一种铆钉生产废料自动回收再利用装置的制作方法

本发明涉及固体废物回收处置，具体涉及一种铆钉生产废料自动回收再利用装置。

背景技术：

1、铆钉生产（尤其是半空心铆钉、抽芯铆钉的冷镦工艺）过程中，坯料切断工步会产生约占投料8%～15%的“钉头废料”（即坯料切断余料），同时搓丝、机加工段产生大量含油细屑。目前行业做法主要分为两类：全量外售：钉头+细屑混合作为废钢外售，单价低，且含油需按危废处置，成本高。通用金属屑压块线：采用“提升→破碎→脱油→压块”工艺，将所有废料同等对待。该路线存在以下缺陷：坯料切断余料本可不经破碎直接再加热冷镦（可节省18%～25%能耗），却被一并打碎压块，造成优质料降级为回炉料，经济价值损失约30%。磷化/镀锌层与细屑油混合，整批含油率难以降至理想水平，熔炼时冒烟严重。铆钉短杆在料斗易“搭桥”，通用线无针对性破拱装置。公开号为cn105772485a的专利公开了一种五金件回收处理装置，采用锤头破碎加酸洗的方式，但酸洗不符合铆钉钢的环保要求且未区分长料和细料。另有用于自动铆钉机的钉头回收装置仅做收集，不做再利用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种铆钉生产废料自动回收再利用装置及其方法，其核心创新在于：在破碎前先按长度预分选，并为两种不同形态的废料分别建立差异化的处理通道——长料流（坯料切断余料、短杆余料）走“清洗→气刀吹扫→感应加热软化→返冷镦工位”的同级回用通道，细屑流（长度小于栅格间隙的细屑）走“脱油→清洗→磁选→压块”的降级回用通道。两条支路并行且独立，互不干扰，同时实现切削油的闭环回收。

2、为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

3、一种铆钉生产废料自动回收再利用装置，包括预分选机构、废料处理机构以及中央plc控制系统，

4、所述预分选机构为振动预分选机构，其进料斗出口处设有防搭桥破拱装置，其筛面设有可调式栅格，用于将铆钉生产废料按长度分离为长料流与细屑流；

5、所述废料处理机构包括并行且独立设置的长料流支路与细屑流支路；

6、所述长料流支路沿物料走向依次连接有长料清洗单元、气刀吹扫组件、感应加热软化单元和冷镦回用喂料单元，用于将坯料切断余料及短杆余料经清洗、干燥、软化后输送至冷镦工位复用；

7、所述细屑流支路沿物料走向依次连接有离心脱油单元、超声波清洗单元、磁选除杂单元和液压压块单元，用于将细屑经脱油、清洗、除杂后压制成饼块；

8、所述离心脱油单元的出油口连接有油液过滤单元，所述油液过滤单元的出油端用于对接铆钉机加工油路，以实现切削油闭环回收；

9、所述中央plc控制系统分别与振动预分选机构、长料流支路各单元、细屑流支路各单元的执行元件电信号连接，用于控制两条支路协同自动运行。

10、在铆钉废料回收领域引入“源头分选+双支路并行处理”的理念。通过振动预分选机构将废料按长度分为两类，解决了坯料切断余料与细屑混合处理导致的优质料降级问题。防搭桥破拱装置专门应对铆钉短杆在料斗出口处的拱形卡料现象，保证了进料连续性。长料流支路为坯料切断余料和短杆余料设计了“清洗→干燥→软化→直接回用”的短流程，实现了同级回用，避免了破碎能耗和材料降级损失。细屑流支路则为含油细屑设计了“脱油→深度清洗→除杂→压块”的长流程，彻底净化后制成高密度饼块，提升了熔炼回用的价值。离心脱油单元连接的油液过滤单元实现了切削油的闭环回收，将原本作为危废处置的含油废水转化为可重复利用的资源，降低了环保成本和切削油采购成本。中央plc控制系统整合了所有执行元件的信号采集与控制，实现了全自动少人化运行，提高了生产效率和稳定性。整体而言，该权利要求从系统层面定义了装置的核心创新点——双支路差异化处理架构，为解决铆钉废料高价值回收提供了完整的硬件基础。

11、作为可选，所述振动预分选机构的栅格间隙在15mm～40mm范围内无级调节，筛面倾角可调范围为5°～15°，适配m3～m12规格铆钉的废料分选；所述防搭桥破拱装置包括一对反向旋转的破拱齿辊，所述可调式栅格包括平行排布的固定栅条与活动栅条、侧部导向滑槽、含调节螺杆与联动连杆的间隙调节组件、刻度标尺及锁紧螺母，通过旋转调节螺杆带动联动连杆使活动栅条沿导向滑槽同步平移，可实现栅格间隙的无级调节与位置锁定。

12、使预分选机构具备广泛的规格适应性。栅格间隙的无级调节范围（15～40mm）覆盖了m3～m12全系列铆钉的长度跨度——m3铆钉长度约6～10mm，m12铆钉长度约24～36mm，间隙上限取40mm可确保所有坯料切断余料均被归入长料流，下限15mm可适应最小规格。筛面倾角可调（5°～15°）允许操作人员根据物料湿度和含油量调整物料在筛面上的停留时间，倾角增大则通过速度加快、处理量提高，倾角减小则分选精度提升，实现了处理量与精度的动态平衡。防搭桥破拱装置采用一对反向旋转的破拱齿辊，齿距20～35mm与铆钉短杆的长度相匹配，通过机械强制搅动破坏拱形结构，彻底解决了短杆在料斗出口频繁搭桥导致停机的问题，提高了进料可靠性。这些参数共同确保了预分选机构能够在不同规格、不同工况下稳定高效运行，为后续双支路处理提供了可靠的分选质量。

13、作为可选，所述长料清洗单元内设有旋转刷辊与高压扇形喷嘴，所述高压扇形喷嘴的喷射压力为0.8～1.2mpa；所述长料清洗单元采用碱性脱脂剂水溶液作为清洗液，工作温度为50～65℃；所述气刀吹扫组件设于长料清洗单元的出料端，用于吹扫去除长料表面残留的清洗液膜。

14、实现对钉头表面污染物的高效去除，同时为后续感应加热提供洁净干燥的表面条件。旋转刷辊通过机械摩擦剥离钉头表面的松散氧化皮、油污和磷化层残渣，刷辊材料（不锈钢丝）硬度适中，不损伤基体。高压扇形喷嘴（0.8～1.2mpa）喷射碱性脱脂剂，利用化学皂化反应将动植物油和矿物油转化为可溶性脂肪酸盐，同时高压冲击辅助剥离顽固附着物。工作温度50～65℃的设定兼顾了脱脂剂活性和能耗——低于50℃时皂化反应速率慢，高于65℃则水分蒸发快、碱结晶风险增加。气刀吹扫组件设在出料端，利用高速气流（25～35m/s）将清洗后残留在钉头表面的液膜彻底吹离，防止残留的碱性清洗液在后续感应加热过程中因水分急剧蒸发导致碱浓缩腐蚀钉头表面，同时也避免液膜影响感应加热的均匀性。这三道工序（刷洗→喷淋→吹扫）的组合实现了钉头表面的“洁净+干燥”双重目标，为后续感应加热软化和冷镦回用奠定了表面质量基础。

15、作为可选，所述感应加热软化单元采用中频感应线圈，工作频率为2～8khz，用于将长料流中的钉头及短杆余料表层加热至650～750℃并保温15～30s，使表层冷作硬化层部分退火且心部保持原始金相组织；所述冷镦回用喂料单元用于按冷镦机的工作节拍将软化后的物料送入冷镦模腔。

16、通过精确控制的感应加热工艺，在不改变钉头整体力学性能的前提下，消除冷作硬化层的脆性，使其恢复足够的塑性以承受再次冷镦变形。铆钉冷镦过程中，坯料切断余料经历了剧烈的塑性变形，表层产生严重的加工硬化（硬度可达hv280～350），直接再次冷镦会导致开裂或模具过度磨损。中频感应加热（2～8khz）利用趋肤效应将热量集中在表层0.5～1.5mm深度，加热至650～750℃（低于钢的a1线约727℃），使冷作硬化区发生回复和再结晶，硬度降至hv180～220，而心部仍保持原始冷拔态的纤维组织和强度。保温15～30s确保热量渗透均匀，避免局部过热。这种“表层软化、心部不变”的差异化热处理方式，既恢复了冷镦所需的塑性，又保留了心部的抗拉强度，使回用钉头的冷镦合格率可达98%以上。冷镦回用喂料单元按原冷镦机节拍（60～200件/min）同步供料，实现了软化后物料与冷镦机的无缝对接，避免了中间缓存和二次搬运。

17、作为可选，所述感应加热软化单元与冷镦回用喂料单元之间设有视觉检测工位，所述视觉检测工位用于识别并剔除变形超标或尺寸超差的长料，视觉检测工位的不合格料出口通过旁路管路接入细屑流支路。

18、防止因前期处理不当（如清洗不彻底、加热不均匀）或原始缺陷（如坯料弯曲、头部残缺）导致的劣质钉头进入冷镦工序，从而保障冷镦产品的合格率和模具寿命。视觉检测工位采用ccd工业相机配合图像处理算法，能够实时检测每个钉头的外形轮廓，判定指标包括弯曲度（＞0.5mm）、头部残缺（＞10%面积）、长度超差等。一旦检出不合格品，立即触发气动推杆或翻板机构将其剔除，避免不合格料混入合格料流。更为关键的是，被剔除的不合格料并未被废弃，而是通过旁路管路自动导入细屑流支路，与细屑混合后进入脱油→清洗→磁选→压块流程，实现了物料的“零废弃”循环。这一设计体现了系统的闭环思维：长料流支路的质量控制边界延伸到了细屑流支路，两条支路不仅在空间上并行，在物料流向上也通过旁路形成了互补关系。

19、作为可选，所述离心脱油单元为卧式螺旋卸料离心机，工作转速为800～1200rpm；所述油液过滤单元为二级过滤单元，包括依次连接的初级滤网与精密滤网，离心脱出的油液经二级过滤后回流至铆钉机加工油路。

20、高效分离细屑中的切削油并将其净化至可回用标准，实现切削油的闭环回收。卧式螺旋卸料离心机在800～1200rpm转速下产生300～600g的离心力，能够将细屑表面附着的游离油液（初始含油率8%～15%）甩出，使出料细屑含油率降至≤2%，脱油效率远超重力沉降或压滤方式。螺旋推送器同时起到输送和挤压作用，进一步提高了脱油效果。脱出的油液含有细小的金属微粒和杂质，不能直接回用，因此设置二级过滤单元：初级滤网（80目）拦截粒径较大的颗粒（＞0.18mm），精密滤网（200目）去除更细微的悬浮物（＞0.075mm）。经过两级过滤后的切削油洁净度达到铆钉机加工油路的使用标准，通过油泵送回机床循环使用。这一设计将原本需要按危废处置的含油细屑转化为可回收的油液资源，每年可节约大量切削油采购成本和危废处置费用，具有显著的经济效益和环境效益。

21、作为可选，所述磁选除杂单元采用永磁滚筒，其表面磁感应强度≥3000gs；所述磁选除杂单元的出料端连接有风选机，用于去除细屑中比重小于1.5g/cm³的非金属轻杂。

22、将细屑中的铁磁性杂质和非金属轻杂逐一去除，确保压块前的细屑纯度满足冶炼厂的收购要求。永磁滚筒表面磁感应强度≥3000gs，能够有效捕获细屑中混入的硬质合金刀具微粒（wc-co，因含钴具弱磁性）、磨损的铁屑以及其他铁磁性异物，磁选效率可达99%以上。经过磁选后，细屑中仍可能含有塑料标签、橡胶垫片、纤维等非金属轻杂，这些杂质在熔炼时会燃烧产生有害气体或形成夹渣。风选机利用上升气流（1.5～3m/s）根据密度差异进行分离：金属细屑密度＞5g/cm³，下落收集；非金属轻杂密度＜1.5g/cm³，被气流带走。两级除杂（磁选+风选）形成了“铁磁杂质→非铁磁轻杂”的全面净化链，使最终压块的饼块纯度大幅提升，有利于冶炼厂直接入炉，也提高了饼块的销售溢价。

23、作为可选，所述液压压块单元为四柱式液压机，公称压力为200～630t可调，压制得到的饼块密度≥6.2g/cm³，单块重量为3～8kg。

24、将松散、含油、混杂的细屑转化为致密、洁净、均质的标准化饼块，便于运输、储存和熔炼回用。四柱式液压机结构刚性好、导向精度高，公称压力200～630t可调，能够适应不同产线规模和不同材质（钢、铝、不锈钢）的压块需求。在高压作用下，细屑颗粒发生塑性变形和冷焊，颗粒间的空隙被填充，体积缩小至原来的1/5～1/8，饼块密度达到≥6.2g/cm³（相当于实体钢材密度的80%以上）。这一密度指标显著高于普通压块（通常5.5～6.0g/cm³），达到了冶炼厂优价收购的门槛（通常要求≥6.0g/cm³），溢价幅度可达15%～30%。单块重量3～8kg的设计兼顾了人工搬运和机械码垛的便利性，也便于熔炼炉的配料计量。压力可调功能使得设备能够灵活处理不同材质的细屑（如铝屑需较低压力避免过度冷焊），扩大了装置的适用范围。

25、一种铆钉生产废料自动回收再利用方法，包括以下步骤：

26、s1、将铆钉生产线排出的废料送入振动预分选机构，先通过破拱结构破除料拱以避免卡料，再经栅格筛分按物料长度分选为长料流与细屑流；

27、s2、长料流依次进行清洗、气刀吹扫干燥、感应加热软化处理后，输送至冷镦工位直接回用；

28、s3、细屑流依次进行离心脱油、超声波清洗、磁选除杂处理后，液压压制成饼块，作为熔炼回用料；

29、s4、步骤s3中离心脱油得到的切削油，经过滤处理后回流至铆钉机加工油路，实现闭环复用；

30、其中，步骤s2与步骤s3并行独立执行，分别采用与长料、细屑物料特性相匹配的处理参数。

31、将前述装置的各单元操作有机串联成一个完整的工艺方法，并强调了“并行独立”这一核心思想。s1步骤通过破拱和栅格分选解决了进料卡堵和物料分流问题，是整个流程的起点和质量基础。s2步骤为长料流设计了“清洗去污→干燥→局部退火→直接回用”的短流程，最大限度地保留了坯料切断余料的几何形态和材料价值，避免了破碎能耗和降级损失。s3步骤为细屑流设计了“脱油→深度清洗→除杂→致密化”的长流程，通过多级物化处理彻底净化细屑，最终制成高附加值的饼块。s4步骤将离心脱油分离出的切削油经过滤后立即回用，形成了油液的闭环循环。步骤s2与s3并行独立执行意味着两条支路在时间上同步运行、互不等待，充分利用了设备产能，提高了整体处理效率。该方法打破了传统“一刀切”的回收思路，实现了对不同形态废料的精准分级处理，是装置硬件创新的工艺映射。

32、作为可选，步骤s2中，长料流经感应加热软化后、进入冷镦工位前，经视觉检测剔除变形超标或尺寸超差的不合格物料，不合格物料转入细屑流按步骤s3处理；长料流的回用质量占铆钉废料总质量的40%～60%，废料综合利用率≥92%。

33、确保回用物料的质量稳定性，同时给出整个系统的经济性和环保性考核基准。视觉检测作为长料流支路的质量把关环节，将变形或尺寸超差的钉头剔除并自动转入细屑流支路，避免了劣质料进入冷镦工序导致废品或模具损坏，保证了回用钉头的冷镦合格率不低于98%。长料流回用比例40%～60%是一个经过优化的经济区间：比例过低（＜40%）意味着大量钉头被当作细屑处理，浪费了同级回用的价值潜力；比例过高（＞60%）则可能因钉头质量参差不齐而影响冷镦合格率。综合利用率≥92%是一个重要的技术指标，意味着仅有不到8%的废料（主要为不可回收的非金属轻杂、焚烧损耗和微量粉尘）被最终废弃，远高于传统全破碎压块路线的85%左右。这一指标体现了装置在资源回收方面的先进性，也是衡量双支路架构优越性的关键数据支撑。

34、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

35、双支路差异化处理架构：首次在铆钉废料回收领域提出按物料形态分流处理的策略，避免了通用全破碎压块线对钉头料的降级浪费。

36、可调栅格预分选+防搭桥破拱：栅格间隙15～40mm无级调节，适配m3～m12全规格；破拱齿辊专门解决短杆搭桥问题。

37、感应加热软化参数定制：针对铆钉钢（ml10～ml40cr系列）冷作硬化特性，设定650～750℃/15～30s的退火参数，仅软化表层而不改变心部组织，确保直接冷镦合格率。

38、视觉检测+旁路剔除：在长料流支路末端增设视觉检测，将不合格个体自动导入细屑流支路，保证回用质量。

39、油液闭环：脱出的切削油二级过滤后回用，切削油消耗降低15%～30%。