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        貴金屬熔煉自動澆鑄技術(shù)及裝備

        2017-10-08 06:50:52黃波張林宏
        世界家苑 2017年10期
        關(guān)鍵詞:自動化技術(shù)

        黃波 張林宏

        摘 要:目前國內(nèi)外鉑族金屬提取冶金技術(shù),包括鉑族金屬一次及二次資源的溶解(如氧化溶解、高溫氯化、加壓氰化等),貴—賤金屬的分離(如溶劑萃取、氣相揮發(fā)等),在由鉑族金屬錠或二次資源精煉提純?yōu)楦呒兌茹K族金屬主要依靠高頻熔煉技術(shù),通過高頻爐感應(yīng)熔煉技術(shù),通入氧氣帶走雜質(zhì)元素,然后通過澆鑄冷卻成型。而澆鑄過程需要面對高溫金屬液,我公司通過技術(shù)攻關(guān)克服傳統(tǒng)人工澆鑄技術(shù)壁壘開發(fā)了一套自動化澆鑄技術(shù)與裝備,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性,降低了勞動強度和安全隱患,促進了行業(yè)技術(shù)革新與進步。

        關(guān)鍵詞:鉑族金屬;自動化技術(shù);熔煉;提純;裝備

        1.傳統(tǒng)貴金屬熔煉及澆鑄技術(shù)

        鉑族金屬因其價值昂貴并且稀少而成為金屬中的佼佼者,鉑族金屬其本身具有抗氧化、耐高溫、抗腐蝕等特點,其被廣泛用于首飾品、高精尖工業(yè)制造、醫(yī)藥等領(lǐng)域。受鉑族金屬應(yīng)用領(lǐng)域限制,對其原材料的純度及性能要求極為苛刻,在傳統(tǒng)的冶煉提純企業(yè)中多采用高頻熔煉人工澆鑄成型技術(shù)。貴金屬熔煉要經(jīng)過配料、熔化、通氣、合金化、精煉等過程。常用的熔煉方法為高頻熔煉方法或中頻感應(yīng)熔煉,坩鍋為氧化物如鎂石、剛玉、CaO、ZrO2等。澆鑄用鑄模為水冷銅模。

        ①、熔煉原理及熔煉爐結(jié)構(gòu)

        感應(yīng)加熱所遵循的重要依據(jù)是電磁感應(yīng)、集膚效應(yīng)和熱傳導(dǎo)等三項基本原理。

        工業(yè)常用無芯感應(yīng)爐,爐料在經(jīng)過搗實的耐火爐襯坩鍋內(nèi)進行熔煉。一根常用水冷銅感應(yīng)線圈在爐襯外面,供電時沿垂直方向產(chǎn)生一脈沖磁場。整個爐子包裝在一剛性機械構(gòu)架中,并安裝成易傾轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)形式。常用頻率為:中頻500~5000Hz,高頻10~300kHz。

        傳統(tǒng)貴金屬澆鑄成型步驟為:貴金屬錠-高頻熔煉-金屬液-人工控制澆鑄架澆鑄成型。

        該澆鑄過程主要依靠人工控制,其主要存在以下缺點:

        (1)澆鑄過程鉑金金屬液充填型腔時易產(chǎn)生飛濺,不利于排氣;

        (2)澆鑄過程面對高溫金屬液,對于操作員工熱輻射較大,損害健康;

        (3)人工澆鑄速度不平穩(wěn),材料進入冷卻銅模中出現(xiàn)冒口較大;

        (4)人為因素大,材料易受情緒、熟練程度等因素影響,產(chǎn)品材料性能不穩(wěn)定。

        2.我公司自主開發(fā)貴金屬自動澆鑄技術(shù)

        鑒于上述人工澆鑄過程中出現(xiàn)的不足與缺點,我公司組織相關(guān)人員進行技術(shù)攻關(guān),開發(fā)了自動熔煉澆鑄技術(shù)及裝備,熔煉及自動澆鑄工序主要分為以下步驟:

        (1)原材料準(zhǔn)備:原材料為純鉑或者鉑銠合金,每次用料需從金庫領(lǐng)取并稱量記錄詳細的重量,再提純過程中需要嚴格把控原材料的損耗,領(lǐng)料后塊狀材料需要進行軋制、裁剪得到細碎的小塊狀以便能更快熔化。

        (2)澆鑄氣體準(zhǔn)備與配制:澆鑄過程需要用到氧氣,氧氣為直接從氣站購買用鋼瓶運輸?shù)绞褂玫亍i_啟高壓氣瓶時操作者應(yīng)站在氣瓶出口的側(cè)面,避免氣流傷人;氣門開關(guān)與減壓器應(yīng)慢慢打開。瓶內(nèi)氣體不得用盡,剩余殘壓不得低于0.5Mpa。實驗結(jié)束后關(guān)閉氧氣瓶的閥門。

        (1)熔煉過程控制應(yīng)注意

        ①、錠子完全融化后立即進行氯氣或氧氣吹煉操作,根據(jù)材料的不同及時調(diào)整功率和溫度。

        ②、Fe、Cu、Ni、Ag雜質(zhì)元素不超標(biāo)而其他的如Pb、Zn、Sn等雜質(zhì)超標(biāo)的鉑與鉑銠合金材料進行氧氣吹煉(也可以進行氯氣吹煉,其作用效果基本一致。)

        ③、Fe、Cu、Ni、Ag等雜質(zhì)元素超標(biāo)的鉑與鉑銠合金材料進行氯氣吹煉。

        (4)澆鑄過程控制

        ①、吹煉完成后,關(guān)閉氣體吹煉,從爐口拔下吹煉管子

        ②、調(diào)大電源功率,使溶液溫度升高,保持良好流動性,減少縮孔

        ③、澆注前水冷銅模要準(zhǔn)備到位

        ④、控制爐體稍微傾斜至澆注方向,溶液剛好不漏出,用玻璃棒或是三氧化二鋁棒在澆注口垂直對準(zhǔn)銅模,確認銅模到位后,開始澆注,澆注速度要均勻,適當(dāng)。

        ⑤、澆注結(jié)束后如果爐子中還有料澆下一個錠子,則將電源功率調(diào)節(jié)至保持熔融功率,如果爐子已經(jīng)沒料,則立即將電源功率調(diào)節(jié)為零,后按下電源關(guān)閉按鈕。

        (5)自動熔煉澆鑄裝備

        如下圖1所示,我公司前期一直采用手動緩慢澆鑄方式,該方式生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題多、過多依賴于人的經(jīng)驗與技藝,公司技術(shù)人員通過多年摸索開發(fā)出了一套自動熔煉澆鑄設(shè)備,該自動澆鑄設(shè)備包括熔煉澆鑄控制柜、自動控制系統(tǒng)、感應(yīng)線圈、澆鑄架、水冷銅模等部分構(gòu)成。該裝備的應(yīng)用極大降低了因澆鑄引起的氣孔、夾雜等材料缺陷,提高了改成生產(chǎn)線的自動化程度,降低了工人的勞動強度。

        3.澆鑄理論

        澆鑄溫度和速度、澆鑄模材質(zhì)及尺寸、澆鑄方法等是影響鑄錠質(zhì)量的重要因素。這關(guān)系到鑄錠的組織、成分偏析、氣體和雜質(zhì)分布、疏松和縮孔,影響漏板半成品和成品的質(zhì)量。

        澆鑄溫度可視爐料多少,操作熟練程度等適當(dāng)調(diào)整,一般高于熔點140~200℃,鑄模采用水冷銅模。

        4.自動化技術(shù)的方向及當(dāng)前問題

        5.當(dāng)前對于制造產(chǎn)業(yè)而言隨著人力成本的增加,目前市場上工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)正方興未艾,工業(yè)自動化、智能給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了一次革命,促使傳統(tǒng)制造業(yè)進行設(shè)備、技術(shù)的更新?lián)Q代。企業(yè)在管理、制造等方面,充分運用其技術(shù),調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),完善發(fā)展,促進產(chǎn)業(yè)擴大規(guī)模。當(dāng)前無人超市、機器人生產(chǎn)線等在各個城市和領(lǐng)域發(fā)展較快,在未來智能機器人將遍布到各個領(lǐng)域。

        6.目前,我國在制造業(yè)方面還并不完善,與一些發(fā)達國家相比仍然有一些需要進步的空間,尚未達到高度自動化的水平,并且應(yīng)用的推廣程度也不夠。在機械加工生產(chǎn)中,以半自動為主,自動化加工的程度還不夠,成品應(yīng)引入先進設(shè)備,提高經(jīng)濟性。當(dāng)下機械制造領(lǐng)域人才短缺,為了更好地推動機械工程自動化技術(shù)的發(fā)展,就需要對其專業(yè)高技術(shù)人才展開進一步的培養(yǎng)。要提高機械自動化的應(yīng)用程度,提高機械工程的整體水平,那么對專業(yè)人才的培養(yǎng)非常重要。突破理論學(xué)習(xí)的單一性,完善校企合作,加強其專業(yè)性。

        參考文獻

        [1]孫建亮,呂頑凱。機械工程自動化技術(shù)存在的問題及措施[J].信息系統(tǒng)工程,2013,5:131-132.

        [2]劉沖,李廣學(xué)。機械自動化技術(shù)在機械制造業(yè)中的應(yīng)用[J].科技資訊,2011(26)。

        [3]梁昌鑫,賈廷綱。工業(yè)自動化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].上海電機學(xué)院學(xué)報,2008(3)。

        [4]張雯.。有色金屬澆鑄系統(tǒng)研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2009。

        [5]施賢蛟,聞寶民。自動定量澆鑄技術(shù)國產(chǎn)化的研究與應(yīng)用[J].有色冶煉,2000,29(1),20-23。

        (作者單位:無錫英特派金屬制品有限公司)

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