我国废钢加工装备发展现状与展望

李明波，孙宜华，李德容，陶义军

（1.湖北力帝机床股份有限公司，湖北宜昌443001；

2.三峡大学材料与化工学院，湖北宜昌443002）

我国废钢加工装备发展现状与展望

李明波1，孙宜华2，李德容1，陶义军1

（1.湖北力帝机床股份有限公司，湖北宜昌443001；

2.三峡大学材料与化工学院，湖北宜昌443002）

以绿色经济和循环经济的重大需求为背景，系统阐述了废钢加工装备的现状与发展，详细介绍了废钢加工装备的种类与用途，分析并总结了废钢加工装备的应用现状，指出了废钢加工装备以及废钢加工行业的发展方向。

废钢加工装备；循环利用；前景展望

21世纪以来，绿色经济已成为全球可持续发展领域的新趋势。世界各国纷纷制定绿色经济发展战略，加快绿色转型步伐，力图在促进经济增长、加大环境保护、保障社会公平的同时，努力推动实现一个节能环保、绿色低碳、社会包容的可持续未来[1]。自1996年以来中国开始实施可持续发展战略，在制造技术领域推广绿色设计、节能环保新工艺、工业产品绿色拆解与回收再制造，促进了工业生产和产品使用中的节能降耗[1]。循环经济和资源综合利用已成为了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》确定的重点领域和优先主题。

高水平钢铁工业既表现在钢铁产品质量和生产技术层次要达到国际先进，又表现在能耗、物耗要处于一个较低水平。而要实现这个目标，就要提高钢铁冶炼过程中废钢在炼钢原料中所占的比率，并不断提升优质、精选废钢的供应量。理由在于：（1）废钢铁即是一种载能资源，又是一种环保资源。（2）废钢铁是实现钢铁工业低成本、稳定发展的保障之一。（3）废钢铁是提升钢铁产品质量的优质原料。由于我国铁矿石储量有限、资源贫乏，为保证钢铁工业可持续发展，有计划利用原生资源，大力发展再生资源，显得尤为重要。其中，发展高质量、大规模的废钢再利用加工产业就成为促进钢铁工业实现可持续发展的有效途径之一。

2014年我国汽车产销量连续6年蝉联全球第一，产销量双双超过2 300万辆，汽车保有量达到1.54亿辆[2]。目前，保守统计报废汽车数量每年应在500万辆以上，这样从报废汽车中可利用的再生资源量将达到900万t/a。较好地利用这一资源不仅可以节约大量原生资源，还可以减少经济发展对环境带来的巨大威胁。因此，实施“城市矿产”工程成为实现循环经济的重要组成部分。然而，如何更好地利用废钢资源、报废汽车资源等就成为摆在人们面前的一个重大课题。

我国现阶段废旧金属循环利用还存在粗放、分散、低效率、低水平等问题，与绿色经济发展战略极其不相适应。虽然工信部发布的《废钢铁加工行业准入条件》和《管理办法》有力推进了废钢铁行业规范化、工厂化、产品化发展的进程，然而，通过建立示范基地和加工配送中心实现废旧金属再利用处理的规模化、国际化、信息化、智能化以及绿色化，还需要废旧金属再利用行业密切跟踪国际先进水平，大力提升我国废旧金属再利用技术和装备水平。例如：要实现废弃物中金属与非金属、黑色金属与有色金属、有色金属之间的智能分选，我国还缺少关键成套技术和集成装备[2]。因此，必须通过解决废金属加工工艺和装备中的关键技术问题，提升废金属再利用处理水平。在工艺、技术、装备以及质量规范上，确立我国在废金属处理技术和装备领域的自主知识产权和地位。

1 废钢加工装备的发展与现状

传统废钢加工工艺以落锤爆破、氧气切割为主，不仅存在较为严重的粉尘污染、噪声污染，而且耗能大、金属损耗大。我国废钢加工装备起步较晚，大约历经了3个10年的跨步发展。从20世纪80—90年代，国产废钢打包机投入市场，将废钢打包加工成压料块，合盖锁紧式打包机是当时我国使用的主要机型（见图1）；20世纪90年代初，鳄鱼式剪断机和门式剪断机进入市场，至此市场上有了剪切料（见图2）；2001年以来，国内首条PSX-6080废钢破碎生产线在广东番禺投产（见图3），标志着国内市场上开始使用破碎机加工废钢，成品破碎废钢成为钢铁企业青睐的精料，市场对破碎精料的需求逐年加大，对破碎机的需求也逐年增大。

图1 废钢打包机

图2 鳄鱼式剪断机

图3 废钢破碎生产线

金属液压打包机是将金属轻薄料挤压成致密包块的废钢加工设备，提高废钢堆比重，解决运输和冶炼投料问题。打包机主要有二向挤压型（合盖式）（见图4）与三向挤压型（见图5）两大类。合盖式打包机是我国主流使用产品，其结构简单，经济适用，一般600 t以下打包机选择合盖式；三向挤压型打包机自动化程度高、生产效率高、包块密度大，可直接将钢屑或钢花等松散废料挤压成2.5～3.2 kg/cm3的致密包块，特别适合钢厂的废卷材、废线材直接打包回炉。

图4 合盖式二向挤压打包机

图5 三向挤压型打包机

针对金属屑状废料，Y83系列金属屑压块机（见图6）可将金属加工切屑，如：钢屑、铸铁屑、铜屑、铝屑等，在常温下压制成ø90～ø145 mm的高密度圆形包块，特别适合铸造厂、钢铁厂对冶炼炉料的要求，是一种高效率的金属回收设备。

图6 金属屑压块机

废钢剪断机主要有鳄鱼式剪断机和门式剪断机。鳄鱼式剪断机适用于剪断中小型长条废钢，剪切力一般在350 t以下。对入炉料预压不够，安全性不如门式剪，一般适合中小型回收站使用。双刃鳄鱼式剪断机（见图7）由两付刀刃同时剪断废钢，并有压制包块的功能。其主要加工对象是容腔状废钢的剪断与压包，如废油桶、废旧汽车驾驶室等。

图7 双刃鳄鱼剪断机

门式废钢剪断机为中大型废钢加工设备（见图8），一般剪切力在500 t以上，由电液驱动，技术先进，生产效率高，适用于废钢加工量大的废钢加工中心。门式废钢剪断机除了剪切功能外兼有挤压功能，不仅可以剪断重型废钢，还可以将不规则的中小型废钢在料箱中挤压后再行剪断。废钢表面锈蚀层等有害物质经挤压剪断可部分剥落，若再配以分选、除尘等装备，废钢的纯净度可进一步得到提高。门式废钢剪断机因其自动化程度高、生产效率高、安全性高、人力成本低等优势，将最终取代鳄鱼式剪断机成为市场的主流。

图8 大型门式剪断机

当前最为理想和先进的废钢加工处理设备当属废钢破碎生产线（见图9）。其工作原理是在高速、大扭矩电机的连续驱动下，破碎机转子上的锤头轮流击打进入容腔内的废钢，在强大的冲击力作用下，废钢被撕裂和挤压成一定规格的破碎钢，再经分选设备处理，可得到纯净度较高的优质破碎钢[3]。废钢破碎线以其独特的功能受到废钢加工行业的青睐，已成为废钢加工配送中心的必选设备之一。

图9 废钢破碎生产线生产工艺流程

在以上废钢加工设备的标准化方面，目前已制定出相关行业标准或国家标准，如《鳄鱼式剪断机》行业标准、《金属液压打包机》国家标准、《废钢破碎生产线》国家标准、《重型液压废金属打包机》行业标准等。然而，随着精料入炉和废钢产品化的发展，对废钢炉料的需求不断提升到要求其成为不同规格品种的废钢产品。这就需要对废钢产品进行分类管理和分级销售，解决好废钢产品的流程和使用需求问题。因此，废钢加工设备行业不仅要在行业内统一设备标准（如：机器型号、生产效率、能耗比等），而且要形成统一规范的废钢加工产品的行业标准或国家标准，已满足对废钢利用的不同需求和提升废钢的供应水平。

随着废钢加工行业向专业化、规模化、工厂化发展，一些废钢加工辅助配套设备也越来越受到重视。废钢加工辅助配套上游设备包括：安全环保检测设备、报废汽车拆解设备、撕包机、预破碎机、打捆机、低密度打包机、固定式或移动式抓钢机（见图10）、集装箱式内部运输机等；废钢加工辅助配套功能设备包括：除尘降噪设备、自洁水循环设备等；废钢加工辅助配套下游设备包括：各类运输机、分选设备、废钢加工垃圾处理设备等。废钢加工设备的集成应用将是废钢加工行业的必然选择。

图10 移动式和固定式抓钢机

我国废钢加工行业经过近40年发展，尤其是近10年来在我国政府主导和支持下废钢加工配送中心兴起与发展迅速。废钢加工配送中心正向专业化、规模化、机械化、现代化的大型废钢配送中心发展。目前，配送能力达20～100万t/a的大型废钢配送中心已建成140个左右，加工处理技术和装备水平都有一定程度提高。主要表现在以下方面[4]。

（1）废钢加工行业装备水平提高。大型废钢加工配送中心普遍拥有国际或国内先进装备，包括技术含量高的剪切机、打包机、破碎机等废钢加工装备，以及抓钢、装卸、防辐射、环保等辅助设备。

（2）废钢加工处理技术及废钢产品质量有所提高。废钢加工过程中净化处理程度提高，优质废钢占比逐步增加，促进“精料入炉”。

（3）废钢加工过程中二次污染防治得到较为普遍的重视与控制，废有色、废橡胶、废塑料、废纤维、废渣土等夹杂物得到进一步的综合利用和无害化处理。

2 废钢加工装备未来发展方向

目前，新型的废钢加工配送企业的加工技术、加工装备水平已比较先进，配套相对完善，废钢净化处理效果以及管理水平都得到了较大提高，尤其是中国废钢协会授牌的废钢加工配送中心，装备水平大都实现了门类较为齐全的机械化和规模化[4]。但是，在整个废钢供应环节中配送中心还未占主导地位，传统废钢加工企业还存在技术落后、设备落后等问题，废钢产品质量普遍较低，不能满足“精料入炉”的要求与标准，急需对技术装备进行投资改造。有理由相信，废钢加工配送中心的发展壮大将有力促进废钢加工装备技术水平的提高，同时，高新技术废钢加工装备的不断开发创新，又会对废钢加工配送中心的发展起到强有力的科技支撑作用。精品炼钢炉料的需求将会促进各类废钢加工设备的技术进步与发展，而先进废钢加工装备生产出来的优质废钢，又将有力地促进钢铁工业的发展[4]。

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们所使用的机器设备、汽车、家用电器等数量日益急增，更新周期短，来自社会的回收废钢铁比重不断加大。然而，社会回收废钢铁成分复杂，有色金属、非金属以及垃圾等混杂物较多，对先进废钢处理设备的开发提出了新的要求[4]。为此，在加快推进废钢加工配送中心的同时，加快废钢加工装备的创新与研发，提升废钢加工装备的科技水平，尤其是针对报废汽车和报废家电大量增加的现实需求，应尽快推动该类回收装备的研发与推广，以适应我国废钢加工配送体系建设，适应国家推广的“城市矿产”工程建设[4]。

提高废钢加工行业装备水平，需要装备制造企业站在行业制高点，不断进行科技创新，满足行业发展的长期需求，实现行业产业链的延伸[2]。将废钢加工行业装备逐步延伸并过渡到废金属加工处理、有色金属分选处理（见图11）、报废汽车回收拆解加工分类处理（见图12）、报废家电回收拆解加工分类处理、尾料垃圾分选处理以及环保除尘净化处理等领域上来，实现废钢加工行业的产业升级与跨越，将成为落在废钢加工装备制造企业肩上的重任。

图11 有色金属分选系统

图12 报废汽车拆解工艺设备示意图

当前废钢加工装备的技术开发与推广的重点可归纳为4个方面。

（1）废钢加工装备的大型化，如：打包机从手动向自动化、高密度小包块向低密度大包块打包机发展，小型鳄鱼式剪断机向重型门式剪断机发展等；

（2）废钢加工装备产能效率和技术等级的提高，如：在同等功率条件下提高剪断机单位时间剪切次数，缩短打包机工作循环时间等；

（3）废钢加工生产过程中环保与节能技术装备的开发应用，如：废钢破碎线中大马力机型应向除尘降噪、自洁水循环等方向发展，以及破碎料堆比重的提高，有色分选、垃圾处理等新功能的实现等。

（4）提高废钢加工装备自动化水平，实现智能控制。实现废钢加工装备的智能控制不仅可以使工人从繁重的体力劳动和恶劣的工作环境中解放出来，而且可以提高生产效率、优化资源配置、提高产品质量等级、节能降耗。废钢加工装备自动化水平的提高已成为废钢破碎生产线、有色金属分选、汽车拆解、白色家电回收等技术领域的迫切需要。

图13 报废汽车车身破碎分选与废钢加工一体化成套设备

（5）废钢加工装备向报废汽车拆解、有色金属分选等产业延伸，实现废钢加工行业的跨越式发展。开发满足市场需求的自动化程度高、智能分选识别、节能高效的报废汽车绿色深度拆解系统，如：报废汽车车身破碎分选与废钢加工一体化成套设备（见图13）、集成车身大型连续化破碎分离和车用材料识别技术等。

3 结语

在绿色低碳经济时代日益真切地来到我们身边之际，废钢铁在钢铁生产中的重要性更为凸显。提高钢铁冶炼过程中的废钢占比，不仅可以减少对原生资源的开发，保护环境，减少碳排放以及节能降耗等，也实现了钢铁生产企业、废钢加工企业以及装备制造企业的共赢。废钢铁产业已迎来了进一步发展的绝好时期，通过对废钢加工装备的大型化、智能化、集成化等科技进步与创新，以及从废钢加工处理到报废汽车拆解综合利用、有色金属分选和再生资源综合利用领域等的拓展，将引领中国废钢铁产业走向更为辉煌的未来。

[1]中国科学院可持续发展战略研究组.2012中国可持续发展战略报告[M].北京:科学出版社，2012.

[2]覃林盛.科技创新:为废钢加工产业的发展提速[J].资源再生，2013(6):45-47.

[3]张建国，刘维广，尹海元.先进的废钢加工设备——废钢破碎生产线[J].冶金设备，2011，192(6):66-68.

[4]覃林盛.应废钢加工配送体系建设加快废钢装备研发应用[J].资源再生，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，高级工程师，总经理，长期从事环保机械的研究、开发与生产管理工作，获省、市科技奖励11项，获省级重大科技成果2项，获授权发明专利2项，实用型专利2项，发表学术论文4篇。