僅經歷了幾十年的時間，相比較西方先進國家的發展進程有著較大的差距。在我國當下的工業行業的發展中，始終面臨著人才方面的不足，因此就使得對于大部分的工業設計人員，很大一部分都是沒有接受到專業性的培養，因此就導致在設計的過程中，無法很好的掌握較高的技能。另外在實際的教學工作開展中，也始終存在著一定的問題，以此導致很多設計工作缺乏相應的實踐活動來設計。在一些冶金設備的設計過程中，經常出現問題。因此為了能夠提升設計的效果，就要格外的重視起工業設計方面的宣傳，以此可以培養出更多工業設計人員，讓其設計的過程中，可以發揮出自身的設計能力，基于功能性與美觀程度出發，設計出更高品質的冶金設備，滿足當下市場對于設備的設計需求。

3.2 工業設計理念為基礎下的創新冶金設備設計

對于設備設計工作而言，是一種將科技與美學進行協調的設計方式，因此設備的美學與功能性設計形成了一個統一協調內容。在進行設計的過程中，需要針對一些老舊的設備，進行全面的設計角度分析與評估，這樣就可以提取一些設計的精華和優勢，以此創新出全新的設計方法，同時也是指導之后設計工作的重要方式。例如，在進行高速線材，或者進行吐絲機的設計中，就是一種對傳統使用的線材卷取機的替代方案。但是，伴隨著一些對于機械設備的使用需求不斷的提升，使得一些原本使用的一些卷取矯直機的構成上比較笨重，無法在實際的使用過程中，進行矯直輥的調節和更換。為了實現這樣的操作，往往需要對整個上機架蓋進行拆除。因此，就需要在這樣的機械設備基礎上，進行全面的優化和改進，使得在設計的使用過程中，可以很好的實現針對性的設計，充分的保障在設計的過程中，可以使用閉式機架的方式，同時配置安裝換輥的裝置，這樣就可以在投入到使用之后，可以十分方便的對矯直輥進行調節以及更換。

3.3 高品質與高美觀程度的冶金設備設計

在當下的冶金設備使用中，十分重視品牌與設備的創新能力。雖然對于市場環境而言，冶金設備的產量始終不高，同時設備在使用上的單一性較強，這樣就會使得生產的周期較長。因此，對于設計人員而言，就需要在設計的過程中，可以充分的利用各種先進的設計方式，有效的提升自身的高端產品生產能力，并對多種設備進行全面的優化與改善，因此在市場環境當中樹立起自身的品牌形象。

在這些年的設計過程中，已經在冶金設備的設計中得到了一定的證實，這樣美觀程度與質量性較高的設計可以實現。例如在某廠的板材矯直機的設計中，就已經得到了實踐驗證，因此由于其高質量的運行效果，得到了國家頒發的獎項。同時，在對于設計進行長年的完善與改進之后，現階段該機械設備的美觀程度、色彩等，都得到了全面的提升。因此，對于現階段工業化的冶金設備設計中，往往無法實現一蹴而就的設計方式，而是需要建立在傳統機械的基礎上，實現針對性的設計，這樣才可以保障在未來的使用中，可以應對各種環境和需求，最大程度上滿足加工的需求。

3.4 完善設計標準與設計規范

相比較一些其他領域的設備設計而言，進行冶金設別的設計中，始終存在著對冶金設備標準與規范不足的問題。對于不同的用戶而言，在進行設計的過程中，不同廠家進行的設計標準和規范不統一，因此就會導致在設計的使用過程中，無法對不同生產廠家的設備機組，進行統一化的設計與管理。雖然經過了一段時間的發展，但是由于在一些先進設備與技術的使用，使得始終無法為施工人員，制定出菜單式的服務。另外，在對冶金設備的設計方面，始終沒有一個具體的設計規范和標準，以此就導致冶金工廠的一些設別，在色彩、操作等方面面臨著一定的問題。例如，在對軋制設備的設計過程中，對其距離地面的高度設計中，始終存在著一定的問題。同時，在車間的設備設計中，由于色彩方面考慮不周，就會導致對一些色彩使用不當之后，對人體的視覺造成一定的干擾。

在當下的構建的軋鋼生產車間當中，往往需要使用大量的機械設備，同時占據著較大的生產面積，因此，對于不同的設備而言，往往需要基于功能性與美觀程度，進行科學合理的設計，進而充分的保障在設計的過程中，可以滿足使用人員的需求。另外，為了實現針對性的設計，還要保障在實際的設計中，可以很好的對一些同類型的設計進行比較分析，以此滿足當下設計的設計需求。另外，也要在設計中，針對一些特殊的環境，進行針對性的改造處理，讓整個設計流程，呈現出動態化的調整態勢。

4 總結

綜上所述，在未來的發展中，工業的冶金設備設計成為我國未來推動工業化發展的重要途徑。因此，在進行冶金設備的設計中，一方面大力宣傳設計教育，同時還要集合起設計的經驗和方法，讓人們可以很好的滿足當下的使用需求。