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        降低陽極爐廢板率

        2021-12-09 10:52:42張彤緯
        銅業(yè)工程 2021年6期
        關(guān)鍵詞:金冠陽極板電子秤

        張彤緯

        (金冠銅業(yè)分公司,安徽 銅陵 244100)

        1 引言

        金冠銅業(yè)分公司陽極精煉澆鑄系統(tǒng)的是雙圓盤澆鑄機(jī),共36個(gè)模位,最大澆鑄能力110t陽極銅/小時(shí),由芬蘭奧托泰公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)。自投產(chǎn)以來,金冠銅業(yè)分公司就陽極板模具的使用進(jìn)行了多次嘗試:投產(chǎn)初期澆鑄機(jī)使用的是平板銅模;隨后為解決平板銅模的壽命低、易變形、陽極板合格率低等一系列問題,開始嘗試使用鋼模[1];但是由于投入成本高且各廠鋼模質(zhì)量差異大,金冠銅業(yè)分公司再次嘗試使用平板銅模,并對(duì)圓盤澆鑄系統(tǒng)進(jìn)行改造,加大噴淋冷卻強(qiáng)度,以優(yōu)化平板銅模性能[2];現(xiàn)至今,金冠銅業(yè)分公司開始使用剛度和強(qiáng)度更高的駝背銅模[3],銅模生產(chǎn)方式也是由外購(gòu)變更為自主澆模。至此,平均銅模壽命已達(dá)928t/塊,但是陽極爐廢板率高的問題一直未得到很好的解決,為此金冠銅業(yè)分公司努力尋找廢板率高的要因,制定并實(shí)施相應(yīng)對(duì)策,最終廢板率由2.73%下降至1.38%左右,大大節(jié)約了企業(yè)成本。

        2 要因分析

        為全面掌握陽極板廢板率,針對(duì)分析期間48爐陽極爐銅水澆鑄的廢板率再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并得出現(xiàn)階段廢板率高達(dá)2.73%。再對(duì)該48爐陽極爐銅水澆鑄產(chǎn)生的1874塊廢陽極板進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì),匯總?cè)缦拢簭澏枠O板935塊,占比49.89%;單重偏差(±5kg)陽極板662塊,占比35.33%;菜刀陽極板114塊,占比6.08%;耳薄陽極板94塊,占比5.02%;其他陽極板69塊,占比3.68%。

        根據(jù)此數(shù)據(jù)顯示,“彎耳”和“單重偏差”類廢陽極板數(shù)各為935塊和662塊,共占總廢板的85.22%,是陽極爐廢板率高的結(jié)癥所在。

        根據(jù)班組現(xiàn)場(chǎng)使用情況反饋及調(diào)查跟蹤,發(fā)現(xiàn)造成陽極板彎耳和單重偏差的原因主要有以下幾方面。

        (1)陽極板彎耳:銅水澆鑄溫度高、噴淋水壓力低、噴淋水流量低、母模配耳角度小。

        (2)單重偏差:人員培訓(xùn)不到位、澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度大[4、模位過高、電子秤未定期校準(zhǔn)。

        根據(jù)逐一要因確認(rèn),得出結(jié)論如下。

        (1)銅水澆鑄溫度高易導(dǎo)致粘模,且銅模損耗大,在同等冷卻強(qiáng)度下澆鑄陽極板冷卻效果不佳,產(chǎn)生彎耳等現(xiàn)象。經(jīng)半個(gè)月的跟蹤,澆鑄溫度均控制在1210±10℃,個(gè)別爐次溫度偏高也未大面積出現(xiàn)陽極板彎耳現(xiàn)象;

        (2)噴淋水壓力低、流量小將導(dǎo)致澆鑄陽極板冷卻效果不佳,產(chǎn)生彎耳現(xiàn)象。經(jīng)過半個(gè)月的跟蹤,噴淋水出口壓力均穩(wěn)定在8.5bar以上、流量穩(wěn)定在420m3/h,均達(dá)到生產(chǎn)需要,且經(jīng)過模溫反饋,銅模溫度為180℃左右[5],滿足生產(chǎn)需求;

        (3)人員培訓(xùn)不到位主要影響廢板率之處為:澆筑后期澆鑄包處理冷銅作業(yè)不規(guī)范,影響澆鑄包電子秤稱重,導(dǎo)致系統(tǒng)澆鑄陽極板重量不達(dá)標(biāo);澆鑄包內(nèi)銅水控制過滿,中間包銅水傾倒至澆鑄包內(nèi)時(shí)出現(xiàn)銅水溢出至銅模中,導(dǎo)致陽極板重量過重。經(jīng)過人員操作規(guī)程考試以及作業(yè)爐次與操作人員對(duì)比分析,作業(yè)不當(dāng)影響小,無個(gè)別人員澆鑄大量出現(xiàn)廢板情況出現(xiàn);

        (4)模位過高將導(dǎo)致澆鑄包在澆鑄過程中與銅模接觸,從而影響澆鑄包電子秤承重。此現(xiàn)象均可通過澆鑄稱重曲線得知,經(jīng)排查,銅模模位正常且澆鑄過程中澆鑄承重曲線正常;

        (5)澆鑄包承重均依靠電子秤承重,電子秤準(zhǔn)確性直接影響澆鑄重量。該電子秤均為每半個(gè)月校準(zhǔn)一次,同時(shí)每月與電解陽極機(jī)組及電銅過磅秤校準(zhǔn),查詢?nèi)齻€(gè)月記錄,誤差范圍均小于0.5kg。

        最終確認(rèn)要因?yàn)椋耗改E涠嵌刃 茶T包底部鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度大。

        2.1 母模配耳角度小

        根據(jù)母模配耳圖紙要求,母模配耳角度不得小于90°。但是母模使用到后期,由于脫模作業(yè)的拉應(yīng)力,導(dǎo)致母模出現(xiàn)耳部?jī)A角不符合圖紙標(biāo)準(zhǔn)的情況,若不及時(shí)調(diào)整糾正或更換,容易使陽極板在頂起時(shí)耳部卡在銅模中,造成彎耳現(xiàn)象。

        隨后檢查連續(xù)22天跟蹤檢查母模配耳情況,發(fā)現(xiàn)44次澆模作業(yè)中,有21次母模配耳角度不合格,占總數(shù)的47.8% 。

        為進(jìn)一步確定配耳角度小對(duì)彎耳陽極板數(shù)的影響,公司隨后開展實(shí)驗(yàn),對(duì)母模配耳角度處于各個(gè)數(shù)值情況下生產(chǎn)的銅模進(jìn)行標(biāo)記并使用,并記錄該銅模澆鑄生產(chǎn)前100塊陽極板中的彎耳陽極板數(shù)以及彎耳陽極板所占比例,得出以下數(shù)據(jù):

        隨著母模配耳的減小,廢板率顯著上升。說明母模配耳角度的變化對(duì)陽極板廢板率影響較大。

        2.2 澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度大

        連續(xù)連續(xù)三周跟蹤測(cè)量了現(xiàn)場(chǎng)正在使用的八個(gè)澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)的彎曲幅度,不合格澆鑄包(彎曲幅度高于1cm)占比達(dá)到75%。

        為進(jìn)一步確定澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)變形對(duì)單重偏差陽極板數(shù)的影響,公司連續(xù)開展30組對(duì)照實(shí)驗(yàn):同時(shí)在AB盤分別安裝正常澆鑄包和鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度大的澆鑄包,對(duì)比AB盤澆鑄產(chǎn)生單中偏差陽極板數(shù)的情況。

        隨著澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度的增大,單重偏差陽極板數(shù)顯著上升,即降低鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度可以降低單重偏差陽極板數(shù)。

        3 制定對(duì)策并實(shí)施

        3.1 母模配耳安裝方式更改

        公司進(jìn)一步分析母模耳部翹起的原因,發(fā)現(xiàn)母模與母模配耳是分體式連接,主要依靠安裝時(shí)對(duì)四周邊角進(jìn)行焊接來固定配耳。在澆鑄過程中,銅水高溫達(dá)到1200℃以上,并在脫模時(shí)存在巨大的拉力,用焊接的方式安裝極易產(chǎn)生配耳脫焊翹起等現(xiàn)象,無法滿足生產(chǎn)需求。為此公司提出兩套方案。

        (1)將分體式母模更改為一體式母模,此方案的優(yōu)點(diǎn)是無母模配耳翹起等問題,但更換成本過高。

        (2)將焊接的安裝方式更改為焊接+螺栓固定的方式,此方案優(yōu)點(diǎn)是更換成本低,但雖延長(zhǎng)了母模配耳維保的周期,到使用后期仍然會(huì)出現(xiàn)母模配耳翹起的問題,需人員加強(qiáng)日常監(jiān)督檢查。經(jīng)方案論證,公司最終采用方案二,即:更改母模圖紙,對(duì)母模耳部進(jìn)行優(yōu)化,分別在母模四個(gè)邊角增設(shè)4個(gè)M20螺栓固定[6]。

        3.2 更換底部鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)

        經(jīng)分析,澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)易變形的原因主要是底部鋼構(gòu)經(jīng)常受到銅水的高溫輻射,導(dǎo)致強(qiáng)度變低引起變形。增加強(qiáng)度的方案有兩種:一是增加鋼構(gòu)厚度,此方案前提必須是提升澆鑄包安裝高度,保證澆鑄過程中澆鑄包底部與銅模底部無接觸,這將導(dǎo)致銅水在澆鑄過程中沖刷大易產(chǎn)生飛邊毛刺,故不可??;二是將材質(zhì)更換成強(qiáng)度更高的鋼構(gòu)。經(jīng)過方案論證,公司最終確定將澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)由普板Q235改成低合金鋼板345。

        4 實(shí)踐效果及結(jié)語

        通過上述改進(jìn)之后,再次對(duì)陽極爐廢板率情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):陽極爐廢板率以由之前的2.73%下降到1.38%左右;按目前陽極爐每日平均澆鑄量1200t計(jì)算,本次課題新增利潤(rùn)為24萬元/月。同時(shí)陽極板廢板率的減少,降低了車間需處理的冷銅量、減少了員工工作量。

        通過公司以及車間的各方面努力,金冠銅業(yè)陽極爐廢板率顯著下降,廢板率已穩(wěn)定在了1.38%左右,大大節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)成本。

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