废钢处理车间设计(engineering design of scrap treATMent plant)

把回收的各种尺寸、形状、成分的废钢铁按各种冶炼炉的要求加工成合格炉料的车间设计，是炼钢厂设计的组成部分。废钢铁处理的目的在于：达到合适的体积密度和尺寸；去掉有色金属和杂质，使符合成分要求；去掉爆炸物、密封物体等不安全件；对特殊钢厂的返回合金废钢进行处理，按钢种进行分类管理。废钢铁是炼钢生产的一种重要原料，废钢按尺寸、形状不同可分为重型废钢、轻薄料、切屑等几类。对重型废钢采用火焰切割、剪切、爆破、落锤破碎等方法进行处理；轻薄料经破碎、分拣后打包；切屑采用冷热压块。废钢铁经处理后可提高冶炼炉的生产率、降低消耗和生产成本，保证生产的顺利和安全。

简史 废钢铁的处理是随着钢铁生产的发展而发展的。在工业发达国家，社会上有大量的废钢，数量很多的报废汽车、家用电器，相应的废钢破碎压块打包设施得到发展。报废的大型设备及冶金厂内产生的废钢块、废钢锭模、废浇钢底盘等，使相应的落锤破碎设施得到发展；有些特大件还要采用爆破方法处理；有些条状废钢可以采用剪切或火焰切割方法。1970年后，在工业发达国家建设了一些大型集中的废钢处理工厂，加工设备向大型、高效和多用途方向发展。

中国废钢处理车间的处理手段主要还是靠人工挑选和火焰切割以及旧有的落锤和爆破设施，效率低、成本高。有些工厂已在逐步更新设备和采用新的技术。

废钢铁加工处理方法 有落锤破碎、爆破、废钢剪切、废钢打包、废钢火焰切割和金属屑压块等。

废钢铁落锤破碎 落锤破碎是用0．5～15t重的钢锤(球)，从4～35m的高处自由落下，靠冲击力来破碎物料。落锤是传统的处理废钢铁的设备，适合加工大块易碎物料。进出料的不同尺寸、形状和材质，使用同样的设备其年产量会有很大的差别。

落锤车间主要有三种类型：高架厂房双层起重机的落锤破碎车间、栈桥或龙门起重机落锤破碎车间和三角架落锤车间。

(1)高架厂房双层起重机的落锤破碎车间。其装备水平较高，上层轨面高约21m，用10～15t电磁起重机起吊5～7t锤头。下层栈桥轨面高约10m，用30～50t起重机负责运送进出料。一般设计产量为每年5～15万t。

为承受锤头的冲击力和保证生产的安全、可靠和效率，在高架部分的地坪上设置砧座。它包括基础和底座。基础为槽形钢筋混凝土块，内镶钢板，在混凝土和钢板间衬200mm方木。底座上先放置800mm厚的木垫板，然后放一层铸铁屑类的减震层，上层再放置250～300mm厚的装甲钢板或800～900mm厚的钢块。为了生产安全，落锤问要有牢固的封闭防护设施。周围为全封闭的两层圆木挡墙(或采用废胶带、钢丝绳之类代替圆木)。门的启闭和操作设有安全联锁。车间和周围的建筑保持100～120m的安全距离。

(2)栈桥或龙门起重机落锤破碎车间。在栈桥或龙门起重机操作区域的中间设置砧座和防护围墙，锤头在此区域内作业。这种型式起重机轨面标高低、起吊速度慢、作业干扰多，所以产量低，多用于中小型钢厂。

(3)三角架落锤车间。在三角形塔架内用卷扬机吊起锤头，自动摘钩。因卷扬机可大可小，所以锤重也有大有小。中、小企业均有使用。这种方式投资省，但物料进出、砧座运输困难，所以效率低，操作条件也差。另外，落锤破碎震动大，占用操作面积大。已研制出厚壁废钢铁液压压力机，用以破碎厚达400mm的废钢锭模等大件。

废钢铁爆破 爆破是借助炸药爆炸来进行废钢铁件解体的方法。它适合破碎在事故中产生的大钢铁坨或大轧辊类的大工件。由于生产操作的进步已很少产生大钢铁坨，同时新的火焰切割设备已能切割1m厚的废钢铁件，而爆破坑基建投资高、占地大、生产率低，所以新的爆破车间已很少建设。只有在一个地区每年形成这类大块废钢铁多于2万t时才考虑集中建设爆破车间。

爆破一般在地下坑内进行。工作场地要设置能力较大的龙门起重机类的起吊设备。在爆破时设备可以驶离现场。爆破坑宽3～4m、长5～10m、深约5m，用钢筋混凝土建造，内壁用250mm厚的钢坯保护，在钢坯和坑壁之间设150mm厚的减震木块。坑盖用大块钢坯或厚钢板加圆木等制成。盖上留有曲折的通气孔。爆破件先使用氧枪烧炮眼，炮眼直径60～100mm，深为件厚的2／3～3／4，炮眼个数取决于它的外形尺寸，一般lt重的废钢铁件需要两个炮眼，眼间距为30～50cm。每个炮眼的装药量约为3kg，每次爆破总药量不超过30kg。爆破坑要设置强制通风等安全措施。

爆破车间要按规定设置炸药库。整个车间要设在远离人员活动的单独区域。爆破坑应有防护设施。与附近建筑物，要按规定有一定距离。操作要注意安全。

废钢剪切 废钢剪切是用机械传动的鳄口剪或液压剪把废钢按要求的规格剪碎成合用的炉料。它是一种产量大、加工成本低的方法。

全机械化的液压剪切装置是1955年后大量发展起来的成为废钢加工的主力。它适合加工处理各种形状的混杂废钢。废钢首先在液压剪的料箱中压缩。压缩后的料送入剪刀下按定尺剪断。某种大剪机有20000kN的剪切力，能以每分钟4次的速度剪切152mm厚、1524mm宽的低碳钢板或与之断面相当的废钢。原料情况和成品尺寸要求对剪机的年产量有很大的影响。

剪切车间设计中为了发挥剪机的能力，一般将剪机安装在车间的中部。厂房宽约30m，装有桥式起重机，轨面标高约12m。一端为进料区域，存有剪机5～7d用量的废钢储备，并可在此把原料铺开进行分选，然后用带液压抓斗或电磁盘的起重机就近给剪机供料箱装料。剪切后的废钢块沿滑板落入地坑内的成品废钢斗，装满后用起重机运到一旁贮存备用。

中国废钢剪切加工车间还不多，由西安冶金机械厂制造的10000kN和由江苏冶金机械厂制造的6000kN废钢液压剪的主要参数见表1。

废钢打包 打包压块是在专用的压力机上经过多道压缩把松散料压成体积密度为1．4～3．2t／m3的长方形包块。便于装运和冶炼。打包可在约700℃啪热态下进行，也可在冷态下进行。目前广泛采用高产量、现代化的冷态液压打包机。

打包车间工艺布置类似于废钢剪切。打包机安放在中心位置，一边进料一边出成品。车间跨度要大些。为了料流通畅和充分利用车间作业面积，液压站应设在主厂房外。打包的原料都是些轻薄料，如薄板的废品、切边、冲压成型的边角料等，其体积密度多在0．2～0．6t／m3之间，贮料、分拣要占很大的空间。当车间产量较大时宜单设原料整备跨。给打包机供料多采用液压荷花抓斗。打成包块以后的成品单块重量不大，最好将其用较大的容器盛装，一批批地吊运，或直接推送到集中堆存场地，否则操作频繁、干扰大，会影响打包机的生产能力。

中国在20世纪80年代已能生产多种打包机并新建了一些打包车间，但总能力还较小。几种中国产打包机的性能参数见表2。

废钢火焰切割 火焰切割是用氧燃割炬切割金属炉料。它能加工的对象较广、操作简单灵活，只需起重设备和气割工具，再有一定的操作面积即可。但它和冷剪相比，其生产率低、消耗高、劳动条件差，氧化铁烟尘污染环境，且要烧损2％～5％的金属料。每加工1t废钢要消耗2～5kg电石，1～3瓶氧气。每人每班只能加工约1．5t废钢。它的生产成本约比冷剪高一倍以上。

在中国，人工拣选加火焰切割还是废钢加工的主要手段，废钢总量的约40％是采用火焰切割处理的。各主要钢厂都有较大的废钢切割间。切割间设计为单跨或并联双跨，宽度约30m、长度100～150m、轨面标高8～10m。设置10～15t桥式起重机。为了增加切割能力和效率，改善操作条件和环境保护，在中国的宝山钢铁总厂已发展了机械化火焰切割机。

金属屑压块 把金属切屑挤压成体积密度不低于4t／m3的压块的方法叫金属屑压块。压块后回炉使用可得到好的经济效果。

带润滑油的切屑易发生自燃，切屑堆放高度不得超过2m，料堆间的距离为1．5～2m。螺旋形切屑用抓斗起重机从原料场以不太大的捆送到破碎机加料平台，由装料工检查挑出夹杂物和金属块，并借助挂钩或其它夹具把切屑分成小团束，接连不断地送到破碎机内破碎。把破碎的切屑压成块，压块可在冷态也可在热态下进行。金属屑必须是洁净、干燥、未被氧化的同一类切屑，钢屑长度可到40mm，铸铁屑长度允许到20mm。压块机要安装在有起重机的带盖的厂房里，工作区域有便利的运输线。切屑贮放场为硬质地面。为了不使任何块状物落入压块机里，在受料槽上要装设金属格筛。

在冷态下挤压铸铁切屑时，为了得到密实的压块，单位面积压力需达到约440～470MPa，挤压钢切屑时，单位面积压力需要达到约290～310MPa。压块形状一般为圆柱形，高度和直径之比为0．4～0．7。加工的切屑由压块机上方的受料槽经振动给料器进入挤压筒内，经捣实、挤压、脱出等步骤最后形成压块滑落进集料箱，再用起重机送往成品贮存场。