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绿色智能铸造-绿色铸造

日期:2023-03-06    浏览次数:    

定义与特征

       绿色铸造是一种在保证铸件的功能、质量、成本的前提下,综合考虑环境、职业健康影响和资源效率的现代制造模式。通过开展技术创新及系统优化,使铸件在设计、制造、物流、使用、回收、拆解与再利用等全生命周期过程中,对环境影响最小,资源能源利用率最高,对人体健康与社会危害最小,并使企业经济效益与社会效益协调优化。
       其特征是以绿色智能化铸造工厂/数字化铸造车间为载体,以关键铸造环节绿色化为核心,以网络互联为支撑,以环境/职业健康影响最小为目标。
       结合铸造业生产与管理特色实施绿色铸造,可有效提高铸造产业水平,提高生产效率,提升产品质量,降低资源消耗,减小对环境的影响,对推动制造业转型升级具有重要意义。

实施原则

       遵循数字化、网络化、绿色智能化实施步骤,以智能、协同、绿色、安全发展为突破口,按照总体规划、分步实施、科技支撑、重点突破原则进行建设。

       从人、机、料、法、环、测等方面入手,重点关注设备、生产、管理、资源能源消耗、EHS(环境、健康、安全)、人员等维度资源的优化配置,以打通铸件生产与管理全部流程为着眼点,实现从铸件设计至销售,应用工业云、互联网、物联网等新技术和传统制造技术融合,构建线上、线下、虚实结合的集成制造系统,支撑铸造业绿色发展。

基本要求

1.总则

       绿色铸造应在保证产品功能、质量、开发周期、成本以及制造过程中环境影响和人的职业健康安全的前提下,引入产品全生命周期思想,优先选用“六绿”,即绿色设计、绿色工艺、绿色材料、绿色包装、绿色回收处理、绿色管理的技术和设备,满足基础设施、管理体系、资源与能源投入、产品、环境排放、绩效的综合要求。铸造绿色工厂总体示意如图-1所示。

2.管理要求

1)企业应设有绿色铸造管理机构,负责有关绿色制造的制度建设、实施、考核及奖励工作,建立目标责任制。

2)企业应建立绿色中长期发展规划方案、运维方针和目标,并确保其与组织的战略方向及所处的环境相一致。根据中长期规划制订年度经营计划、目标、指标和实施方案,指标应明确且可量化。

3)企业应传播绿色制造的概念和知识,定期为员工提供绿色制造相关知识的教育、培训,并对教育和培训的结果进行考评。

主要内容

1.绿色设计

       利用生态设计理论与工具,进行厂区、厂房、产品设计及其生命周期全过程绿色设计,充分考虑对资源/能源、环境和职工安全健康的影响。在满足产品的功能、质量、开发周期和成本的同时,优化各有关设计因素,使得厂区设计、厂房设计、产品设计及其制造过程对环境的总体影响、资源/能源消耗和对人体的职业健康安全影响减到最小。

图-1 铸造绿色工厂总体示意图

1)厂区设计。厂区设计坚持生态优先的原则,以体现重视工业发展和生态环境保护的协调均衡理念,注重可持续发展,如厂区设计应充分考虑节约能源、保护环境等。

2)厂房设计。厂房设计按照厂房集约化、原料无害化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化的评价原则来进行。厂房建筑按照节地、节材、节能、节水的原则进行设计和建设,利用虚拟仿真等信息技术,合理设计物流、人流及信息流,合理布局。

3)产品设计。按照产品的生命周期全过程绿色设计,系统考虑产品设计过程中资源消耗对环境的影响,构建产品全生命周期管理与评价(LCA)技术体系。

2.绿色工艺

       制造过程是产品生命周期全过程直接消耗资源/能源、产生环境污染排放物和造成职业健康与安全问题的主要环节之一,采用绿色制造方法与工艺、绿色标准与规范等基础共性技术,推广基础制造工艺绿色化、流程绿色化技术,提升通用设备产品能效、工业废弃物回收再制造与再资源化等生态效率水平。

1)绿色工艺技术。厂区、工厂及产品工艺优先考虑能源消耗小、环境污染小、职业健康危害小的工艺方案及路线,推进短流程、无废弃物制造,重点应用增材制造等短流程绿色节材工艺技术,如铸造砂型3D打印技术产业化应用、机械加工过程中研究高速干切基本机理和新型干切机床结构、选用环保清洁切削液配置技术等,以减少资源消耗。

2)绿色装备(成形、涂料、流涂、熔炼、除尘、砂处理、重载物流设备、抛丸、热处理、涂装等)。关键工序应用环保技术装备,建立环保技术装备清单,产品制造过程中优先采用绿色环保装备清单目录中装备,主要耗能设备实现三级计量管理。

3)绿色产品工艺。应用全流程绿色制造工艺,包含制造技术对标、方法策划、方案策划、绿色设计、虚拟检验、虚拟制造六大节点的模块,使产品符合工艺绿色化要求。

3.绿色材料

       厂区、厂房、铸件(产品)设计优先选用国家鼓励环保名录中的材料,采用各种替代物质和技术,减少不可再生资源和短缺资源的使用量;选用材料应遵循能源消耗少、废弃物少、噪声低、环境污染小、职业健康安全影响最小的原则。

4.绿色包装

       绿色包装按照“3R+1D”(Reduce减量化、Reuse回收重用、Recycle循环再生和Degradable可降解)原则,即低消耗、应用绿色包装材料、再利用、再循环和可降解、可回收、符合环保要求,减少环境污染。

5.绿色回收处理

       对铸件全生命周期内产生的废弃物(废旧设备、废弃材料、余热等)进行回收利用,推进资源再生利用产业规范化,提升资源化效率及其产业附加值。

1)设备再制造技术。机械装备(熔炼、砂处理等)的硬件改造和软件升级,符合从旧件到再制造产品的循环产业链要求,提高工业产品的再制造效率及其产业附加值。

2)固体废弃物处理再利用技术。应用热法再生等资源化技术和装备,推进深度资源化利用铸造废砂、粉尘等废弃物。

3)能源回收再利用技术。围绕制造过程中的能源消耗关键工序开展余热利用技术改造,如热处理炉、空压机余热回收技术改造。

6.绿色管理

       绿色管理是指把环境保护的理念融入公司的文化,以节约资源、减少污染和以人为本作为绿色管理的中心思想。按照“数字化网络化智能化”发展趋势,应用互联网+绿色铸造,提升设备智能化管理水平,解决生产过程中的环境影响、人员安全、职业健康、劳动强度等关键共性问题,结合ISO 14001、OHSAS 18001、GB/T 23331和清洁生产等管理体系要求,建立绿色制造标准和绿色数据中心,绿色化管理。

1)清洁生产。开展清洁生产,重点围绕铸造关键工序实施环境排放限值达标,从无组织排放到有组织排放,再进行综合治理。

2)以人为本。围绕铸造生产过程中的关键设备进行数字化智能化改造,实现安全数字化;重点改进造型、熔炼浇注、落砂、清理、涂装等关键工序,通过工艺流程优化和工序绿色化改造,减少重体力劳动。

3)符合绿色铸造工厂标准体系要求。聚焦铸造产业绿色发展需求,围绕绿色基础理论、运行模式、绿色产品、绿色工厂、绿色企业和绿色供应链6个方面的标准维度开展铸造绿色评价。

 评价要求

       绿色铸造评价方案包括综合基础设施、管理体系、能源与资源投入、产品、环境排放、绩效6个方面,按照资源与环境影响的程度和敏感性确定相应的评分标准及权重,按照行业或地方能够达到的先进水平确定综合评价标准和要求。

1.评价方式

       实施绿色铸造评价应查看报告文件、统计报表、原始记录,并根据实际情况开展相关人员的座谈,采用实地调查、抽样调查等方式收集评价证据,并确保证据的完整性和准确性。

2.综合评分计算方法

       采用各项指标加权评价的计算方法,根据各项指标的评价分值fi累加得出综合评价得分F:

式中,F为综合评价得分;n为评价指标总数;fi为第i项所占分值;Li为第i项评价所得权重。

3.综合评价等级

       综合评价等级判定水平见表9-1。

表9-1 综合评价等级判定水平

附录 模数计算

附表1 简单几何形状铸件的模数的计算公式

(续)

附表2 接头模数的计算公式

(续)

(续)

(续)

摘自现代铸铁技术 

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