我國廢鋼加工裝備發展現狀與展望

李明波，孫宜華，李德容，陶義軍

（1.湖北力帝機床股份有限公司，湖北宜昌443001；

2.三峽大學材料與化工學院，湖北宜昌443002）

我國廢鋼加工裝備發展現狀與展望

李明波1，孫宜華2，李德容1，陶義軍1

（1.湖北力帝機床股份有限公司，湖北宜昌443001；

2.三峽大學材料與化工學院，湖北宜昌443002）

以綠色經濟和循環經濟的重大需求為背景，系統闡述了廢鋼加工裝備的現狀與發展，詳細介紹了廢鋼加工裝備的種類與用途，分析并總結了廢鋼加工裝備的應用現狀，指出了廢鋼加工裝備以及廢鋼加工行業的發展方向。

廢鋼加工裝備；循環利用；前景展望

21世紀以來，綠色經濟已成為全球可持續發展領域的新趨勢。世界各國紛紛制定綠色經濟發展戰略，加快綠色轉型步伐，力圖在促進經濟增長、加大環境保護、保障社會公平的同時，努力推動實現一個節能環保、綠色低碳、社會包容的可持續未來[1]。自1996年以來中國開始實施可持續發展戰略，在制造技術領域推廣綠色設計、節能環保新工藝、工業產品綠色拆解與回收再制造，促進了工業生產和產品使用中的節能降耗[1]。循環經濟和資源綜合利用已成為了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020）》確定的重點領域和優先主題。

高水平鋼鐵工業既表現在鋼鐵產品質量和生產技術層次要達到國際先進，又表現在能耗、物耗要處于一個較低水平。而要實現這個目標，就要提高鋼鐵冶煉過程中廢鋼在煉鋼原料中所占的比率，并不斷提升優質、精選廢鋼的供應量。理由在于：（1）廢鋼鐵即是一種載能資源，又是一種環保資源。（2）廢鋼鐵是實現鋼鐵工業低成本、穩定發展的保障之一。（3）廢鋼鐵是提升鋼鐵產品質量的優質原料。由于我國鐵礦石儲量有限、資源貧乏，為保證鋼鐵工業可持續發展，有計劃利用原生資源，大力發展再生資源，顯得尤為重要。其中，發展高質量、大規模的廢鋼再利用加工產業就成為促進鋼鐵工業實現可持續發展的有效途徑之一。

2014年我國汽車產銷量連續6年蟬聯全球第一，產銷量雙雙超過2 300萬輛，汽車保有量達到1.54億輛[2]。目前，保守統計報廢汽車數量每年應在500萬輛以上，這樣從報廢汽車中可利用的再生資源量將達到900萬t/a。較好地利用這一資源不僅可以節約大量原生資源，還可以減少經濟發展對環境帶來的巨大威脅。因此，實施“城市礦產”工程成為實現循環經濟的重要組成部分。然而，如何更好地利用廢鋼資源、報廢汽車資源等就成為擺在人們面前的一個重大課題。

我國現階段廢舊金屬循環利用還存在粗放、分散、低效率、低水平等問題，與綠色經濟發展戰略極其不相適應。雖然工信部發布的《廢鋼鐵加工行業準入條件》和《管理辦法》有力推進了廢鋼鐵行業規范化、工廠化、產品化發展的進程，然而，通過建立示范基地和加工配送中心實現廢舊金屬再利用處理的規模化、國際化、信息化、智能化以及綠色化，還需要廢舊金屬再利用行業密切跟蹤國際先進水平，大力提升我國廢舊金屬再利用技術和裝備水平。例如：要實現廢棄物中金屬與非金屬、黑色金屬與有色金屬、有色金屬之間的智能分選，我國還缺少關鍵成套技術和集成裝備[2]。因此，必須通過解決廢金屬加工工藝和裝備中的關鍵技術問題，提升廢金屬再利用處理水平。在工藝、技術、裝備以及質量規范上，確立我國在廢金屬處理技術和裝備領域的自主知識產權和地位。

1 廢鋼加工裝備的發展與現狀

傳統廢鋼加工工藝以落錘爆破、氧氣切割為主，不僅存在較為嚴重的粉塵污染、噪聲污染，而且耗能大、金屬損耗大。我國廢鋼加工裝備起步較晚，大約歷經了3個10年的跨步發展。從20世紀80—90年代，國產廢鋼打包機投入市場，將廢鋼打包加工成壓料塊，合蓋鎖緊式打包機是當時我國使用的主要機型（見圖1）；20世紀90年代初，鱷魚式剪斷機和門式剪斷機進入市場，至此市場上有了剪切料（見圖2）；2001年以來，國內首條PSX-6080廢鋼破碎生產線在廣東番禺投產（見圖3），標志著國內市場上開始使用破碎機加工廢鋼，成品破碎廢鋼成為鋼鐵企業青睞的精料，市場對破碎精料的需求逐年加大，對破碎機的需求也逐年增大。

圖1 廢鋼打包機

圖2 鱷魚式剪斷機

圖3 廢鋼破碎生產線

金屬液壓打包機是將金屬輕薄料擠壓成致密包塊的廢鋼加工設備，提高廢鋼堆比重，解決運輸和冶煉投料問題。打包機主要有二向擠壓型（合蓋式）（見圖4）與三向擠壓型（見圖5）兩大類。合蓋式打包機是我國主流使用產品，其結構簡單，經濟適用，一般600 t以下打包機選擇合蓋式；三向擠壓型打包機自動化程度高、生產效率高、包塊密度大，可直接將鋼屑或鋼花等松散廢料擠壓成2.5～3.2 kg/cm3的致密包塊，特別適合鋼廠的廢卷材、廢線材直接打包回爐。

圖4 合蓋式二向擠壓打包機

圖5 三向擠壓型打包機

針對金屬屑狀廢料，Y83系列金屬屑壓塊機（見圖6）可將金屬加工切屑，如：鋼屑、鑄鐵屑、銅屑、鋁屑等，在常溫下壓制成?90～?145 mm的高密度圓形包塊，特別適合鑄造廠、鋼鐵廠對冶煉爐料的要求，是一種高效率的金屬回收設備。

圖6 金屬屑壓塊機

廢鋼剪斷機主要有鱷魚式剪斷機和門式剪斷機。鱷魚式剪斷機適用于剪斷中小型長條廢鋼，剪切力一般在350 t以下。對入爐料預壓不夠，安全性不如門式剪，一般適合中小型回收站使用。雙刃鱷魚式剪斷機（見圖7）由兩付刀刃同時剪斷廢鋼，并有壓制包塊的功能。其主要加工對象是容腔狀廢鋼的剪斷與壓包，如廢油桶、廢舊汽車駕駛室等。

圖7 雙刃鱷魚剪斷機

門式廢鋼剪斷機為中大型廢鋼加工設備（見圖8），一般剪切力在500 t以上，由電液驅動，技術先進，生產效率高，適用于廢鋼加工量大的廢鋼加工中心。門式廢鋼剪斷機除了剪切功能外兼有擠壓功能，不僅可以剪斷重型廢鋼，還可以將不規則的中小型廢鋼在料箱中擠壓后再行剪斷。廢鋼表面銹蝕層等有害物質經擠壓剪斷可部分剝落，若再配以分選、除塵等裝備，廢鋼的純凈度可進一步得到提高。門式廢鋼剪斷機因其自動化程度高、生產效率高、安全性高、人力成本低等優勢，將最終取代鱷魚式剪斷機成為市場的主流。

圖8 大型門式剪斷機

當前最為理想和先進的廢鋼加工處理設備當屬廢鋼破碎生產線（見圖9）。其工作原理是在高速、大扭矩電機的連續驅動下，破碎機轉子上的錘頭輪流擊打進入容腔內的廢鋼，在強大的沖擊力作用下，廢鋼被撕裂和擠壓成一定規格的破碎鋼，再經分選設備處理，可得到純凈度較高的優質破碎鋼[3]。廢鋼破碎線以其獨特的功能受到廢鋼加工行業的青睞，已成為廢鋼加工配送中心的必選設備之一。

圖9 廢鋼破碎生產線生產工藝流程

在以上廢鋼加工設備的標準化方面，目前已制定出相關行業標準或國家標準，如《鱷魚式剪斷機》行業標準、《金屬液壓打包機》國家標準、《廢鋼破碎生產線》國家標準、《重型液壓廢金屬打包機》行業標準等。然而，隨著精料入爐和廢鋼產品化的發展，對廢鋼爐料的需求不斷提升到要求其成為不同規格品種的廢鋼產品。這就需要對廢鋼產品進行分類管理和分級銷售，解決好廢鋼產品的流程和使用需求問題。因此，廢鋼加工設備行業不僅要在行業內統一設備標準（如：機器型號、生產效率、能耗比等），而且要形成統一規范的廢鋼加工產品的行業標準或國家標準，已滿足對廢鋼利用的不同需求和提升廢鋼的供應水平。

隨著廢鋼加工行業向專業化、規模化、工廠化發展，一些廢鋼加工輔助配套設備也越來越受到重視。廢鋼加工輔助配套上游設備包括：安全環保檢測設備、報廢汽車拆解設備、撕包機、預破碎機、打捆機、低密度打包機、固定式或移動式抓鋼機（見圖10）、集裝箱式內部運輸機等；廢鋼加工輔助配套功能設備包括：除塵降噪設備、自潔水循環設備等；廢鋼加工輔助配套下游設備包括：各類運輸機、分選設備、廢鋼加工垃圾處理設備等。廢鋼加工設備的集成應用將是廢鋼加工行業的必然選擇。

圖10 移動式和固定式抓鋼機

我國廢鋼加工行業經過近40年發展，尤其是近10年來在我國政府主導和支持下廢鋼加工配送中心興起與發展迅速。廢鋼加工配送中心正向專業化、規模化、機械化、現代化的大型廢鋼配送中心發展。目前，配送能力達20～100萬t/a的大型廢鋼配送中心已建成140個左右，加工處理技術和裝備水平都有一定程度提高。主要表現在以下方面[4]。

（1）廢鋼加工行業裝備水平提高。大型廢鋼加工配送中心普遍擁有國際或國內先進裝備，包括技術含量高的剪切機、打包機、破碎機等廢鋼加工裝備，以及抓鋼、裝卸、防輻射、環保等輔助設備。

（2）廢鋼加工處理技術及廢鋼產品質量有所提高。廢鋼加工過程中凈化處理程度提高，優質廢鋼占比逐步增加，促進“精料入爐”。

（3）廢鋼加工過程中二次污染防治得到較為普遍的重視與控制，廢有色、廢橡膠、廢塑料、廢纖維、廢渣土等夾雜物得到進一步的綜合利用和無害化處理。

2 廢鋼加工裝備未來發展方向

目前，新型的廢鋼加工配送企業的加工技術、加工裝備水平已比較先進，配套相對完善，廢鋼凈化處理效果以及管理水平都得到了較大提高，尤其是中國廢鋼協會授牌的廢鋼加工配送中心，裝備水平大都實現了門類較為齊全的機械化和規模化[4]。但是，在整個廢鋼供應環節中配送中心還未占主導地位，傳統廢鋼加工企業還存在技術落后、設備落后等問題，廢鋼產品質量普遍較低，不能滿足“精料入爐”的要求與標準，急需對技術裝備進行投資改造。有理由相信，廢鋼加工配送中心的發展壯大將有力促進廢鋼加工裝備技術水平的提高，同時，高新技術廢鋼加工裝備的不斷開發創新，又會對廢鋼加工配送中心的發展起到強有力的科技支撐作用。精品煉鋼爐料的需求將會促進各類廢鋼加工設備的技術進步與發展，而先進廢鋼加工裝備生產出來的優質廢鋼，又將有力地促進鋼鐵工業的發展[4]。

隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，人們所使用的機器設備、汽車、家用電器等數量日益急增，更新周期短，來自社會的回收廢鋼鐵比重不斷加大。然而，社會回收廢鋼鐵成分復雜，有色金屬、非金屬以及垃圾等混雜物較多，對先進廢鋼處理設備的開發提出了新的要求[4]。為此，在加快推進廢鋼加工配送中心的同時，加快廢鋼加工裝備的創新與研發，提升廢鋼加工裝備的科技水平，尤其是針對報廢汽車和報廢家電大量增加的現實需求，應盡快推動該類回收裝備的研發與推廣，以適應我國廢鋼加工配送體系建設，適應國家推廣的“城市礦產”工程建設[4]。

提高廢鋼加工行業裝備水平，需要裝備制造企業站在行業制高點，不斷進行科技創新，滿足行業發展的長期需求，實現行業產業鏈的延伸[2]。將廢鋼加工行業裝備逐步延伸并過渡到廢金屬加工處理、有色金屬分選處理（見圖11）、報廢汽車回收拆解加工分類處理（見圖12）、報廢家電回收拆解加工分類處理、尾料垃圾分選處理以及環保除塵凈化處理等領域上來，實現廢鋼加工行業的產業升級與跨越，將成為落在廢鋼加工裝備制造企業肩上的重任。

圖11 有色金屬分選系統

圖12 報廢汽車拆解工藝設備示意圖

當前廢鋼加工裝備的技術開發與推廣的重點可歸納為4個方面。

（1）廢鋼加工裝備的大型化，如：打包機從手動向自動化、高密度小包塊向低密度大包塊打包機發展，小型鱷魚式剪斷機向重型門式剪斷機發展等；

（2）廢鋼加工裝備產能效率和技術等級的提高，如：在同等功率條件下提高剪斷機單位時間剪切次數，縮短打包機工作循環時間等；

（3）廢鋼加工生產過程中環保與節能技術裝備的開發應用，如：廢鋼破碎線中大馬力機型應向除塵降噪、自潔水循環等方向發展，以及破碎料堆比重的提高，有色分選、垃圾處理等新功能的實現等。

（4）提高廢鋼加工裝備自動化水平，實現智能控制。實現廢鋼加工裝備的智能控制不僅可以使工人從繁重的體力勞動和惡劣的工作環境中解放出來，而且可以提高生產效率、優化資源配置、提高產品質量等級、節能降耗。廢鋼加工裝備自動化水平的提高已成為廢鋼破碎生產線、有色金屬分選、汽車拆解、白色家電回收等技術領域的迫切需要。

圖13 報廢汽車車身破碎分選與廢鋼加工一體化成套設備

（5）廢鋼加工裝備向報廢汽車拆解、有色金屬分選等產業延伸，實現廢鋼加工行業的跨越式發展。開發滿足市場需求的自動化程度高、智能分選識別、節能高效的報廢汽車綠色深度拆解系統，如：報廢汽車車身破碎分選與廢鋼加工一體化成套設備（見圖13）、集成車身大型連續化破碎分離和車用材料識別技術等。

3 結語

在綠色低碳經濟時代日益真切地來到我們身邊之際，廢鋼鐵在鋼鐵生產中的重要性更為凸顯。提高鋼鐵冶煉過程中的廢鋼占比，不僅可以減少對原生資源的開發，保護環境，減少碳排放以及節能降耗等，也實現了鋼鐵生產企業、廢鋼加工企業以及裝備制造企業的共贏。廢鋼鐵產業已迎來了進一步發展的絕好時期，通過對廢鋼加工裝備的大型化、智能化、集成化等科技進步與創新，以及從廢鋼加工處理到報廢汽車拆解綜合利用、有色金屬分選和再生資源綜合利用領域等的拓展，將引領中國廢鋼鐵產業走向更為輝煌的未來。

[1]中國科學院可持續發展戰略研究組.2012中國可持續發展戰略報告[M].北京:科學出版社，2012.

[2]覃林盛.科技創新:為廢鋼加工產業的發展提速[J].資源再生，2013(6):45-47.

[3]張建國，劉維廣，尹海元.先進的廢鋼加工設備——廢鋼破碎生產線[J].冶金設備，2011，192(6):66-68.

[4]覃林盛.應廢鋼加工配送體系建設加快廢鋼裝備研發應用[J].資源再生，2011(5):32-36.

Development and prospect on scrap processing equipment in China

LI Mingbo1,SUN Yihua2LI Derong1,TAO Yijun1
（1.Hubei LiDi Machine Tool Co.,LTD.，Yichang 443001，China；2.College of Materials and Chemical Engineering，China Three Gorges University,Yichang 443002,China）

Taking the major requirements of green economy and circular economy as the background,the development and current situation of the scrap steel processing equipment was explained systematically,the kinds and application was introduced in detail,the present situation of the equipment application is analyzed and summarized.At last,the development direction of the scrap processing equipment as well as scrap steel processing industry was pointed out.

scrap processing equipment;recyling and utilization;prospect

X757

A

1674-0912（2015）07-0032-05

2015－06－02）

李明波（1968-），男，湖北宜昌人，材料工程研究生，高級工程師，總經理，長期從事環保機械的研究、開發與生產管理工作，獲省、市科技獎勵11項，獲省級重大科技成果2項，獲授權發明專利2項，實用型專利2項，發表學術論文4篇。