吴思远

摘 要：冶金工程设计对促进冶金工业的可持续发展具有特殊的重要作用。中国已经具备了现代大型钢铁厂的流程设计、工艺设计、设备设计以及系统集成能力，创建并应用动态-精准设计体系，建立了现代冶金厂工程设计理念、理论和设计方法，设计建设了具有国际先进水平的新一代可循环钢铁厂，在流程高效化、生产集约化、装备大型化等 方面取得显著成效。与此同时，冶金关键单元技术和工程化集成技术得到重点突破，在关键、共性、重大技术领域取 得一系列科技成果，对冶金工程设计的理论与实践提供了有效支撑。未来中国冶金工程设计应以冶金流程工程学和动态-精准设计理论与方法为核心，构建冶金工程设计创新理念、理论及设计方法的完整体系。

关键词：冶金流程；工程设计；设计理论；设计方法；技术创新

前言：中国冶金工程设计体系在20 世纪50 年代由前苏联引入，长期以来基本沿用前苏联的设计理论和设计方法。20 世纪80 年代以后，随着宝钢工程的设计建设，中国冶金工程设计又相继引入了日本和欧洲的设计方法，但仍属传统的“静态-分割”设计方法，即静态的半经验、半理论的设计方法。进入21 世纪以后，中国著名冶金学家殷瑞钰院士创立了冶金流程工程学[1]，继而结合新一代钢铁制造流程的系统研究和首钢京唐钢铁厂工程的设计建设，提出了基于动态-精准设计体系的新一代冶金工程设计理论和方法。中国冶金工程设计经历了近60 年的发展，目前正在形成以冶金流程工程学、冶金流程集成理论与方法、工程哲学[6]等理论为基础的具有一定国际影响的学科体系。

1、冶金工程設计发展现状

1.1冶金工程设计总体进展

进入21 世纪以后，在中国冶金工艺技术装备大型化、现代化的同时，冶金流程工程理论研究也取得重大突破。在冶金制造流程结构优化研究和多项冶金领域关键、共性、重大技术研究成果的基础上，创建了以整个钢铁制造全流程中物质流、能量流和信息流实现“动态-有序”、“高效-协同”、“连续-紧凑”运行为核心的冶金流程工程学。冶金流程工程学和冶金流程集成理论与方法已作为现代冶金工程设计学科的重要理论基础，成为指导和构建冶金厂流程设计、总图布置、工艺装备选择、流程结构优化的核心思想体系。

目前，中国冶金工程设计已经具备了现代大型钢铁厂的流程设计、工艺设计、设备设计以及系统集成能力。然而中国钢铁工业正在经历从单纯追求数量到主要追求市场竞争力的过程，围绕工艺流程创新、产品开发、节能降耗、环境保护等领域提出的设计要求越来越高，同时海外市场与国外大型设计公司的竞争日趋激烈，继续沿用传统的设计理念、理论和方法难以满足钢铁产业结构调整升级的需求，也难以在国际竞争中占有相对优势，这就需要从更高、更广阔的视野以及工程本质的研究上提出新的设计理论，从而提升整个行业的设计水平。

1.2冶金工程设计发展特征

1.2.1冶金工程设计的理论创新

基于冶金流程工程学、工程哲学等理论，冶金工程设计建立了新的工程理念和技术理念。设计是工程的原工程，工程设计是工程建设的灵魂，是对项目建设进行全过程的详细策划和表述项目建设意图的过程，是科学技术转化为生产力的关键环节，是体现技术和经济双重科学性的关键要素，是实现项目建设目标的决定性环节。

没有现代化的设计，就没有现代化的建设。科学合理的工程设计，对加快工程项目的建设速度、提高工程建设质量、节约建设投资、保证项目顺利投产并取得较好的经济效益、社会效益和环境效益具有快定性作用。钢铁厂的竞争和创新表象上体现在产品和市场，其根源却来自于设计理念、设计过程和制造过程，工程设计正在成为市场竞争的始点，设计的竞争和创新关键在于工程复杂系统的多目标群优化。

1.2.2工程设计方法的创新

应用动态-精准设计理论、方法和先进设计手段，采用三维动态计算机辅助设计、模拟仿真技术、计划网络控制技术和有限元计算分析软件等现代设计方法，提高工程设计动态-精准设计程度。时间管理对制造流程中多因子“物质流”运行的紧凑-连续性具有决定性的影响，在钢铁制造流程中，各工序、装置运行过程在时间上的协调至关重要。时间在钢铁制造流程中的表现形式是以时间点、时间域、时间位、时间序、时间节奏、时间周期等形式表现出来。

解析时间的表现形式，要建立有效的钢铁厂信息调控系统。时间在钢铁制造流程中具有既是自变量又是目标函数的两重性，研究钢铁制造流程整体运行的本质和运行规律，使钢铁制造流程中物质流、能量流、信息流实现协同优化，使其“层流”运行，减少“紊流”运行状态，从而提高钢铁制造流程的运行效率。

2、冶金工程设计发展展望

2.1冶金工程设计发展思路

未来一个时期，提高中国冶金工程设计创新能力的总体战略思路应当是：以冶金流程工程学和动态-精准设计理论和方法为核心，构建中国冶金工程设计创新理念、理论及设计方法的完整体系。重视顶层设计和需求引导，结合中国新建或改建的钢铁厂工程建设项目，以实施冶金工程设计创新理念、理论及设计方法工程化技术集成创新为载体，结合钢铁制造过程的动态运行，完善新一代钢铁制造流程，全面提升中国冶金工程设计创新能力，以此带动中国钢铁制造流程实现全面转型，转变中国钢铁行业经济发展增长方式，提高中国钢铁企业的市场竞争力和可持续发展能力。

2.2冶金工程设计发展目标

今后一个时期，应着力建立和完善现代钢铁厂的“3 个功能”，现代钢铁厂的设计目标不应局限于单一的钢铁制造功能，更应具有多重目标的属性，即：满足市场需求，提高企业核心竞争力和可持续发展能力，建设资源节约型、环境友好型钢铁厂，大力发展循环经济，实现与社会和生态环境的和谐发展。

建立新一代钢铁厂工程设计建设的基本目标是：建立高效率、低成本、稳定生产洁净钢的生产体系；高效率、低排放的能源转换体系和余热余能回收利用系统以及大宗社会废弃物的处理-消纳-再资源化系统。

3、结论

冶金工程设计是将冶金科学技术转化为生产力的关键环节，是体现技术和经济双重科学性的关键要素，是实现冶金工程建设目标的决定性环节，直接影响钢铁制造流程的竞争力和可持续发展，具有特殊的重要性。

参考文献

[ 1 ] 殷瑞钰.冶金流程工程学（第2 版）[M].北京：冶金工业出版社，2009.

[ 2 ] 殷瑞钰，汪应洛，李伯聪.工程演化论[M].北京：高等教育出版社，2011.

[ 3 ] 殷瑞钰.高效率、低成本洁净钢“制造平台”集成技术及其运行[J].钢铁，2012，47（1）：1.

[ 4 ]殷瑞钰.关于新一代钢铁制造流程的命题[J].上海金属，2006，28（4）：1.

[ 5 ] 殷瑞钰.冶金流程集成理论与方法[M].北京：冶金工业出版社，2013.

[ 6 ] 殷瑞钰，汪应洛，李伯聪.工程哲学[M].北京：高等教育出版社，2007.

（作者单位：辽宁科技学院）