港口廢鋼作業及加工處理探討

林星銘，唐洲

（中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海 200032）

0 引言

鋼鐵企業生產原料來源主要有兩個：一是鐵礦石，二是廢鋼，前者是不可再生的自然資源，后者是可回收的再生資源。同采用鐵礦石相比，用廢鋼直接煉鋼可節約能源60%，減少廢物排放80%。近年來隨著鐵礦石價格不斷攀高、環境污染日趨嚴重及節能減排日益嚴控，我國鋼鐵企業對廢鋼的需求量越來越大，已成為世界上廢鋼進口主要國家之一。

目前我國廢鋼進口主要來自美國、澳大利亞、日本和歐盟等國家和地區，通過海輪運輸至國內沿海港口進行接卸和堆存后，再通過公路（鐵路）轉運至鋼鐵企業進行加工處理。由于廢鋼種類多，外形“蓬松”，規格“散亂”，港口起重機起升機構采用鋼絲繩與吊具連接方式進行作業效率較低，因此提高作業效率對于港口運營非常有意義。同時隨著我國對廢鋼需求量的不斷增加，政府鼓勵廢鋼行業要實現廢鋼加工的工廠化、產品化，在全國布點推廣建設廢鋼加工配送中心，實現從單一的廢鋼堆料場到現代化廢鋼加工工廠的轉變[1]。港口作為物流鏈的重要一環，具有便捷的集疏運條件，將廢鋼加工處理功能從鋼鐵企業料場前移至港口，在港口配套建設廢鋼加工配送中心，開展廢鋼加工處理，與港口作業相結合，構成廢鋼全過程處理，不但可延伸港口服務功能，而且可進一步提高廢鋼運輸和作業效率，對于廢鋼行業發展具有積極意義。

本文對港口廢鋼作業及加工處理進行探討，提出港口提高廢鋼作業效率方式和開展廢鋼加工處理具體功能及布局，使港口能更好地為廢鋼提供全流程配送服務，為港口廢鋼碼頭和加工處理中心的建設提供參考和借鑒。

1 港口廢鋼作業

港口廢鋼作業主要環節為廢鋼卸船和堆場作業，這兩個環節將直接影響廢鋼作業效率和堆存容量，因此優化這兩個作業環節具有積極意義。

1.1 廢鋼卸船作業

目前港口廢鋼卸船主要采用四連桿門座起重機，起重量16～25 t，根據廢鋼不同特性配置相應吊具（包括電動液壓抓斗、貝殼抓斗、電磁吸盤等）。門座起重通過鋼絲繩與吊具連接，進行起升動作，電控信號線通過與鋼絲繩“相依”接入吊具，實現對吊具的開閉控制。由于鋼絲繩為柔性體，作業時吊具對廢鋼無下壓力，因此對積壓密實的廢鋼抓取效果差；另外若門座起重機作業時回轉速度過大時，將使吊具晃動較大，因此需控制回轉速度，以保證吊具平穩停放在所需工作位，從而也降低了作業效率。由于電控信號線與鋼絲繩“相依”，作業過程中容易出現電控信號線被廢鋼和海輪艙口割破，在作業過程中需“小心謹慎”，也影響了作業效率發揮。

針對這些情況，剛性單臂架門座起重機[2]（見圖1所示）應用于廢鋼卸船具有明顯優勢。剛性單臂架門座起重機與常規四連桿門座起重機主要區別在于臂架結構、動力系統和司機室布置，而回轉平臺及行走機構等布置基本相同。

圖1 剛性單臂架門座起重機Fig.1 Portalcranew ith rigid single jib

1）臂架結構：剛性單臂架門座起重機的臂架結構由動臂和斗桿組成，斗桿和動臂間以及動臂和回轉平臺間均設置轉動鉸，通過油缸實現大幅度的擺動作業。吊具懸掛在斗桿下方，與斗桿剛性連接，作業時吊具不但可對廢鋼產生下壓力，使吊具盡可能“切入”廢鋼內部，抓取更多廢鋼，而且回轉速度可以提高，吊具不會產生晃動，因此大大提高了作業效率。另外電控信號線通過剛性臂架通至吊具，可避免作業時被廢鋼和海輪艙口割破，作業安全性得到了極大提高。

2） 動力系統：臂架結構和吊具通過液壓驅動，吊具過載能力強，機構運轉平穩，提高了司機操作舒適感。

3）司機室布置：四連桿門座起重機司機室一般布置位置比較靠后，不突出碼頭前沿線，因而在作業過程中司機無法清楚地看到船艙內部情況，影響了作業效率。而剛性單臂架門座起重機司機室布置位置非常靠前，作業過程中司機可以清楚地看到船艙內部情況，對作業十分有利。

目前剛性單臂架門座起重機生產廠家主要有歐洲的E-CRANE和Mulitdocker，國內港機制造商還沒有該系列產品，因此若國內廢鋼卸船碼頭采用此設備需進口，則整機購置價高，限制了其在國內的推廣和使用。而隨著國內廢鋼碼頭專業化的進一步提升和該機國產化進程的逐步推進，該機在國內將有非常好的應用前景。

1.2 廢鋼堆場作業

目前廢鋼堆場作業主要采用裝載機和軌道式龍門起重機。由于廢鋼灑落，采用裝載機其輪胎容易被扎破，而且料堆堆存高度一般在4m以下，堆存容量受制。采用軌道式龍門起重機可以提高堆存高度，而且也避免了采用輪胎式設備輪胎容易被扎破的情況，但采用軌道式龍門起重機需設置軌道基礎，使基礎費用增加，另外軌道式龍門起重機只能在軌道范圍內行走，作業范圍受限，機動靈活性不夠。在此背景下，履帶式液壓抓鋼機應用于廢鋼堆場作業具有明顯優勢。

履帶式液壓抓鋼機（圖2）由底盤、回轉平臺、臂架結構、吊具、司機室和液壓系統等組成。底盤配置履帶式，可機動靈活地行使至作業地點，提高了作業靈活性。臂架結構與剛性單臂架門座起重機基本相同，也由動臂和斗桿組成，通過油缸進行“活動”連接，斗桿可繞動臂支點擺動，變化幅度范圍大，可適應較大作業范圍（可達15m）和提高堆料高度（可達10 m）。可根據不同廢鋼種類和特性安裝不同吊具，包括梅花抓斗、鋼坯抓具、液壓剪等，從而大幅提高作業適應性。司機室可升降，以最大程度提升操作人員視角，使操作更為安全便捷。各機構動作包括行走、回轉、變幅、抓取等均通過液壓驅動，過載能力強，運轉平穩。

圖2 履帶式液壓抓鋼機Fig.2 Hydraulic clam shellmachinew ith craw ler

目前配置“雙動力”液壓驅動裝置的履帶式液壓抓鋼機已投入使用，該機由小型內燃機和380 V電力驅動聯合形成液壓驅動系統，行使時采用小型內燃機，作業時采用電力驅動，使用成本比全部采用燃油驅動機型降低70%以上，并可延長整機使用壽命，降低維修費用。

履帶式液壓抓鋼機通過各機構“有機”組合，使整機具有操作簡便、機動靈活、安全可靠、作業效率高、能耗低等優點，在廢鋼堆場作業具有非常好的應用前景。

2 港口廢鋼加工處理

目前港口僅承擔廢鋼的接卸和堆存，廢鋼需轉運至鋼鐵企業再進行加工處理（包括打包、剪切和破碎），運轉模式為：海輪→碼頭接卸→水平運輸→“原料”堆場→裝車→鋼鐵企業→“原料”堆場→加工處理→“成品”堆場，采用此方式在鋼鐵企業也需布置廢鋼“原料”堆場，而廢鋼“原料”作業效率最低、成本最高、占地面積最大、污染也最大；另外廢鋼中鋼鐵企業不需要的“雜質”也被再次轉入堆場，資源浪費大。

將廢鋼加工處理功能從鋼鐵企業料場前移至港口，在港口配套建設廢鋼加工配送中心，開展廢鋼加工處理，與港口前方卸船、堆場作業相結合，運轉模式為：海輪→碼頭接卸→水平運輸→“原料”堆場→加工處理→“成品”堆場→裝車→鋼鐵企業→“成品”堆場，在港口構成廢鋼全過程處理，鋼鐵企業不需設置廢鋼“原料”堆場，只需設置所需的廢鋼“成品”堆場即可，極大地提高了廢鋼運輸和作業效率，使港口和鋼鐵企業取得雙贏。

廢鋼加工處理包括打包、剪切和破碎等，與港口前方卸船作業、堆場作業相結合，構成高效率、低成本的廢鋼配送體系。

2.1 廢鋼打包

在廢鋼加工過程中，打包機（圖3、圖4）在常溫下可將各種金屬邊角料、鋼刨花等板狀廢鋼擠壓成長方形、圓柱體、八角形體等各種形狀的合格爐料，以降低運輸和冶煉成本，也可提高堆存密度。

圖3 液壓打包機Fig.3 Hydraulic baler

圖4 打包后的廢鋼Fig.4 Packaged scrap steel

廢鋼打包機采用液壓驅動，可選擇手動或PLC自動控制操作。出包有翻包和推包兩種形式。加料箱尺寸和包塊形狀尺寸可根據用戶原料規格設計定制。

廢鋼“原料”堆場通過抓鋼機直接將廢鋼抓取后卸入打包機的加料箱內進行打包處理。

2.2 廢鋼切割

在廢鋼加工過程中，剪切機（圖5）用來處理重型廢鋼和大型構件，使其達到一定的尺寸和重量要求，便于入爐，也便于運輸和后續工藝處理。

圖5 液壓剪切機Fig.5 Hydraulic shearingmachine

廢鋼剪切機采用液壓驅動，可選擇手動或PLC自動控制操作，可經濟地剪切各種廢鋼，不論是金屬混雜料還是重型廢鋼，輕薄廢鋼壓塊還是車輛車體、鋼軌，剪切機各部件都可高效協同作業。

廢鋼“原料”堆場通過抓鋼機直接將廢鋼抓取后卸入剪切機加料箱內進行剪切處理。

2.3 廢鋼破碎

廢鋼破碎生產線技術先進、加工范圍大、生產率高，可以將黑色金屬、有色金屬、非金屬廢物分離，使廢鋼純凈化。而夾在非磁性物質中的銅、鋁等有色金屬可挑選出來，提高了回收效益。該設備是一種綜合型、環保型的加工分選設備，經過廢鋼破碎生產線加工處理后廢鋼潔凈、優質，自然堆積密度為1.2～1.7 t/m3，是理想的煉鋼爐料[3]。

廢鋼破碎生產線[4]（圖6）是由鋼帶輸送機、進料碾壓機、破碎機、氣力分選機、振動輸送機、磁選機、圓筒分選篩、有色金屬分選機、出料帶式輸送機、堆料輸送機、除塵系統等配套設備聯動完成的生產設備。廢鋼“原料”堆場通過抓鋼機直接將廢鋼抓取后卸入鋼帶輸送機進入生產線。破碎機出來的破碎物，經過振動輸送機、磁選機和帶式輸送機，把鐵金屬物、有色金屬物和非金屬物分離開，并由各自輸送機送出歸堆。有色金屬和非金屬物在輸送機上再次受到圓筒分選篩的搜索，把游離鐵金屬物揀出，從而提高鐵金屬物的回收率，同時通過人工挑選有色金屬。整個廢鋼破碎生產線由電腦監控、PLC控制，可實現微機控制和人工操作。

圖6廢鋼破碎生產線示意圖Fig.6 Sketch of scrap crushing production line

目前國內廢鋼破碎生產線處理能力只能達到40 t/h，而且對破碎廢鋼原料要求較高，而國外廢鋼破碎生產線處理能力最大可達220～280 t/h，對破碎廢鋼原料要求也較為寬松。

3 港口廢鋼加工處理功能布局

結合碼頭卸船、堆場堆料功能，港口總體功能布局可形成碼頭卸船區、堆場堆料區和廢鋼加工處理區等。廢鋼加工處理區根據港口陸域縱深條件合理布置，若堆場陸域縱深較大，廢鋼加工處理區宜直接布置在港口堆場后方，保證與碼頭和堆場的直通距離最短，運轉更高效；若堆場陸域縱深受限，廢鋼加工處理區可布置在港外配套物流園區內，形成與港口的互聯互通，保證運輸便捷。

4 結語

1）目前港口僅承擔廢鋼的接卸和堆存，廢鋼需轉運至鋼鐵企業再進行加工處理，采用此種方式存在作業環節重疊多、系統效率低、資源浪費大等問題。而將廢鋼加工處理功能從鋼鐵企業料場前移至港口，在港口配套建設廢鋼加工配送中心，開展廢鋼加工處理，與港口前方卸船、堆場作業相結合，構成廢鋼全過程處理，不但可延伸港口服務功能，而且可進一步提高廢鋼運輸和作業效率，港口和鋼鐵企業取得雙贏，對于廢鋼行業發展具有積極意義。

2）隨著港口廢鋼作業量的不斷提升，廢鋼碼頭專業化功能將得到進一步加強，剛性單臂架門座起重機和履帶式液壓抓鋼機在港口廢鋼碼頭和堆場的應用將會得到逐步推廣。

3）廢鋼加工處理設備的配置與廢鋼種類、建設規模、處理范圍等緊密相關，在項目實施過程中可結合具體情況綜合考慮。

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1]中國資源綜合利用協會可再生能源專業委員會.廢鋼行業要與鋼鐵行業同步發展[J].中國資源綜合利用，2013，31（11）：16-17.Chinese Renewable Energy Industries Association.Simultaneous developmentofscrap industry and iron and steel industry[J].China ResourcesComprehensive Utilization,2013,31(11)：16-17.

[2] E-CRANE.Pay E-Craneworldwide a visit during the open house days[EB/OL]. （2012-12-5）[2014-12-20].http：//www.e-crane.com/pay-e-crane-worldwide-a-visit-during-the-open-housedays/.

[3] 張建國，劉維廣.加快廢鋼設備開發，促進廢鋼產業發展[C]//北京金屬學會第七屆北京冶金年會獲獎論文集.北京：北京金屬學會，2012：345-350.ZHANG Jian-guo,LIUWei-guang.Speed theequipment developmentofscrap steel,promote the developmentofscrap steel industry[C]//Proceedings of Beijing society for metals at the 7th annual meeting of Beijingmetallurgy.Beijing：Beijing Society for Metals,2012：345-350.

[4] 通利機械.沈陽建廢金屬加工基地，通利廢鋼破碎助力[EB/OL].[2014-12-20].http：//www.jinshuposuiji.com/xinwendongtai/158.html.Henan Tongli Machinery Manufacturing Co.,Ltd.Tongli Scrap Steel Shredder gives assistance for buildingmetal processing base in Shenyang[EB/OL].[2014-12-20].http：//www.jinshuposuiji.com/xinwendongtai/158.html.