浅析中国粉末冶金热工装备研究现状及发展趋势

粉末冶金定义：粉末冶金是指制取金属粉末或者用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。

粉末冶金装备定义：粉末冶金热工装备即用于实现粉体及其制品煅烧、还原、碳化、烧结、烧结后处理等工艺的加热、冷却或各种辅助作业设备。

国内粉末冶金装备产业的现状

据权威部门统计，我国硬质合金产量已占全世界总产量的近50%、稀土材料占据90%以上、人造金刚石粉80%左右，铁粉已逾1/3以上，这些都说明中国是世界上最大的粉末冶金生产国。国内粉末冶金行业的发展，印证着粉末冶金热工装备产业也在快速发展。

国内粉末冶金热工装备在技术全球化的新格局下，技术装备有了较大提升，整体技术能够满足国内粉末冶金行业的基本要求，正朝向国际先进水平迈进。但是，与发达国家相比仍存在较大差距。

1、综合技术差距较大：智能控制技术应用落后，装备制造信息化程度低。

2、产业化水平差距大：国外多运用智能机器人快速自动检测等先进手段，国内多为人工操作，检测设备落后，设备产业化水平较低。

3、创新能力差距大：国外主要体现在关键共性技术攻关的成果多，而国内多数采用简易的工艺改进，甚至仿造。

我国粉末冶金热工装备发展趋势

装备产能的大型化

装备产能的大型化是实现高效生产和效益最大化最直接的途径。目前世界上最大、最先进的粉末冶金热工装备的制造几乎都集中在西方发达国家。

针对装备产能大型化的难题，顶立科技研制开发了万吨级带式还原设备，该装备自动化程度高，钢带宽度达到1.5m，最大年产量可达12000t，且具有显著的节能效果。产品能耗及性能全面超过美国进口钢带炉，整体技术达到国际先进水平，申请专利4项，已在武汉钢铁集团等单位得到应用。

钢带炉式还原炉

控制手段的智能化

在现代化大生产的时代背景下，传统粉末冶金装备已无法适应。提高粉末冶金制品质量，关键取决于粉末冶金热工装备是否具备先进的智能化控制手段，具体而言即调控精准化、过程数字化及运行可靠化。

顶立科技在研制现代化粉末冶金热工装备的历程上，以“控制手段智能化”为发展方向：配置工控机，实现过程控制智能化；气体系统采用智能集中柔性控制，提高炉内气氛的稳定性，确保产品的整体一致性；利用IPC技术，实现温度调节、气氛控制等在线运行管理，提高装备的智能化水平；采用统计过程控制技术（SPC），建立参数的过程数学模型，基于统计学的参数控制，并利用传感器和微机对各参数进行精确监控。

全自动智能化十八管还原炉

顶立科技研制的全自动智能化十八管炉特点：

①全自动运行：选配全自动装舟、推舟、出料和倒舟机构，产品质量稳定。

②高效节能：采用十八管、上下双舟同时生产，提高生产效率，多区独立控温、新型热场结构设计，实现能量利用最大化。

③智能化控制：通过故障自诊断、智能决策、柔性控制，实现无人值守；通过远程与在线服务，快速响应，提高客户效益。

研制方向的绿色化

顶立科技攻克了大型粉末冶金设备均温性控制技术，通过合理设计温度补偿区域、加热器形状与分布，以及保温层模块化设计，并采用17区分区独立控温，成功地解决了大型设备控温难、温度均匀性偏差大等技术难题，设备加热区有效容积达到31.25m3，炉温均匀性高达±5℃。

加热元件结构示意图

设备功能的集成化

顶立科技研制的新型多功能压力烧结炉将产品的脱脂、真空烧结和气淬热处理工艺结合在一个炉体内完成，通过多功能集成，为客户节约了脱脂炉、真空烧结炉和气淬热处理炉的设备投资，客户只需投入本套新型设备，即可实现上述所有的工序，使客户在减少了大量设备投资费用的同时实现产品的高性能品质。

新型多功能压力烧结炉