废钢装卸设备综合效益分析及选型

       我国钢铁产量居世界第一位，同时也是废钢需求消耗最大的国家，2011年的废钢需求总量已经达到了8000万t。伴随着行业的发展需求，我国的废钢装卸逐渐从人工方式发展到机械化、自动化作业，开发了种类多样的废钢装卸设备。
       一、目前主要废钢装卸设备情况及工况条件
       目前在国内配合各类起重设备（如门式起重机、桥式起重机、塔式起重机、卸船机等）使用的废钢装卸设备主要有电动液压抓斗、电磁吸盘、机械式抓斗等。可以配合各类起重设备满足不同工况条件的使用需求，具有应用广泛、适用性好、拆装更换方便等特点。其中机械式抓斗由于动力方式的原因，以及钢丝绳磨损快、抓取力量分配不合理、在不规则物料情况下抓取效果差等缺陷，正在逐步被各种废钢装卸场合淘汰。电动液压抓斗与电磁吸盘是目前应用最多的两种废钢装卸设备。
       国内废钢装卸现场普遍的工况条件为：
       1、工作环境恶劣，基本为露天作业，灰尘多、温差大，基本无防护措施。
       2、工作负荷繁重，一般废钢需要装车、卸车、堆料、上（钢包）料蓝4 道工序，工作量成倍增加，工作时间长。
       3、维护保养困难，因工作环境恶劣，在露天高温、严寒、风雨粉尘等气候条件下作业，增加了维护难度。
       因此，选择效率高、稳定性好、适合现场工况需求的废钢装卸设备很重要。
       二、液压抓斗与电磁吸盘的技术参数及综合效益的比较
       同一工况条件下，对两种不同的设备进行性能参数及综合效益的对比。
       1、工况条件
       炼钢设备：100 t 电炉。
       加料方式：分两次加料，第1次加料70 t，第2次加料40 t，主要原料为结构废钢。
       运料设备：20 t起重机配Φ2.4 m 电磁吸盘或3.2 m³液压抓斗，起升高度10 m。
       废钢种类：结构废钢，堆积密度1～2.5 t /m³。
       起重机功率：75 kW＋2×22 kW＋5.5 kW，一个工作循环平均以2min 计算，耗电2kW•h。
       2、两种设备的主要性能参数
       （1）3.2 m³电动液压抓斗
       型号：AMG-D-12.5-3.2
       电机功率：30 kW
       打开时间：8 s
       闭合时间：13 s
       自重（半开式）：5020 kg
       尺寸：闭合直径 2344 mm，打开高度 2386 mm
       抓取力（适合各种物料）：11000 kg
       平均每次抓取物料质量：7000 kg
       （2）Φ2400 mm电磁吸盘
       型号：MW5-240L/1-2
       消耗功率：25.3/33.9 kW
       电流：115/154 A
       自重：9000/9800 kg
       尺寸：直径 2400 mm，高度 2020 mm
       吸力：切屑 2250 kg，钢球 2600 kg，钢锭 4800 kg
       平均每次吸取物料质量：1800 kg
       根据以上相关数据以及一些使用单位的调查，可以发现以下特点：
       （1）电动液压抓斗适合抓取各种规则和不规则的废钢，对废钢种类的适应性好。无论对破碎料、结构废钢、重型废钢还是生铁块都具有很好的抓取效果。
       （2）电磁吸盘的吸取效果与废钢的种类有很大的关系，越是规则、密度大的废钢，吸盘的吸取效果越好，越是不规则、密度较低的破碎废钢，吸取效果越差。
另外，对于废不锈钢以及其他废旧有色金属等的特殊工况场合，电磁吸盘的应用有一定的局限性。
       3、使用20 t起重机配液压抓斗与电磁吸盘的性能及综合效益比较（见表1）
       
       通过综合效益比较分析可知，电动液压抓斗与电磁吸盘在能耗与工时方面存在较大的差异。以一个年消耗废钢200万t 的钢铁厂为例，电动液压抓斗与电磁吸盘的工作时间设定为6000 h /a。
       电动液压抓斗的投入数量为：（2000000 t×4工序）/（300 t /h×6000 h）＝4.4台。电磁吸盘的投入数量为：（2000000 t×4工序）/（120 t /h×6000 h）＝11.08台。
       可以看出在相同工作量的情况下，电动液压抓斗比电磁吸盘的投入数量少，能减少配套起重设备的投入。此外，不仅抓斗本身可以节约能耗，由于效率的提升，还可以降低起重机设备的工作频率，总能耗也大大降低，根据计算，每年可以节省约968万kW•h的电力。
       4、综合优缺点对比（见表2）
       
       通过对钢铁企业现场使用情况的调查，电动液压抓斗比电磁吸盘具有更高的安全性。不仅如此，在夏季高温季节，电磁吸盘因自身原理会产生大量热量，造成吸盘温度过高，影响对废钢的吸力，吸取效果下降。一些单位经常会出现电磁吸盘因温度过高而停用，等待自然冷却后再使用的现象。
       从效率、效益以及安全性的角度来看，虽然电动液压抓斗具有很明显的特点和优势，但其自身也存在缺点（无法完全清理场地）。在废钢船装卸时，如只用电动液压抓斗，则无法清理船仓，因此需要辅助设备帮助清理。
       三、废钢装卸设备的选型建议
       从以上对比分析可以看出，在废钢用量大、效率要求高的使用工况中，电动液压抓斗设备具有明显的性价比优势。而在工况条件复杂、效率要求不高、废钢用量少的场合，电磁吸盘具有更好的适用性。另外，对于废钢装卸量大的单位，为解决工作效率与场地清理效果的矛盾，通过在起重设备中增加2 套电控系统，可以实现电动液压抓斗与电磁吸盘的互换。以电动液压抓斗为主要装卸设备，配以少量的电磁吸盘清理场地，总投入成本低于全部使用电磁吸盘的成本，比只用电动液压抓斗的成本高，但综合来看，不失为最佳的选型考虑。
       总之，使用单位可以根据自身实际工况条件以及使用需求，通过分析选择适合作业的废钢装卸设备。