圆锯片基体淬火热处理过程清洁生产综合评价方法研究及应用

作     者：井国超 

作者单位：青岛大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白硕玮

授予年度：2023年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：圆锯片基体 淬火热处理 清洁生产 综合评价 生产过程优化 

摘      要：圆锯片是石材、木材、有色金属、建筑型材及钢铁棒料等材料切割加工行业的主要工具。淬火热处理作为锯片制造企业最重要的生产工艺环节,不仅对锯片产品的综合质量和使用性能起到关键性作用,还对企业的经济效益和环境友好性具有重要影响。清洁生产是一种兼顾经济效益、环境效益、产品质量、生产技术水平以及职业健康安全的现代制造企业生产模式。开展圆锯片基体淬火热处理过程清洁生产综合评价,对制锯行业实现可持续发展具有重要意义。清洁生产综合评价是科学合理制定清洁生产策略的基础和前提。本文以圆锯片基体淬火热处理过程清洁生产综合评价方法研究为主线,对评价指标体系、指标分级评定准则、指标赋权算法、综合评价算法等关键问题进行系统研究。与此同时,开发了综合评价程序,并将评价方法应用于实际工程问题。基于对评价结果的分析,针对评价对象提出了优化提升策略,改善了案例企业的圆锯片基体淬火热处理过程清洁生产水平。本研究为制锯企业基于清洁生产综合评价结果制定清洁生产策略、优化工艺技术及装备,提供了理论依据和方法指导。面向圆锯片基体淬火热处理过程,首先提出了评价指标体系的构建原则,并通过生产过程分析、文献调查统计、专家咨询的方式初步选取了40个评价指标。采用调查问卷方式获取初选指标的相对重要程度,并基于决策实验室分析法(Decision-making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)对初选指标进行了分析与筛选,从而构建了圆锯片基体淬火热处理过程清洁生产综合评价指标体系。并且详细阐述了各二级指标的试验、采集、计算、评估流程。构建了基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和熵权法线性加权的赋权算法模型,以及基于模糊综合评价(Fuzzy Comperhsnevie Assessment,FCA)的清洁生产等级评判算法模型。为了帮助制锯企业便捷、快速的开展圆锯片基体热处理过程清洁生产水平等级的评价计算,促进清洁生产综合评价在制锯行业的推广,基于MATLAB GUI工具开发了圆锯片基体热处理过程清洁生产综合评价程序,包括指评价标准维护、评价权重维护、隶属度计算、评价等级评定等功能模块。以提升中小规格圆锯片基体淬火热处理工艺及生产线的清洁生产水平为目标,本研究针对山东省内某制锯企业的GPY 590×50×3.6-36规格的金刚石圆锯片基体生产线开展了清洁生产评价。构建全部指标之间的对比矩阵,实现了基于AHP的指标赋权计算;对10个淬火热处理生产过程评价指标数据进行采集,实现了基于熵权法的指标赋权计算。融合两种方法的计算结果确定了评价指标的最终权重值。采集了案例企业圆锯片基体淬火热处理生产线的评价指标数据,结合评价指标分级评价标准,计算出该生产线清洁生产水平对各等级水平(V,V,V)的隶属度分别为0.0212,0.4213,0.5575。基于最大隶属度原则确定该生产线的清洁生产水平为“三级水平。对清洁生产评价结果进行权重分析、隶属度分析以及敏感性分析,确定了重点优化指标为C(安全隐患数目)、C(可吸入无机物)、C(事故当量),提出了面向案例企业该圆锯片基体淬火热处理生产线的优化提升策略,包括设计非接触式无油压淬淬火工艺、提高加热设备保温性以及加强车间安全生产管理。在此基础上,提出了一种基于“固体接触-流体换热的非接触式淬火工艺,并设计了圆锯片基体新型淬火热处理加热设备及生产线,制定了淬火热处理车间加强安全管理、规范生产操作的具体措施。对企业改进后的淬火热处理生产线进行清洁生产评价,该生产线对各等级(V,V,V)的隶属度分别为0.5272,0.3172,0.1556,达到了清洁生产“一级水平。评价结果验证了所提出优化改进策略的科学性和实施的有效性。