大极板铅电解及熔铸全套装备自动化研究及应用

 大极板铅电解及熔铸全套装备自动化研究及应用

阳,平

（深圳市中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂，广东 韶关  512300）

摘 要：在大极板铅电解及熔铸工艺条件下，八大机组，三套自动行车，两套平板车，全自动铅铸锭堆码生产线，三套蓄热式电铅锅，288个电解槽，整流系统在铅电解车间的现场实际研究及应用情况和效果，包括以上各设备流程、在铅电解及熔铸生产系统中的作用、已实施的改造及创新、还暂未解决的不足及改进方向、总结。在大极板铅电解工艺条件下，以上全套自动化装备应用非常成功，有很高的推广价值和借鉴意义。

关键词：铅电解；铅熔铸；阴阳极板；自动行车；阳极行车；机组；铸锭堆码；电铅锅；电解槽

首创使用多功能全自动行车、厂房全封闭底吸换气及废气处理，依靠全流程智能设备，电解槽整流系统、铅电解大极板成套生产线、阳极行车、析出铅输送线、阳极及残极小车、全自动铅铸锭堆码生产线，实现铅电解出装槽及铸锭作业中自动化运行和联动控制。

1、全流程设备简介

2、主要设备简介

2.1、 多功能绝缘自动行车

出槽前，按下整流系统的大电流短路开关，将预出电解槽整列断电；自动行车根据生产下达的任务自动定位到预出槽的电解槽，将达到电解周期的阴阳极板一起吊出；再从阴阳极板排距机吊起整槽待电解的阴阳极板装槽。

2.2、八大机组

八大机组包括：铅卷制造机组、阴极制造机组、阴阳极排距机组、析出铅洗涤抽棒机组、残极洗刷机组、残极中转移载机组、铜棒酸洗研磨机组、析出铅输送线。

2.2.1、铅卷制造机组

铅片在铅锅内熔化，通过铅泵泵至缓冲浇铸槽。调节缓冲浇注槽的液位，使铅液面接触到旋转水冷滚筒，连续生产阴极片。阴极片以20m/min的速度向卷绕滚筒卷绕。

2.2.2、阴极制造机组

利用阴极铅带制造机组产出的铅卷以及铜棒供给机供给的钢芯铜棒，经过卷边、叠合、装棒、穿孔、压纹、矫正加工以及点焊等一系列过程，制造出合格的铅阴极板。阴极板直接进阴阳极排距机组排距。

2.2.3、阴阳极排距机组

阳极板采用阳极行车吊运放置在本机组的阳极板接收机上，阴极制造机组制造的阴极自动插入。阳极板和阴极在此机组上按110mm的同极间距排列和分组（每组50片阳极、51片阴极，首尾为阴极）完成自动排距。排距后的一槽阴阳极板，经阴阳极移载小车自动转运至输出端供多功能自动行车吊运入槽。

2.2.4、析出铅洗涤抽棒机组

多功能自动行车将整槽阴极片（51片，间距110mm。）从电解槽内吊出运送并放置在机组的阴极片接收机上，在机上进行洗涤，并将铜棒从析出铅片上抽出，抽出的铜棒送至铜棒酸洗研磨机组；抽棒后的铅片堆垛、输送，实现析出铅表面清洗作业、吹干。

2.2.5、残极洗刷机组

经过残极接收机、分板机、洗涤机、喷淋设备、残极输送机等一系列过程，将阳极板上阳极泥的剥离、洗刷、干燥并分组排距，供残极中转移载机组取板。

2.2.6、残极中转移载机组

接收残极洗刷机组洗刷后的残阳极板，成垛自动转运至残极小车，自动转运至熔炼车间。

2.2.7、铜棒酸洗研磨机组

阴极洗涤拔棒机抽出的铜棒经过滑槽输送到本机组铜棒接受推出机后，推出到铜棒酸洗机的排距机。铜棒抓手将铜棒以30根/组，放入酸洗槽浸泡约后，另一组铜棒抓手再将铜棒以30根/组，放入漂洗槽水洗。经过水洗后，通过铜棒抓手将铜棒（30根/组）放置在铜棒输送链条上自然风干，风干后的铜棒经过铜棒分层输送至铜棒接受推出设备后，推出到铜棒研磨机。铜棒通过研磨机时，用旋转钢丝刷抛光四面。抛光处有防尘盖罩，抛光后的铜棒经过输送机一根一根供给阴极制造机组。

2.2.8、析出铅输送线

接收析出铅洗涤抽棒机组拔棒后的叠放好的成垛的析出铅，经自动提升、输送、旋转转向、自动称重、最终自动投入蓄热式电铅锅。

2.3、阳极行车

阳极行车只需吊起单吊阳极板，主要结构与多功能自动行车基本相同，但无绝缘，无接液装置，跨度不同，小车只需定位三个位置。阳极行车的作用是，在阳极小车固定输入端与42个阳极储备架、阴阳极自动排距机组阳极输入端之间自动吊运铅阳极板，实现铅阳极板精确快速地吊运。

2.4、全自动铅铸锭堆码生产线

经蓄热式电铅锅熔化并碱性精炼搅拌捞渣后的铅液，经铅泵抽出到定量斗，经全自动铅铸锭堆码生产线实现定量浇铸、机器人自动捞皮、铸锭后自动打码、气动自动脱模、锭块输送冷却、机器人码垛、自动称重、自动打包、自动贴标的全流程自动化生产。

2.5、整流系统

    288个槽分两个系列，共8列，每个系列4列，每列36槽，每列可通过短路开关单独通电或断电。通过整流系统实现铅电解所需直流电的精准控制按需调节。

3、改进及创新

3.1、多功能绝缘自动行车

采用两个300米激光测距仪，安装方便、维护调节简单。两个测距仪一主一辅且可互为备用，可实时检测大车两端差距以方便实时修正，且依靠两个测距仪可更精确定位。测距仪安装在大车上，虽大车行走时有一定振动导致光斑照射点波动加大，将测距仪反射膜加大后正常，且反射膜底板由薄不锈钢板改为厚的电木板（不易产生形变）。

3.2、铅卷制造机组

按400m每卷制作出来的铅卷，厚度不够，最后阴极片电解后易出现掉极情况。经多次试验不断尝试，不断调整温度及水冷滚筒浸入铅液的深度，按350m每卷制作铅卷，厚度大于等于1mm时，阴极片电解后掉极情况可大幅减少。

3.3、阴极制造机组

压纹机顶部过于尖锐，导致压纹后的阴极片在铜棒处拉伸过度，电解后极容易出现析出铅掉极情况。拆下加工切除部分尖角后正常。

3.4、铜棒酸洗研磨机组

铜棒倾斜输送处易卡铜棒且油缸易断轴。将两段链条分开控制，增加电机驱动，增加检测开关后大幅减少卡机和油缸断轴情况。

3.5、析出铅输送线

旋转装置无制动装置，极易被动转向导致铅垛倾斜或掉出，增加电机制动装置后正常。链条过长，链条边板严重磨擦边缘档板。1#2#输送线增加挡边导向轮后正常。下料装置两侧油缸油压不同频繁造成一边高一边低，频繁需人工操作复位。增加同步马达后正常。

3.6、残极中转移载机组

旋转台上放置时残极偏一边导致与2号小车干涉，只能人工吊开。在残极洗刷机组尾部增加平整油缸后大幅改善。

3.7、残极小车

平板车较长，只配置了一套驱动装置，重物在南面时小车无法移动。北面增加一套驱动系统后正常。

3.8、阳极行车

防坠钩推杆有两个，原设计中采用同一组接触器及主电源线控制，如果出现两推杆动作受阻或其它原因导致的不同步不同位置，无法调整同步。改为分两组接触器两条电缆控制。主起升变频器、小车变频器、大车变频器左、大车变频器右均增设进线电抗器和输出电抗器！增加电力系统稳定性，提高变频器及电机寿命。

3.9、全自动铅铸锭堆码生产线

承锭气缸误动作较多，频繁造成卡锭。改进检测开关位置及方式，并增加一个检测开关后，大幅减少卡锭情况。

4、不足及改进方向

4.1、两套自动行车不能完全互为备用。使用自动行车辅助葫芦来处理极板短路或断路，因大车跨度大，实际使用时效率较低。改进方向：如果采用两套自动行车，需设计足够长的厂房以使两套自动行车可以完全互为备用，为提高辅助葫芦处理极板短路的效率，辅助葫芦需设计在可联接自动行车也可单独独立作业。满足出装槽需求情况下也可只用一套自动行车，不带辅助葫芦吊，两端配置两套单梁电动葫芦用于处理极板短路断路等作业需求。

4.2、析出铅称重台设置在析出铅输送线靠近铅锅位置，导致经常交接班时有较多垛未称重的析出铅在输送线上，工序实际使用不便。改进方向：析出铅称重台设置于析出铅拔棒机组尾部。

4.3、析出铅输送线，下料装置采用倾斜后依靠重力滑落入锅，当铅液液位较高时，铅垛滑落入锅易造在铅液四处飞溅。改进方向：下料装置采用夹持后缓慢下降入锅。

4.4、铅卷制造机组水冷滚筒下方贮槽倾斜角度不够，倾斜时贮存的铅液依然较多，堵管或停机后再次开机，贮槽内铅液依靠缓冲浇铸槽内铅液在铅泵的循环下慢慢熔化，需要的时间较长。改进方向：增加一个小的专用于铅卷制造的蓄热式铅锅。或加大水冷滚筒下方贮槽可倾斜角度。

4.5、铜棒酸洗研磨机组铜棒接收溜槽，因电解后的铜棒常常沾有结晶或铜绿，增加了摩擦力，溜槽倾斜角度不够导致铜棒滑落不顺，频繁加油导致两水池及后续各处均有油污。改进方向：改进溜槽减少溜槽内摩擦力。

4.6、全自动铅铸锭堆码生产线，为了可以叉车卸载，尾部另增加了移载装置，移载装置仅两个位置，叉车需时时保持不间断连续作业，码锭线设计的多个空位基本无作用且移载装置故障多。改进方向：改码锭线位置感应块位置，改链条支撑，并在链条支撑边缘增加叉车平台，以使叉车可以沿着链条方向开上去并叉卸铅锭。或改码锭线链条及打包称重贴标三个位置的顶升旋转装置，码锭机器人码锭方向旋转90度，以使贴标后的叉车位置可直接入叉车臂。

5、总结

我厂此套系统设备在大极板铅电解同行业自动化程度最高，第一家使用多功能全自动行车。实现了铅电解车间出装槽作业中多功能自动行车、电解槽、残阳极洗涤机、阴极洗涤及抽棒机、阴极制造及排距机组的自动化方式运行和联动控制。全自动铅铸锭堆码生产线实现浇铸、捞皮、打码、脱模、码垛、称重、打包、打印贴标的全流程自动化生产。达到铅电解及熔铸生产设备智能化、过程自动化、少人化，引领行业技术与装备进步。可见此套系统设备在铅电解大极板工艺条件下，在铅电解车间的应用非常成功，有很高的推广价值和借鉴意义。

参考文献：

[1]阳平.多功能自动行车在锌电积车间的应用[J].湖南：湖南有色金属，2017-06：34-36.

[2]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社，2011.

[3]罗振.全自动剥锌机在锌电积车间中的应用[J].北京:冶金自动化，2012，S1:194-195.