從中國(guó)專利看我國(guó)廢鋼破碎線的發(fā)展

文 / 江蘇華宏科技股份有限公司　符　杰　黃艱生　胡品龍

從中國(guó)專利看我國(guó)廢鋼破碎線的發(fā)展

Development of scrap broken line from the Chinese patents' look

文 / 江蘇華宏科技股份有限公司符杰黃艱生胡品龍

檢索了我國(guó)廢鋼破碎線的所有相關(guān)專利，通過(guò)對(duì)專利申請(qǐng)量、專利申請(qǐng)人的分析，將整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展劃分為專利技術(shù)生命周期的四個(gè)階段。通過(guò)重點(diǎn)專利的分析，闡述了我國(guó)廢鋼破碎線領(lǐng)域的核心技術(shù)及其發(fā)展歷程，并對(duì)未來(lái)發(fā)展提出了建議。

專利；廢鋼破碎線；專利技術(shù)生命周期；發(fā)展歷程

一、引言

廢鋼破碎線是目前最先進(jìn)的處理廢鋼鐵的加工設(shè)備，其主要由物料輸送裝置、碾壓裝置、破碎機(jī)、除塵裝置等組成。其工作原理為：廢金屬通過(guò)加料輸送線提升至碾壓裝置，經(jīng)擠壓后進(jìn)入破碎主機(jī)；破碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)子上的錘頭輪流擊打金屬?gòu)U料，引起廢料破碎和揉團(tuán)；破碎金屬自排料機(jī)構(gòu)排出，經(jīng)輸送機(jī)、磁選機(jī)、有色金屬分選機(jī)、除塵器等進(jìn)行分選、除塵，分別將廢鋼、廢有色金屬、殘留垃圾等分別堆放，實(shí)現(xiàn)精料入爐的效果。

國(guó)外廢鋼破碎線的制造企業(yè)主要有美國(guó)的Newall公司、德國(guó)的Lindemann公司、Henschel公司和日本的富士車輛會(huì)社等[1]，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、消化吸收再創(chuàng)新，我國(guó)第一臺(tái)廢鋼破碎線于2000年由中美聯(lián)合研發(fā)成功[2] [3]。

專利是世界上最大的技術(shù)信息源， 據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，專利包含了90%以上的世界科技信息，反映了發(fā)明人對(duì)于該技術(shù)在工業(yè)上應(yīng)用的充分預(yù)期，體現(xiàn)了其技術(shù)的實(shí)用性價(jià)值。專利技術(shù)是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的最好體現(xiàn)[4]。

二、專利檢索和產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)分析

本文基于廢鋼破碎線的技術(shù)特點(diǎn)和設(shè)備組成，利用佰騰數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索。為防止專利信息遺漏，采用先擴(kuò)大檢索范圍再手工篩選的方式得到最終的分析樣本。以[ab:（廢鋼）and ab:（破碎）作為檢索條件，獲得154項(xiàng)專利，接下來(lái)根據(jù)摘要將《一種廢鋼化玻璃破碎器》、《常溫破碎、粉碎廢橡膠制品的全自動(dòng)流水線及方法》這種無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工降噪處理，最終得到有效樣本數(shù)為77。

將每年的專利申請(qǐng)量、專利申請(qǐng)人匯總并繪制趨勢(shì)圖（圖1）和技術(shù)生命周期圖（圖2）:

雖然國(guó)內(nèi)第一臺(tái)廢鋼破碎線是2000年研發(fā)成功的，但因?yàn)閮H是簡(jiǎn)單的國(guó)產(chǎn)化過(guò)程，因此前幾年未有相關(guān)專利的申請(qǐng)。

圖1　專利量趨勢(shì)分析

圖2　技術(shù)生命周期圖

2008~2010年國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)量與專利申請(qǐng)人數(shù)量都不多，其中2009年12個(gè)專利中有10個(gè)為華宏科技申請(qǐng)，集中度較高，處于專利技術(shù)生命周期的萌芽期，國(guó)內(nèi)少數(shù)有廢鋼加工裝備或礦山破碎基礎(chǔ)的企業(yè)正在進(jìn)行研發(fā)、試制，產(chǎn)品市場(chǎng)推廣應(yīng)用還未成熟。

2011~2013年專利申請(qǐng)量與專利申請(qǐng)人數(shù)量均出現(xiàn)了急劇上升，處于專利技術(shù)生命周期的增長(zhǎng)期，經(jīng)過(guò)前期示范應(yīng)用，廢鋼破碎線作為最先進(jìn)的廢鋼加工設(shè)備已被市場(chǎng)接受，前期被壓抑的市場(chǎng)需求在這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)了井噴，其他廢鋼加工裝備的廠家這個(gè)階段涌入，導(dǎo)致專利出產(chǎn)量達(dá)到頂峰。

2014年專利申請(qǐng)量較2013年僅下降了15%，但是申請(qǐng)企業(yè)數(shù)量由10家變?yōu)?家，降幅為40%，表面已處于專利技術(shù)生命周期的成熟期且呈現(xiàn)了衰退的趨勢(shì)。這個(gè)階段，廢鋼破碎線的技術(shù)成熟，大多數(shù)企業(yè)已經(jīng)不再投入研發(fā)力量，基本沒(méi)有新的企業(yè)愿意進(jìn)入。

2015年專利申請(qǐng)量較2014年下降了59%，降幅明顯，申請(qǐng)企業(yè)數(shù)量下降了33%，表明已完全處于專利技術(shù)生命周期的衰退期，此時(shí)由于市場(chǎng)接近飽和、競(jìng)爭(zhēng)充分，一些規(guī)模和品牌影響力較小廠家已退出市場(chǎng)。

表1　專利年度申請(qǐng)量

三、從專利內(nèi)容分析我國(guó)破碎線技術(shù)發(fā)展

在77個(gè)樣本中，實(shí)用新型專利53項(xiàng)，發(fā)明專利23項(xiàng)，其中處于有效狀態(tài)的7項(xiàng)，處于實(shí)質(zhì)審查狀態(tài)的3項(xiàng)，公開(kāi)發(fā)明狀態(tài)的3項(xiàng)，失效狀態(tài)的10項(xiàng)，全部為被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局駁回的申請(qǐng)。

根據(jù)專利法中對(duì)發(fā)明和實(shí)用新型的定義，發(fā)明同實(shí)用新型相比具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，對(duì)應(yīng)到本項(xiàng)目的專利樣本中，實(shí)用新型專利主要偏重于破碎線的進(jìn)料機(jī)構(gòu)、除塵機(jī)構(gòu)、減震機(jī)構(gòu)、破碎料磁選、破碎刀片結(jié)構(gòu)等局部的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和輔助性功能的部件，因此本文采用以發(fā)明專利為主、實(shí)用新型為輔的分析思路。

萌芽期

2008年申請(qǐng)了2個(gè)實(shí)用新型專利，分別涉及用于維修時(shí)替換錘頭的拔銷機(jī)構(gòu)和廢鋼的進(jìn)料輸送機(jī)構(gòu)，屬于輔助設(shè)備的專利。

2009年華宏科技申請(qǐng)了3項(xiàng)發(fā)明，7項(xiàng)實(shí)用新型專利，是國(guó)內(nèi)首次對(duì)整條廢鋼破碎線及各組成設(shè)備提交了專利申請(qǐng)，標(biāo)志著我國(guó)自主研發(fā)的廢鋼破碎生產(chǎn)線研發(fā)成功。

專利CN200910025933.5首次公開(kāi)了一種由液壓雙滾筒的進(jìn)料機(jī)、破碎機(jī)主機(jī)、萬(wàn)向軸、聯(lián)結(jié)主軸和電動(dòng)機(jī)組成的廢鋼破碎機(jī)，并對(duì)破碎主機(jī)、主軸棍系統(tǒng)、減震系統(tǒng)、拔銷機(jī)構(gòu)、聯(lián)結(jié)主軸等主要功能部件進(jìn)行了詳細(xì)的描述。

專利CN200910220107.6在CN200910025933.5公開(kāi)的主軸棍基礎(chǔ)上，對(duì)未安裝打擊錘和摩擦錘的部位增加防護(hù)板，代替了CN200910025933.5中的保護(hù)主軸的隔套，避免了鋼絲等柔性物料對(duì)主軸的纏繞。

2010年CN201010213531.0公開(kāi)了一組用于制造破碎機(jī)錘頭的合金材料的組分及其熱處理工藝，降低了錘頭斷裂風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)了使用壽命。

增長(zhǎng)期

2011年山東同信申報(bào)了4項(xiàng)實(shí)用新型專利，公布了與CN200910025933.5相似的廢鋼破碎主機(jī)，其同樣采用了錘頭擊打的方式處理廢鋼，但是同時(shí)公開(kāi)了一種分體組合式的擊打錘，提高了使用安全性。

專利CN201110304223.3公開(kāi)了一種廢鋼破碎機(jī)適用的排塵管道密封裝置，采用多級(jí)密封圈從根本上解決了除塵管道密封不嚴(yán)，泄漏嚴(yán)重的問(wèn)題。

2012年5家公司公開(kāi)了可拆卸破碎刀具、進(jìn)料裝置、除塵機(jī)構(gòu)、磁選裝置等相關(guān)技術(shù)，特別是湖南萬(wàn)容在CN201210195136.3中公開(kāi)了一種采用篩選除雜—剪切—破碎—分選工藝的廢鋼鐵破碎與爐料加工一體化的方法及設(shè)備，首次提出了采用雙軸撕碎機(jī)為一級(jí)破碎、立式破碎機(jī)為二級(jí)破碎的組合破碎的技術(shù)，適用于薄壁廢鋼鐵的破碎分選。

2013年的專利技術(shù)方案呈現(xiàn)百花齊放之勢(shì)，創(chuàng)造性達(dá)到頂峰。其中河南通利公開(kāi)了主機(jī)進(jìn)料機(jī)構(gòu)、破碎刀盤、組合刀盤等技術(shù)，與CN200910025933.5利用套裝于4根聯(lián)結(jié)軸上楔形分布的組合錘技術(shù)不同，破碎刀盤是一組安裝在通過(guò)鍵固定聯(lián)結(jié)于主軸上得多個(gè)刀片，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易安裝維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

專利CN201310722751.X公開(kāi)了一種報(bào)廢汽車破碎后主要金屬材料的回收方法，通過(guò)對(duì)破碎后的物料進(jìn)行風(fēng)選、磁選和有色金屬分選，得到純凈的鐵、銅、鋁等高價(jià)值金屬。除此之外，還公開(kāi)了耐磨錘頭的合金材料及加工工藝、移動(dòng)式廢鋼破碎系統(tǒng)、鎧裝式主軸棍、上篩板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)的方案。

成熟期

2014年，河南通利在刀具、刀頭、軸溫控制、減震、底座、出料等領(lǐng)域申請(qǐng)了11項(xiàng)實(shí)用新型專利，CN201420760189.X公開(kāi)了一種利用安裝于主機(jī)上的傳感器自動(dòng)檢測(cè)廢鋼破碎機(jī)振動(dòng)幅度，一旦超限，自動(dòng)采取停止加料、打開(kāi)排料門、停機(jī)等措施，保障設(shè)備安全運(yùn)行。

CN201420618321.3公開(kāi)了一種主軸軸承控溫裝置，通過(guò)在冷卻隔套外壁上設(shè)置兩條相通的導(dǎo)油道、供導(dǎo)熱油流動(dòng)，外設(shè)制冷循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)導(dǎo)熱油，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的主軸軸承降溫。

衰退期

CN201520359475.X公開(kāi)了一種新型的適用于輕薄型廢鋼和報(bào)廢汽車殼體破碎的專用設(shè)備，物料經(jīng)一組直徑依次遞減的碾壓輥碾壓成薄片后進(jìn)入破碎腔，經(jīng)錯(cuò)位安裝于反向運(yùn)轉(zhuǎn)的兩根平行主軸上的刀片撕裂成碎片。

湖北力帝在專利CN201520519540.0中公開(kāi)了一種廢舊金屬束塊破碎預(yù)處理設(shè)備，打包后的金屬束塊投入機(jī)架內(nèi)，通過(guò)液壓馬達(dá)帶動(dòng)一對(duì)齒輪旋轉(zhuǎn)，從而分別驅(qū)動(dòng)與之聯(lián)結(jié)的上下刀具總成反向旋轉(zhuǎn)，對(duì)大型金屬束塊進(jìn)行切割，切割后的小塊金屬經(jīng)出料機(jī)構(gòu)排出，通過(guò)改變浮動(dòng)刀盤機(jī)構(gòu)的傾斜角度提高切割效率，以適應(yīng)小型廢鋼破碎線處理能力，節(jié)約能源和設(shè)備投資。

CN201510496601.0公開(kāi)了一種通過(guò)數(shù)據(jù)采集、CPU處理器分析及反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢鋼加料-破碎-分選及報(bào)警等的自動(dòng)控制的大功率智能化廢鋼破碎系統(tǒng)。

四、結(jié)論與展望

通過(guò)對(duì)所有廢鋼破碎線相關(guān)專利內(nèi)容的分析，發(fā)現(xiàn)CN200910025933.5是一個(gè)十分重要的基礎(chǔ)專利，后續(xù)很多專利都是在此基礎(chǔ)上的局部創(chuàng)新。廢鋼破碎線從研發(fā)之初就一直采用錘頭高速擊打的技術(shù)，直到2012年才出現(xiàn)了適用于報(bào)廢汽車殼體的雙軸撕碎和立式破碎的組合處理技術(shù)。

當(dāng)前對(duì)廢鋼破碎線的研究已處于衰退期，根據(jù)專利技術(shù)生命周期的理論，在衰退期之后將會(huì)出現(xiàn)復(fù)蘇期，這取決于是否能在相關(guān)領(lǐng)域取得突破性創(chuàng)新，可以為技術(shù)市場(chǎng)注入新的活力[5]。

結(jié)合近兩年專利中出現(xiàn)的新技術(shù)和對(duì)廢鋼破碎線市場(chǎng)、技術(shù)的需求分析，本人認(rèn)為未來(lái)可在以下方面進(jìn)行新的探索和突破：

擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，研發(fā)適用于報(bào)廢汽車、廢舊電路板、廢家電等領(lǐng)域的破碎技術(shù)；

由于廢鋼基地回收的廢鋼經(jīng)常是打包成束塊的，較難直接破碎，因此可研發(fā)破碎預(yù)處理技術(shù)，降低對(duì)大功率廢鋼破碎主機(jī)的需求；

針對(duì)報(bào)廢汽車等成分復(fù)雜的廢鋼破碎料，研發(fā)渦電流、雙能X射線、光電識(shí)別等有色金屬自動(dòng)分選技術(shù)。

［1］ 宋協(xié)春，王東.廢鋼破碎機(jī)發(fā)展情況綜述.中國(guó)重型裝備.2009，3.

［2］ 劉正平，汪蕊. 再生資源回收利用的壯舉—首臺(tái)國(guó)產(chǎn)廢鋼破碎生產(chǎn)線通過(guò)鑒定驗(yàn)收.中國(guó)資源綜合利用.2001，8.

［3］ 韓翔華.我國(guó)廢鋼破碎生產(chǎn)線的研制與應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向.中國(guó)廢鋼鐵.2007，8.

［4］ 施曙東，等. 從激光清洗專利看激光清洗技術(shù)的發(fā)展.清洗世界.2009，9.

［5］ 袁輝，等. 專利技術(shù)生命周期圖示法的應(yīng)用研究.專利文獻(xiàn)研究.2010，5.