鐘清林

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

傾動爐歷經(jīng)了多年生產(chǎn)實踐，積累了豐富的雜銅冶煉經(jīng)驗，產(chǎn)能逐年攀升，各項經(jīng)濟技術(shù)指標在全國同行業(yè)位居前列。銅陽極板合格的外觀質(zhì)量，是保證電解工序連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)的前提條件［1］。傾動爐澆鑄的陽極板，經(jīng)質(zhì)量計量部外觀初步檢測后，送往電解車間。電解車間陽極板機組對不符合要求的陽極板拒收并進行自動剔除，保證機組后續(xù)工序及電解作業(yè)的順利進行。近年來，隨著傾動爐產(chǎn)能和圓盤澆鑄能力的提升，陽極板拒收率也出現(xiàn)了相應(yīng)的波動。因此有必要對陽極板拒收率高的情況進行改進。

2 傾動爐陽極板澆鑄工藝流程

傾動爐澆鑄系統(tǒng)為M16模雙圓盤澆鑄機，采用差量法電子稱量系統(tǒng)，澆鑄過程中所有稱量數(shù)據(jù)都顯示在電腦屏幕上，可直觀地反映各階段的澆鑄數(shù)據(jù)。差量法稱量的工作原理是，當中間包分配給澆鑄包的銅水重量達到設(shè)定裝載值后，開始澆鑄陽極板，待澆鑄包倒出設(shè)定重量的銅水時停止?jié)茶T［2］。澆鑄系統(tǒng)主要工藝流程如圖1所示。

圖1 傾動爐澆鑄系統(tǒng)工藝流程圖

3 陽極板拒收率狀況及引起因素分析

3.1 陽極板拒收率情況

跟蹤抽取了2019年1月陽極板拒收率進行分析，表1 為1月份傾動爐陽極板拒收率情況。

表1 1月份傾動爐陽極板拒收率

拒收率=機組自動剔除不合格陽極板塊數(shù)/（機組上機陽極板總塊數(shù)）×100%

1月份傾動爐陽極板機組上機陽極板總塊數(shù)為30011塊，機組自動剔除不合格陽極板塊數(shù)為429塊，陽極板的平均拒收率為1.43%，較2018年平均拒收率1.01%增加了0.42%，造成大量陽極板返爐，增加了生產(chǎn)成本。

3.2 影響陽極板拒收的具體因素

傾動爐2019年1月份不合格陽極板具體原因如表2所示。陽極板錐度和偏重分別達到454塊和468塊，占拒收總數(shù)的32.13%和33.12%，是拒收陽極板的最大組成部分。

表2 1月份不合格陽極板具體原因

3.3 引起錐度和偏重因素分析

為了調(diào)查清楚1月份陽極板錐度問題，實驗中將所澆鑄的3爐次陽極板標記對應(yīng)澆鑄的模位號，并深入電解車間跟蹤觀察這3爐次陽極板上機情況，統(tǒng)計結(jié)果如表3所示。

表3 2月13-15日錐度占拒收率比率

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2月13-15日的3個爐次拒收陽極板錐度分別占當爐次拒收率的33.3%、27.6%和31.0%。銅模在經(jīng)過多次澆鑄過程中變形會導(dǎo)致陽極板錐度不合格，即使操作工及時更換了變形銅模，在后續(xù)澆鑄作業(yè)中，其它銅模也因變形導(dǎo)致陽極板錐度不合格。因此，銅模變形是影響陽極板錐度的主要因素。

在澆鑄現(xiàn)場跟蹤3爐次陽極板澆鑄情況后發(fā)現(xiàn)，當電子秤完成稱重后，PLC顯示所有陽極板稱重記錄均正常。但是，因傾動爐圓盤澆鑄效率的提升，澆鑄包往模具傾倒銅液時加速了銅液流速，澆鑄包在返回等待位過程中，銅液返回不及時導(dǎo)致有少量銅液澆鑄至模具內(nèi)。將電解車間對這3爐次拒收的陽極板倒運回現(xiàn)場逐一進行稱重效驗，結(jié)果如表4所示。

表4 2月17-19日偏重占拒收率比率

經(jīng)統(tǒng)計分析，2月17-19日的3個爐次拒收陽極板偏重分別占當爐次拒收率的34.5%、32.3%和29.6%。因此，澆鑄包內(nèi)銅液返回延時是影響陽極板偏重的主要因素。

3.4 引起銅模變形和銅液返回延時因素分析

調(diào)查2019年1月份某爐次生產(chǎn)報表和PLC記錄，統(tǒng)計噴涂效果差導(dǎo)致模面溫度不均衡對銅模變形影響情況。依據(jù)《傾動爐工藝規(guī)范》標準，噴涂液配比：硫酸鋇（kg）/水（kg）=1/200，噴涂設(shè)定時間5s［3］。通過調(diào)查，1月份各爐澆鑄嚴格按標準配比噴涂液，噴涂設(shè)定時間在標準范圍內(nèi)。但是，圓盤部分模子模面共計17處溫度異常，個別模子溫差嚴重，模子易變形。噴涂效果對引起銅液返回延時和銅模變形影響程度如表5中所示。

表5 噴涂效果對陽極板的影響

調(diào)查結(jié)果表明：噴涂效果差對銅液返回延時無影響，但是對銅模變形影響達100%。

查詢2019年1月份各爐次生產(chǎn)報表，調(diào)查各爐次澆鑄包使用情況。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，澆鑄包不能完全保證1次/爐次的周期，澆鑄包第一次破損時間澆鑄陽極銅塊數(shù)<150塊。澆鑄包使用壽命短對銅液返回延時和銅模變形影響程度如表6中所示。

表6 噴涂效果對陽極板的影響

調(diào)查結(jié)果表明：澆鑄包使用壽命短對銅模變形無影響，但對銅液返回延時影響達100%。

4 解決方案探討

針對調(diào)查分析出影響傾動爐陽極板拒收率的主要因素，制定了相應(yīng)的解決方案，具體方案如表7中所示。

表7 解決方案分析

根據(jù)表中所述的問題和針對性改造方案分析，要降低現(xiàn)有陽極板拒收率高的問題，解決的主要思路是：

（1）均勻噴涂模面，控制模面各點溫度均衡。

（2）提高澆鑄包的抗沖刷的能力。

5 對策實施

5.1 設(shè)計制作自動移動噴涂裝置

5.1.1 驅(qū)動控制方式

噴涂裝置通過氣動隔膜泵將攪拌好的硫酸鋇溶液吸入到噴涂的噴嘴實現(xiàn)對銅模的噴涂，該處的三個氣動角閥根據(jù)功用分為吹掃閥、噴涂閥和回流閥，三個氣動閥的開閉由三個電磁換向閥控制，而這三個電磁換向閥的PLC程序是根據(jù)工藝條件進行編程。自動移動噴涂驅(qū)動原理如圖2所示。

圖2 自動移動噴涂驅(qū)動原理圖

5.1.2 自動噴涂的控制邏輯

自動噴涂的控制邏輯如下：

（1）操作人員根據(jù)模溫和銅冶煉的情況，在PLC上位機組動態(tài)畫面設(shè)定好噴涂時間（噴涂閥打開時間）。

（2）當銅模運行到噴涂位時，噴涂閥打開（開始噴涂）。

（3）到設(shè)定時間噴涂閥關(guān)閉（停止噴涂）。

（4）吹掃閥打開1秒后關(guān)閉（對管路清洗）。

（5）回流閥打開（硫酸鋇循環(huán)回攪拌桶），等待下一塊銅模噴涂。

自動移動噴涂裝置設(shè)計圖及現(xiàn)場圖如圖3所示。

圖3 自動移動噴涂裝置圖（a設(shè)計圖、b現(xiàn)場圖）

5.2 選用新型定型耐火磚

5.2.1 選擇耐火磚材料

對常用的兩種耐火磚的成份及性質(zhì)進行分析對比，如表8中所示。

表8 耐火材料成份及性質(zhì)比對

LZ48高鋁磚是三氧化二鋁含量為48%的硅酸鋁質(zhì)耐火材料制品，氧化鋁含量在48%以上的一種中性耐火材料。由礬土或其他氧化鋁含量較高的原料經(jīng)成型和煅燒而成。熱穩(wěn)定性高，耐火度在1750℃以上?？乖暂^好，常用于砌筑煉鋼電爐、玻璃熔爐、水泥回轉(zhuǎn)爐等的襯里［4］。剛玉莫來石磚是指由剛玉和莫來石主晶相組成的高鋁質(zhì)耐火制品，具有較好的高溫強度、抗高溫蠕變性、抗熱震性和抗侵蝕性，主要用于高風溫熱風爐，也用于玻璃熔窯和作為陶瓷燒成窯具［5］。

通過對比發(fā)現(xiàn)，剛玉莫來石在硬度和耐火度兩方面優(yōu)于現(xiàn)有LZ48高鋁磚材質(zhì)制作的澆鑄包。

5.2.2 實驗新澆鑄包

與廠家進行深入定制，制造適合傾動爐澆鑄包尺寸的耐火磚。新型耐火磚材質(zhì)澆鑄包制作完成后進行澆鑄試驗。

圖4 澆鑄包對比圖（c高鋁磚澆鑄包、d剛玉莫來石澆鑄包）

5.3 輔助措施

實施其他能提高陽極板質(zhì)量的措施：

（1）抽取陽極板進行稱重，澆鑄前對電子秤進行校正。并每爐銅每個圓盤取10塊陽極板進行稱重，共計20塊，對出現(xiàn)誤差的電子秤進行調(diào)整。

（2）及時清理電子秤、澆鑄包所結(jié)冷銅。澆鑄過程中對電子秤進行檢查并清理灑落的冷銅，從而防止出現(xiàn)陽極板重量不穩(wěn)，板面厚度不均的問題［6］。

（3）針對上一爐次陽極板情況，對于修復(fù)無望的變形銅模進行更換并關(guān)注澆鑄出的陽極板情況，及時調(diào)平在澆鑄過程中因各種澆鑄原因造成的銅模不水平現(xiàn)象。

6 實施后效果

自動移動噴涂裝置能夠更均衡的為銅模噴涂脫模劑，使得銅模表面溫度均衡穩(wěn)定，大大減少銅模變形現(xiàn)象。同時也提升了噴涂效率，降低了勞動強度。

新型定型磚耐高溫、抗沖刷、沖擊能力強，將澆鑄包使用壽命由原來的≤1爐次提升到≥15爐次，減少了工作量，同時陽極板偏重問題大幅改善。

在實施了一系列措施后，傾動爐2019年6月份的陽極板拒收情況如表9中所示。

表9 6月份陽極板拒收情況表

2019年7月份傾動爐陽極板機組上機陽極板總塊數(shù)為32667塊，機組自動剔除不合格陽極板塊數(shù)為245塊，陽極板的平均拒收率為0.75%。

7 結(jié)語

影響江銅集團貴溪冶煉廠傾動爐陽極板質(zhì)量的主要因素為脫模劑噴涂效果和澆鑄包使用壽命。通過以下兩項措施，江銅集團貴溪冶煉廠傾動爐陽極板的拒收率由1.43%降至0.75%，澆鑄陽極板質(zhì)量得到進一步提升。

（1）設(shè)計增加自動移動噴涂裝置。銅模模面得到均勻噴涂，模面各點溫度均衡控制，噴涂效果好，噴涂時間不變，不影響作業(yè)時間。

（2）選用新型定型耐火磚制作澆鑄包。新型定型耐火磚抗沖刷、沖擊性能強，澆鑄包使用壽命得到延長，且不易粘結(jié)冷銅，清理頻次低。