摘 要：废钢加工行业为做好循环经济、节能降耗、环境保护，不断引进先进设备达到“大型化、专业化、个性化、人性化”的要求。抓钢机、打包机等设备以其自动化程度高、操作简便、性能可靠、高效率、低成本等特点，已被广泛使用，在废钢铁的装卸、加工和提供优质炉料等方面发挥了积极作用并为企业带来了巨大的社会效益和经济效益。
关键词：抓钢机；打包机；特点；效益
1 前言
二十世纪以来，随着废钢铁行业的发展、科技的进步及观念的转变，传统工艺、设备逐步暴露其固有的缺点，难以适应现代企业高效率、低成本、节能降耗、环境保护的需求。大型废钢加工企业为符合国家产业政策、实现循环经济、节能降耗、降低劳动强度、保护环境、提高工作效率、提供优质炉料的目标，需要先进、可靠、高效率、低能耗、投资少、见效快、污染小、机动灵活、操作简单、维修方便的废钢加工设备的投入使用。随着企业需求的增加，各种采用机电液一体化控制、工作效率高、劳动强度低、自动化程度高、操作简便灵敏、环境污染小、性能可靠的先进设备相继出现，特别是抓钢机、打包机等设备已广泛成为废钢加工行业处理金属废料的理想和重要设备。
2 先进废钢装卸、加工设备的原理及特点
2.1 液压抓钢机主要原理及特点
抓钢机是通过吸收世界抓料机先进技术，从挖掘机基础上进行改进，发展到先进的标准配置，并陆续开发了“电磁装置、升降司机室、电子称重系统、自动集中润滑系统”等功能，可配置多种抓具（梅花抓斗、贝壳抓斗、液压剪、液压钳等），动力可采用柴油驱动、电驱动或双动力，下车有履带式、固定式和轮胎式等多种形式，形成独具特色的“多配置化、系列化、个性化”等特点，全方位满足了废钢铁等物料的装卸工作。
1、传统设备的主要缺点
以前我国废钢加工企业普遍采用传统的桥吊、门吊等进行废钢铁等物料的装卸，但随着企业的发展，传统设备已不能适应现代企业高效率、低成本、环保等要求。传统设备的主要缺点：
（1）生产率低（吊具由钢丝绳控制，速度慢，晃动大，准确性差，作业循环时间长）；
（2）各类吊具装置互换性差；
（3）操纵力大，操作不灵活；
（4）速度慢，机动性差，设备能耗大；
（5）投资大（一次性投资少则上千万元，多则几千万元）；
（6）作业范围受限制，只能固定在有限区域内作业；
（7）受外部系统影响，一旦停电，无法使用。
2、液压抓钢机的主要特点
（1）液压传动性能优良，平稳安全；
（2）操作性能好，灵敏精确（液压先导控制，实现八个方向的动作，操纵力小于2kg）；
（3）机动性和灵活性好。（可准确转向控制和原地转向360°）；
（4）可更换多种工作装置，实现一机多用；
（5）保养和维修方便，修理时间短、强度低。
2.2 液压打包机的工作原理及特点
液压打包机主要用于各种轻薄型黑色和有色金属废料冷态束块打包，实现对废线材、钢丝绳、钢带等轻型废钢的加工，使之形成紧密的长方体包块，便于储存和运输。
1、液压打包机的主要结构及工作原理
（1）液压打包机主要结构
液压打包机主要由主机系统（机械系统）、液压系统、电气系统和安全报警装置组成。
①主机系统 （由底座、门盖油缸、主压油缸和主压头、侧压油缸和侧压头等组成）；
②液压系统（由主压油缸、侧压油缸、门盖油缸、小门油缸以及泵站、油箱、阀站和管路等组成），主要用来调节系统压力，通过改变油缸工作方向来完成打包机的各种工作功能；
③电气系统（由电动机回路、电动机控制回路、动作监控回路等组成）；
④安全报警装置（由压力继电器、溢流阀、液压低位报警器、压差发讯器、紧急停止按钮等组成）。
（2）液压打包机主要工作原理
液压打包机主要有“调试”和“工作”两种工作状态，有“手动”、“半自动”两种操作方式。
工作程序：手动加料→（加料完毕）→锁头拔销→拔销到位行程开关发讯→门盖盖上→门盖盖上到位行程开关发讯→侧压头快速前进→侧压头差动压力发讯→侧压头工速前进→侧压头到位行程开关和压力发讯→ 主压油缸快速前进→主压头差动压力发讯→主压头工速前进→主压头全压发讯→小门开启→小门开启到位行程开关发讯→主压头前进推包→主压头前进到位后立即回程，同时侧压头开始回程→主压头、侧压头回程到位→关闭小门→小门关闭到位行程开关发讯→锁头拔销→拔销到位行程开关发讯→开启门盖→门盖开启到位→初始状态工作指示灯亮→加料并进行下一工作循环。
2、液压打包机的主要特点
（1）采用旋转式合盖结构，料箱开口面积大，装料量大；
（2）采用液压驱动，工作平稳，性能稳定可靠，动作灵敏、噪声低；
（3）采用机、电、液一体化控制，自动化程度高，操作简便；
（4）控制系统采用 PLC，实现“调整”、“手动”和“半自动”三种方式，可借助操作面板来监视机器的工作状态；
（5）打包压力大，压块紧密，打包效率高；
（6）为保证设备高温环境下工作和保持液压系统清洁，系统配有油冷却器及滤油器等。
3 先进废钢加工设备在生产中的应用
3.1 液压抓钢机在生产中的应用
1、液压抓钢机与传统桥吊结构及性能特点比较
表1 液压抓钢机与传统行吊结构及性能特点比较表
项目 | 液压抓钢机 | 传统桥吊 |
结构特点 | 吊具通过悬挂装置、连接机构与整机连在一起、准确性高、抓取效率高 | 钢丝绳控制吊具，升降速度慢、摇摆晃动大、准确性差、抓取率低 |
机动性 | 机动性好、转场方便、整机利用率高 | 只能在一定范围内运转，利用率低 |
维修性 | 维修方便、劳动强度小、省时、费用低 | 维修复杂、劳动强度大、费时、费用高 |
舒适性 | 造型美观、冷暖空调、操作轻便 | 高空作业、危险大、操作笨重 |
作业率 | 高 | 低 |
互换性 | 各种吊具可快速互换 | 互换困难 |
其它配置 | 可选配升降司机室（增加司机视野）、电磁吸盘（满足清底需要）、电视摄像装置（增加抓取可靠性）。 | 配钢丝绳等部件，需定期更换、维修费用高 |
2、液压抓钢机与传统桥吊生产能力比较
表2 液压抓钢机与传统桥吊生产能力比较表
项目 | 液压抓钢机（42吨级、梅花抓斗） | 桥吊（16吨级、电磁吸盘） |
装卸散料废钢（吨/次） | ≥1.5 | 1 |
作业循环时间（s） | ≥20～25 | 40～50 |
实际生产率（t/h） | ≥210 | 70 |
3、液压抓钢机与传统桥吊购置、使用成本比较
表3 液压抓钢机与传统桥吊购置成本比较表
项目 | 内燃抓钢机（42吨级） | 电动抓钢机（42吨级） | 桥吊（16吨级） |
设备购置费（万元/台） | 125 | 145 | 80 |
基础及配套设施投资费（万元/台） | 20 | 50 | 300 |
前期投资总额（万元/台） | ≥145 | ≥195 | ≥380 |
表4 液压抓钢机与传统桥吊使用成本比较表
项目 | 内燃抓钢机（42吨级） | 电动抓钢机（42吨级） | 桥吊（16吨级） |
燃油抓钢机能耗费（元/小时） | 90 | 0 | 0 |
电动抓钢机能耗费（元/小时） | 0 | 65 | 35 |
各类油品消耗费（元/小时） | 5 | 5 | 5 |
备件、材料、维修费（元/小时） | 10 | 10 | 15 |
运行费用（元/小时） | 105 | 80 | 55 |
吨钢装卸成本（元/吨） | 0.5 | 0.38 | 0.79 |
全年（120万吨）运行总成本（万元） | 60 | 45.6 | 94.8 |
4、液压抓钢机在生产中的应用效果
①比传统桥吊具有更好的综合使用性能，实现了对各类废钢铁的装卸工作，提高了装卸质量和速度，达到了一机多用的功能；
②改变了传统装卸工艺，降低了劳动强度，大大提高了生产效率；
③优越的机动灵活性能，满足了在各种工况、场地和环境下的工作要求，具有随时转换场地的优势。
3.2 液压打包机在生产中的应用
1、打包加工与传统工艺的比较
表5 液压打包机与传统工艺成本比较表
项目 | 打包机加工 | 火焰切割加工 |
能源消耗 （元/吨） | 1、电费 | 11 | 0 |
2、燃料费 | 0 | 50 |
3、油品消耗 | 10 | 0 |
备件、维修费（元/吨） | 20 | 5 |
加工损耗量（%） | 0 | 2% |
加工损耗费（元/吨） | 0 | 40 |
运输费、劳务费（元） | 26 | 180 |
吨钢加工成本（元/吨） | 67 | 275 |
全年（4000吨）加工总成本（万元） | 33.5 | 137.5 |
轻型到重型加工增值（元/吨） | 500 | 0 |
全年（4000吨）加工增值（万元） | 200 | 0 |
2、液压打包机在生产中的应用效果
①实现了对废线材、钢丝绳、钢带等轻型废钢的打包加工，压块尺寸达到0.53×0.53×（1-1.5）米，大大提高了轻型废钢的密度，密度由原0.5吨/米3增加到2.3吨/米3；
②解决了轻型废钢占地面积大、堆放困难等缺点，减少了储料用地，实现了现场的定置管理；
③改变了落后的加工工艺（氧气—乙炔加工），降低了劳动强度，避免了运输不便、散落等现象，大大提高了工作效率；
④扩大了废钢采购品种，克服了对轻型废钢加工处理困难而收购受限的现象，对社会资源的再回收和利用起到了积极作用。
4 结论
为实现包钢产钢1000万吨，包钢废钢公司在原有23台桥式起重机（按原设计和实际生产能力，可实现年装卸各类废钢铁120万吨，输出合格废钢铁60万吨以上）的基础上，新增9台液压抓钢机（5台内燃动力、4台双动力）和1台国内最大的600吨液压打包机（按设计和实际生产情况，年增加装卸各类废钢铁120万吨以上，输出合格废钢铁60万吨以上）。目前包钢废钢公司达到了年装卸各类废钢铁240万吨以上，输出合格废钢铁120万吨以上的生产规模。
1、使用液压抓钢机的效益
①液压抓钢机是国内废钢加工行业广泛采用的先进装卸设备，该设备的采用大大提高了包钢废钢公司的企业实力和声誉，提高了企业的社会效益；
②9台液压抓钢机的生产能力达到20多台传统桥吊的生产能力总和，工作效率是传统桥吊的3陪多，设备前期投资可节约资金2000多万元；
③液压抓钢机平均装卸成本为传统桥吊的50%左右，吨钢装卸成本节约0.35元/吨，年可节约装卸成本40多万元。
2、使用液压打包机的效益
① 600吨液压打包机是国内使用的最大打包机，该设备的采用大大提高了包钢废钢公司的企业实力和知名度，为企业带来了很好的社会效益；
②打包机生产工艺避免了传统氧气—乙炔加工工艺造成的空气和环境污染；
③通过打包实现了轻料到重型废钢的转变，每年可节约重型废钢采购费用200多万元；
④打包生产工艺每年可节约加工成本100多万元。
总之，传统加工工艺、设备难以适应现代企业高效率、低成本、节能降耗、环境保护的需求，先进的废钢加工设备在装卸、加工、提供优质炉料及环境保护等方面发挥了积极作用。特别是抓钢机、打包机等设备的广泛使用，改变了落后的加工手段，克服了传统工艺不安全、效率低、污染环境、浪费能源严重的弊端，为包钢废钢公司企业实力、生产能力的提升起到了巨大作用，为实现包钢产钢1000万吨以上的发展提供了保障，为企业带来了巨大的社会效益和经济效益。
