1绪论与研究综述

随着我国钢铁工业迈向绿色低碳发展，废钢资源在原料结构中的战略地位不断提升，成为节能减排和资源循环的重要支撑。尤其在短流程炼钢快速扩张、高端钢厂对废钢质量提出更高适配标准的背景下，传统粗放型加工模式已难以满足纯净度、一致性和分类精度等要求。当前废钢加工体系普遍存在设备协同不足、分类粗略、路径刚性等问题，尚未形成多品类、用途导向的柔性加工能力。构建具备高适配性、多路径协同与标准化控制特征的废钢处理系统，已成为行业提质升级的关键。从国内外研究现状来看，发达国家在破碎自动化、磁选除杂等方面已形成成熟路径，而国内多集中于剪切、压块、识别等局部优化，整体仍呈碎片化，缺乏标准化系统集成。在专利布局上，部分企业虽在关键设备与工艺节点取得实用新型专利，但多聚焦结构改进与功能延展，尚缺乏协同机制与系统应用研究。因此，在全流程柔性系统设计、专利集成路径及面向钢厂差异化采购标准的加工能力构建方面仍存在显著空白。[1]为回应这一挑战，本文以典型企业为研究对象，构建适用于多场景的废钢加工技术体系，分析其在设备组合、工艺配置与专利协同方面的集成机制，并结合工程数据验证其在提升产能利用率、加工一致性与分选纯度方面的实际效果，旨在为废钢行业提供可复制、可推广的系统化解决方案。

2废钢加工系统的关键技术体系构建

废钢作为典型的异质化再生资源，其物理形态、化学组成及附着杂质存在显著差异，决定了其加工过程对精准分类、设备适配与工艺灵活配置的高度依赖。行业实践表明，废钢通常划分为八大类、五十余种细分品类，尺寸、密度和污染程度的多样性使得传统以固定路径和标准设备为主的加工模式，难以满足多品类废钢的精准处理及高质量出料需求。随着钢厂对废钢纯净度、粒度一致性与用途适配的要求不断提高，加工体系正从“合格品输出”向“定制化供料”加速转型，亟需构建能够支持复杂原料识别、多路径工艺选择与标准对接的柔性化系统。

为此，技术领先企业通过系统化的专利布局，推动废钢加工体系由单一设备优化向工艺链协同集成演进。剪切、压块、破碎及智能分选等核心环节的关键装备，配合运行参数协调、质量控制与流程调度等系统技术，构成了一个具备高度灵活性的加工体系。以“剪切+压块”“破碎+磁选”“筛分+清洗”等可重组路径为核心，系统可根据废钢类型与终端需求实现快速切换与组合。模块化设备布局与智能分拣系统协同运行，实现了从源头识别到出料控制的闭环优化，提升了成品一致性与钢厂适配水平。总体来看，该以专利协同驱动的柔性加工系统突破了传统路径刚性与能力瓶颈，为废钢加工向智能化、绿色化与定制化方向发展奠定了坚实的技术基础。

3工程实践与绩效评估

为验证废钢加工关键技术体系的可行性与性能提升效果，本文以一家具代表性的废钢加工企业为实践对象，梳理其从筹备到投产的全过程。该企业自2023年实施“废钢精细化加工体系升级项目”，旨在构建面向多品类、高适配性的柔性加工能力。项目分四阶段推进：筹备期完成市场调研与技术方案设计，通过绿色信贷与设备租赁模式筹集资金超过1000万元，融资成本较传统方式下降12%；建设期完成厂房改造与核心设备安装，引入龙门剪、打包机及智能破碎分选系统；调试期开展工艺优化并提升单班产能；至2024年第二季度实现稳定投产。体系建成后，年处理能力由50万吨增至100万吨，废钢纯净度达到业内出色的98.5%，成材率提升12%，符合绿色制造要求。企业年创收突破3.8亿元，投资回收期缩短至1.5年，验证了该专利技术体系的工程可行性与经济合理性。

更为重要的是，该系统在适配钢厂终端采购体系方面展现出高度契合能力，已稳定进入沙钢集团核心供应体系。作为全国废钢用量最大的钢企，沙钢设有50余项分类标准，覆盖尺寸、密度、纯净度等多个维度，对原料一致性要求极高。本文所依托的加工系统通过“品类定级—路径匹配—标准化出料”三位一体的控制逻辑，实现了对复杂采购标准的快速响应与产品级适配。系统具备“剪切+压块”“破碎+磁选”“筛分+清洗”等多路径组合能力，可按需重组，确保不同废钢品类稳定输出满足终端技术指标。企业内部基于多基地协同与订单预测机制，提升了供应链对多节点、波动性需求的响应速度。[2]实践结果表明，该系统不仅在产能、能效、环保与产品一致性方面实现全面优化，也在产业链协同层面打通了“加工端—需求端”的对接通道，形成了具有推广潜力的废钢加工系统新范式。

4结论、启示与后续研究

本研究聚焦废钢加工关键环节的系统重构与性能提升，构建了一套以专利技术为支撑、装备协同为基础、工艺柔性配置为核心的加工技术体系。通过对废钢品类结构、设备集成逻辑与工艺路径重构机制的系统分析，从理论与实践两个维度验证了该体系在适应多品类原料、提升效率与满足钢厂标准化供料方面的有效性。在典型企业落地实施基础上，体系实现了产能翻番，成材率与纯净度显著提升，并通过智能调度与路径组合能力，成功对接沙钢等头部钢企的差异化采购需求，展现出良好的工程可行性与产业适配力。在理论层面，研究突破了以往聚焦单一设备或工艺的局限，提出了涵盖“分类识别—设备选择—工艺协同—质量控制”的全流程系统模型，拓展了资源循环利用领域中异质性物料处理路径的构型理论。在产业层面，研究成果为废钢加工企业提供了具备复制性的系统化解决方案，具有显著推广价值与政策适应性。[3]尽管如此，仍有若干方向值得进一步拓展：未来可引入基于人工智能的优化算法，实现加工路径的自适应调度；在专利层面，建议构建结构化知识图谱，提升技术协同效率与系统扩展能力；同时，有必要开展面向“回收—加工—冶炼”全流程的一体化系统研究，推动加工体系与钢厂生产系统的双向协同，构建资源回收与转化的闭环机制，为我国绿色冶金与循环经济发展提供持续支撑。

参考文献:

[1]王磊,卢秉恒.我国增材制造技术与产业发展研究[J].中国工程科学,2022,24(4):202-211.

[2]张学文,杜天翔,尹西明.工业互联网平台赋能新质生产力的理论逻辑与实现路径:以河钢集团为例[J].Journal of Technology Economics,2024,43(11).

[3]李克锐,李增利,崔宇,等.我国铸铁生产技术现状与发展趋势[J].铸造,2022,2.