圆盘铸型定量浇注装置的改进

曹通畅 1 周欢 2

1大冶有色金属有限责任公司冶炼厂； 2大冶有色设计研究院有限公司，湖北大冶， 435005

摘 要： 定量浇注作为机组的第一道工序，也要为后续工序如铸模、取板、排板等工序提供合格的铜阳极板，为后续工序的正常运行创造必要的条件。定量浇注器的作用及工作原理是铜阳极浇注器的重要组成部分之一。定量分析浇注器的作用是将铜液从熔铜泵均匀地输送到每一个阳极模具上，确保每一个铜阳极重量和厚度一致，为工厂提供高质量的中间产品。本文对圆盘铸型定量浇筑装置的改进进行了深入的分析和研究。

关键词：圆盘铸型 定量浇筑 装置设计

引言

1999年开始在沈阳冶炼厂使用铜阳极铸造装置，从根本上改变了我国电解铜生产中铜阳极板的生产方式。采用先进的连杆生产线代替繁重的手工操作，一次完成铜阳极板的铸造、冷却成型、着板、平板的制作。我国在铜阳极型铸机的研制上取得了一定的成就，电解作为铜阳极型铸机的炼铜手段，其意义重大。结果是，今后几年内，国内一些大中型铜冶炼厂相继安装了功能类似的铜阳极铸造设备，而一些中小型铜冶炼厂由于客观条件的限制，不能安装全套铜阳极铸造设备，也实现了铜阳极简化和机械化生产。铜负极浇注设备是铜负极浇注设备的重要组成部分，其工作状态的好坏直接影响整个设备的运行质量。一是定量浇注器应与机组其它部件配合，按预定程序在预定时间内完成规定动作，不得干扰机组其它部件。

1. 定量浇筑装置设计概述

由于铜冶炼技术的不断进步，对铜阳极铸造工艺及设备的质量提出了更高的要求。自80年代中期以来，逐步实现了半自动定量浇注，从而实现了向全自动定量浇注的过渡。采用微电脑精确控制钢包重量，液压系统实现阳极自动浇铸。主要设备为水罐、中间包、浇注机、称量装置、液压控制系统、阳极输送线等。铸造法分为圆盘法和直线法两种， 按浇注操作的不同，可分为连续浇注操作和间歇浇注操作。圆盘压机是目前国内铜冶炼厂普遍采用的一种铜质阳极板的主要型式，而直线铸造机是一种可用于小型工厂的活动式输送机，其阳极板质量较差，只能采用。

有许多因素影响着事物的发展。定量分析时，定量精度的保证是主要考虑的因素，而非全部因素。同时还必须考虑定量精度的主要因素：操作简便、使用可靠、结构简单。要综合考虑各方面因素，权衡利弊，做出符合实际的选择。电解法生产过程中，铜阳极质量与电流效率、残极率等技术经济指标间的数量关系很难确定。定量浇注设备的选择是一个难点问题。为避免盲目性，有必要做一些基础性工作。各种定量浇注器达到的定量精度、铜阳极板重量偏差与电流效率的定量关系、剩余电极率等。据此，得到了定量浇注设备的理想结构。起动机组后，铜泵将铜熔炉中的铜液提升至铜箱，经摇嘴流入定量包内。浇铸结束后，液压缸开始推动摇嘴离开定量包装，而铜液则没有进入定量包装，而是直接从铜箱回到熔铜炉。为防止铜液从阳极冲模溅出，在浇铸过程中，铜液被浇铸车辆及相关模具同步移动。同步电动机带动圆盘式浇注机转动，使注塑模脱离浇注位置，进入冷却位置。硬质铜阳极板经过充分的冷却后，熔融铜进入了脱模工位。脱模时，装在脱模位置上的钩子将半脱模的阳极板从模具中拉出，以便使阳极能随着链条的移动逐个移出模具，并送到板机上。再次运转时，将扁平阳极板卸至阳极放电装置的板链上。接受到每一个阳极板后，压盘气缸通过棘轮和齿轮副将压盘链移一段距离，铜阳极板在压盘链上就会被拉起一段距离。

2. 圆盘铸型定量浇筑装置研究现状

盘式铸造机是电解精炼的关键设备之一，在有色金属中得到广泛应用。它是一种能够完成浇铸、成形、平放等功能的组合机械。铜溶液从熔化的铜罐流到浇铸、冷却、脱模、极板取出、平板甚至阳极板上，所有这些都会自动取代先前的手工操作。采用半人工方式操作，克服了手工操作阳极板表面质量差对电解液指标的影响，极大地减轻了劳动强度，提高了工作效率。 定量分析浇注机是圆盘式机组的关键设备，其工作状况直接影响到机组的运行质量。后续的浇注装置随圆盘旋转，对圆盘转速进行合理控制，为提高铜阳极板外观质量奠定了基础。为了防止金属热积聚在相交壁上，导致裂纹、缩孔、烧损等缺陷，进行了阳极模具设计。 圆盘浇铸机的装置如下图所示：

图 1 装置示意图

铜阳极铸模是铜冶炼工业中的主要模具，其产品质量直接关系到生产的质量、产量及成本。铜阳极铸件在我国目前普遍采用的是球铁铸件，但这种铸件的生产成本高、制造周期长、使用寿命短。但是，铸铜阳极模具采用球墨铸铁(金属型)母模，铜阳极板采用铜阳极模制造，可以克服铸铁母模制造周期长，使用寿命短等缺点，但由于铜阳极含气量较高，铜阳极板存在诸多缺陷，使其生产质量下降，造成铜阳极板的残留率较高。为改善阳极铸模，采取了一系列有效措施：

(1)控制铜铸模具的温度，如安装红外线温度表，实时监测铜铸模具表面温度，并加入废铜以降低铸件温度。

(2)改进铜型铸造方法，使用大容量封隔器，减少顶针吹气次数，减少吹气次数，减少裂隙破坏，用浊度计测定脱模剂的泥浆浓度，并自动调节水泥比，使浆液浓度保持稳定。

3. 改进方法及效果分析

3.1 改进方法

图 2 改进后的定最浇注装置示意图

该改良方法的工作原理是：将铜液泵入沉淀池，沉淀后的铜液通过摆口2倒入沉淀池3，多余的铜液回流至沉淀池，在浇铸过程中，铜液先通过熔融摆口的流动，再直接返回沉淀池，将沉淀池中的铜液回流至沉淀池，并定量灌入沉淀池。浇注期结束后，进行定量桶复位，摆口复位，铜芯入定量桶，再开始第二次浇注期。浇注工作完成后，可打开沉淀罐的排铜阀，将贮存在容器内的铜放回熔铜罐中。

3.2 效果分析

首先，由于改进型浇注阀采用液压驱动摇摆喷嘴，解决了漏铜问题，尤其是可拆式结构的定量斗，斗内壁为浮渣所夹，清除无效，因此可将定量斗及时移出，将浸出斗移出，更能保证定量的准确性。其次，用液压传动代替了两套操纵杆机构，大大简化了结构，减少了机械磨损和热变形的影响，大大降低了维修费用，提高了设备的运转率。再次，简化机构，缩短了铜熔炼的浇注时间，减少了浮渣的产生，提高了阳极板表面质量，为提高电流效率、降低功率消耗、降低残极率和金属损耗提供了前提。最后，油缸工作环境恶劣、密封面容易老化、易漏油，出现新的问题。为避免这一现象，首先，应改进定量斗的结构，使其更加合理。第二，油缸的安装位置要避免高温、灰尘等因素的影响，必要时采取措施防止高温、灰尘的产生。通过这种方式可以解决漏油问题，消除新的缺陷。

4. 结束语

总之，国内铜阳极铸造厂已采用了不同类型的定量浇注器，基本能满足生产需要。但随着生产管理和工艺的不断完善，对设备提出了新的要求。已有研究表明，改善铜阳极板的质量，不仅能提高电解过程的电流效率，而且能降低剩余电极率、能源消耗和金属损耗。提高铜电解生产的经济效益的重要途径之一，就是要提高铜阳极板的化学成分、物理性能等质量指标。铜阳极板的化学成分主要取决于原料成分及工艺要求，本论文不涉及。铜负极板的物理性能主要有重量偏差、厚度均匀性和表面光洁度。这主要取决于浇注机的性能和操作条件，因此，选用合适的定量浇注机对提高铜阳极板的质量至关重要。

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