陽極銅定量澆鑄的研究與應用

1、陽極銅定量澆鑄的研究與應用周長勇 郭傳福（葫蘆島有色金屬集團有限公司 遼寧 葫蘆島 125003）摘要：研制、開發(fā)的國產化自動定量澆鑄技術，經過生產實踐證明，工藝合理，技術先進，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，為國內中小企業(yè)實現陽極銅澆鑄提供了一個工程應用的實例。關鍵詞：陽極板，定量澆鑄、減重法前言國內陽極銅澆鑄常由工人憑經驗進行控制，勞動強度大，環(huán)境惡劣，產出的陽極板薄厚不均，飛邊毛刺多，廢品率很高，對電解精煉有較大的負面影響，同時影響陽極板加工費用。近年來，國際上較多采用定量澆鑄技術，即可避免大量體力勞動，又可獲高品質的陽極板。我國的貴溪冶煉廠和金龍公司亦引進了該項技術，效果極佳。但此項技術與該廠的現狀不符

2、，同時價格昂貴，無法引進。為進一步提高陽極質量，降低廢品率，研制和開發(fā)適合我國粗銅火法精練現狀的定量澆鑄有著十分重要的意義。1、自動定量澆鑄技術方案的確定。引進定量的澆鑄稱重系統(tǒng)由機械電子稱、放大器、數模轉換器組成。其稱重是利用機械杠桿原理，用配重鐵將裝置重量平衡掉，傳感器承重按18比例與被稱實物重量相當。此方案工藝合理，技術先進，但其結構復雜，尤其機械加工件精度高，杠桿材質要求嚴格。故方案雖好卻難于實現。為此，將其機械裝置取消，直接將傳感器置于澆鑄包底座，稱其重量，并采用特殊方法進行處理，以滿足工藝要求。該廠陽極板重量要求控制在180190kg，而裝置凈重約2.5t澆鑄時總量約2.8t因稱重

3、銅液的變化量較小，精度要求高（1kg）,而一般傳感器最佳稱重為量程的30%70%，故選用量程5t精度為0.03的進口原裝傳感器為主要檢測元件，其稱重儀表精度達到二十五萬分之一，即系統(tǒng)靜態(tài)時理論精度為0.025kg。為解決澆鑄包升降，其重心不斷變化造成誤差，利用動平衡器，對傳感器信號分時采樣，累計求平均值的數值處理技術，使稱重精度提高了一個百分點。為避免稱重信號受干擾，將傳感器稱重信號變?yōu)殡娦盘栐俳浄糯笏涂刂剖肄D換成數字信號而輸入微機。定量澆鑄板重量的95%98%取決于澆鑄曲線的穩(wěn)定性，2%5%取決于收包后余流量的相對穩(wěn)定性。因此必須規(guī)范澆鑄包、中間包的規(guī)格。而液壓系統(tǒng)的油壓、油溫、油質及伺服閥

4、零位漂移等穩(wěn)定與否，直接關系到澆鑄曲線是否穩(wěn)定。為確保澆鑄曲線的相對穩(wěn)定，一方面在伺服閥供電回路串聯一電位器，以免在更換閥時因其線圈的內阻差異，調整澆鑄曲線電位器組；另一方面取消澆鑄包復位后零電流控制，避免零電流時自動起包，造成生產事故。2、自動定量澆鑄過程及原理2.1過程自動定量澆鑄裝置主要由中間包、澆鑄包、稱重系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)、圓盤鑄錠機、取排板機等組成。整個過程可手動，自動進行。自動定量澆鑄的關鍵是澆鑄包、液壓系統(tǒng)及微機控制系統(tǒng)。澆鑄時銅液自爐體出口連續(xù)地注入溜槽，經中間包，再通過澆鑄包，支架底座稱，定期、定量、間斷地控制中間包注入澆鑄包銅液量。當達到設定值時，中間包復位，停

5、止傾注，此時澆鑄總重量被記錄。若圓盤鑄錠機處于待鑄位，澆鑄包便開始傾動澆鑄。澆鑄速度由慢逐漸變快，再由快逐漸變慢，在達到板重設定值時澆鑄包復位，結束澆鑄。復位后，其總重量又被記錄，兩次重量之差值為陽極板重量。后經圓盤鑄錠機頂板、取板排板，叉車或吊車外運。其流程見圖1。排板機陽極板出爐銅液撈板機微機固定溜槽取板機液壓站中間包冷卻鑄錠機澆鑄包 工藝流程 控制流程圖1 自動定量澆鑄流程2.2、原理定量澆鑄是利用澆鑄包增重法控制包內凈液量，利用減重法控制單板重量。定量澆鑄可分為恒流量和變流量兩種，前者因噴濺原因一般不采用，后者因其很好地滿足工藝要求而被采用。中間包往澆鑄包傾注銅液，澆鑄量由微機控制，達

6、到設定值時，停止注液。同時檢索鑄錠機是否到位，若到位，則給伺服閥供電，開始澆鑄。伺服閥得到不同電流，其閥芯處于不同位置，并給予相應開閉度，澆鑄包傾動速度以控制伺服閥的電流大小進行調節(jié)。電流愈大，傾動速度愈快，反之則愈慢。電流為零保持原狀。若供反向電流，澆鑄包復位，反向電流愈大，復位速度愈快，反之則慢。澆鑄全過程一般分10個階段，由相應程序進行控制。其中3個是澆鑄包處于等待的聯動控制程序（即中間包傾動、復位澆鑄機運行狀態(tài)位），后7個是澆鑄速度控制程序，即以電位器組分檔切換，供伺服閥不同電流來控制銅液澆鑄速度。檔位切換按各澆鑄段設定澆鑄量與實際值進行比較來實現，若實際值與設定值相同，則換下一檔位，

7、最終完成整個澆鑄過程。澆鑄狀態(tài)曲線見圖2。 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S0 + I0 - G10 G20 3、定量澆鑄方式3.1、手動定量澆鑄。實現手動定量澆鑄目的有：一、驗證稱重裝置的可行性和可靠性；二、弄清手動澆鑄板重狀況，減少板重識差，提高合格率；三、搞清影響板重合格率的因素，采取措施及時解決。澆鑄包、中間包均用手操控制，不受接近開關信號制約，澆鑄包由電位器控制手操起包，當銅液減至微機設定值時，自動收包。在收包過程中，操作人員應迅速將手操電位器調回零位為下一個過程做好準備。中間包由自動返回轉換開關控制起包、收包。3.2、自動定量澆鑄澆鑄包傾翻受圓盤鑄錠機到位和中間包

8、復位信號制約，中間包傾翻受澆鑄包復位信號制約，圓盤鑄錠機運轉受澆鑄包復位信號制約。澆鑄包自動完成澆鑄過程分五個階段。即：澆鑄包快速傾翻、緩沖、慢速傾翻、計量調整和收包階段。各段的速度則利用調節(jié)伺服閥電流大小值完成。見自動定量澆鑄邏輯控制圖3圓盤鑄機PL微機電流調節(jié)放大器電子稱中間包伺服閥澆鑄包4、生產效果稱重系統(tǒng)經過135爐次的生產實踐，在得到可靠性驗證后，對自動控制程序和澆鑄曲線進行調試和帶負荷模擬聯試，之后逐漸投入生產，效果很好。每塊板澆鑄時間平均13s，小時鑄板平均120塊（22t，統(tǒng)計27爐次，共計8424塊陽極板，其中自動澆鑄7590塊，自動澆鑄率90.1%，板重最高達191kg，最

9、低177 kg，板厚極差不超過3mm，180 kg190 kg的合格率最高，達98.2%。最低為91.6%，平均為95.5%（見表1）。表1 自動定量澆鑄結果時間 板數 自動澆鑄率% 板重kg 板厚極差 合格率% 塊 max min mm15日 714 82.2 191 177 3.0 91.6 16日 620 89.6 191 180 2.4 94.517日 670 88.7 185 179 1.3 98.218日 780 87.6 188 178 2.2 96.319日 698 90.3 190 179 2.4 94.220日 756 89.2 191 182 2.0 96.421日 807 91.6 191 181 2.2 97.622日 935 93.1 190 178 2.6 95.123日 656 93.5 188 179 2.0 98.124日 954 94.2 191 179 2.7 93.4平均 90.1 191 177 3.0 95.55、結束自行研制、開發(fā)的這套自動定量澆鑄系統(tǒng)，技術先進，行之有效，經濟合理。生產實踐證明，系統(tǒng)運行可靠，產出陽極板達到工藝要求，若進一步穩(wěn)定生產，效果更佳。此技術的應用，不僅對提高陽極板質量及電解電流效率，降低殘極率提供可靠保證，也為中小企業(yè)實現定量澆鑄奠定了堅實的基礎。作者簡介：周長勇，男，