阳极铜定量浇铸的研究与应用

1、阳极铜定量浇铸的研究与应用周长勇 郭传福（葫芦岛有色金属集团有限公司 辽宁 葫芦岛 125003）摘要：研制、开发的国产化自动定量浇铸技术，经过生产实践证明，工艺合理，技术先进，系统运行稳定，为国内中小企业实现阳极铜浇铸提供了一个工程应用的实例。关键词：阳极板，定量浇铸、减重法前言国内阳极铜浇铸常由工人凭经验进行控制，劳动强度大，环境恶劣，产出的阳极板薄厚不均，飞边毛刺多，废品率很高，对电解精炼有较大的负面影响，同时影响阳极板加工费用。近年来，国际上较多采用定量浇铸技术，即可避免大量体力劳动，又可获高品质的阳极板。我国的贵溪冶炼厂和金龙公司亦引进了该项技术，效果极佳。但此项技术与该厂的现状不符

2、，同时价格昂贵，无法引进。为进一步提高阳极质量，降低废品率，研制和开发适合我国粗铜火法精练现状的定量浇铸有着十分重要的意义。1、自动定量浇铸技术方案的确定。引进定量的浇铸称重系统由机械电子称、放大器、数模转换器组成。其称重是利用机械杠杆原理，用配重铁将装置重量平衡掉，传感器承重按18比例与被称实物重量相当。此方案工艺合理，技术先进，但其结构复杂，尤其机械加工件精度高，杠杆材质要求严格。故方案虽好却难于实现。为此，将其机械装置取消，直接将传感器置于浇铸包底座，称其重量，并采用特殊方法进行处理，以满足工艺要求。该厂阳极板重量要求控制在180190kg，而装置净重约2.5t浇铸时总量约2.8t因称重

3、铜液的变化量较小，精度要求高（1kg）,而一般传感器最佳称重为量程的30%70%，故选用量程5t精度为0.03的进口原装传感器为主要检测元件，其称重仪表精度达到二十五万分之一，即系统静态时理论精度为0.025kg。为解决浇铸包升降，其重心不断变化造成误差，利用动平衡器，对传感器信号分时采样，累计求平均值的数值处理技术，使称重精度提高了一个百分点。为避免称重信号受干扰，将传感器称重信号变为电信号再经放大送控制室转换成数字信号而输入微机。定量浇铸板重量的95%98%取决于浇铸曲线的稳定性，2%5%取决于收包后余流量的相对稳定性。因此必须规范浇铸包、中间包的规格。而液压系统的油压、油温、油质及伺服阀

4、零位漂移等稳定与否，直接关系到浇铸曲线是否稳定。为确保浇铸曲线的相对稳定，一方面在伺服阀供电回路串联一电位器，以免在更换阀时因其线圈的内阻差异，调整浇铸曲线电位器组；另一方面取消浇铸包复位后零电流控制，避免零电流时自动起包，造成生产事故。2、自动定量浇铸过程及原理2.1过程自动定量浇铸装置主要由中间包、浇铸包、称重系统、液压系统、微机控制系统、圆盘铸锭机、取排板机等组成。整个过程可手动，自动进行。自动定量浇铸的关键是浇铸包、液压系统及微机控制系统。浇铸时铜液自炉体出口连续地注入溜槽，经中间包，再通过浇铸包，支架底座称，定期、定量、间断地控制中间包注入浇铸包铜液量。当达到设定值时，中间包复位，停

5、止倾注，此时浇铸总重量被记录。若圆盘铸锭机处于待铸位，浇铸包便开始倾动浇铸。浇铸速度由慢逐渐变快，再由快逐渐变慢，在达到板重设定值时浇铸包复位，结束浇铸。复位后，其总重量又被记录，两次重量之差值为阳极板重量。后经圆盘铸锭机顶板、取板排板，叉车或吊车外运。其流程见图1。排板机阳极板出炉铜液捞板机微机固定溜槽取板机液压站中间包冷却铸锭机浇铸包 工艺流程 控制流程图1 自动定量浇铸流程2.2、原理定量浇铸是利用浇铸包增重法控制包内净液量，利用减重法控制单板重量。定量浇铸可分为恒流量和变流量两种，前者因喷溅原因一般不采用，后者因其很好地满足工艺要求而被采用。中间包往浇铸包倾注铜液，浇铸量由微机控制，达

6、到设定值时，停止注液。同时检索铸锭机是否到位，若到位，则给伺服阀供电，开始浇铸。伺服阀得到不同电流，其阀芯处于不同位置，并给予相应开闭度，浇铸包倾动速度以控制伺服阀的电流大小进行调节。电流愈大，倾动速度愈快，反之则愈慢。电流为零保持原状。若供反向电流，浇铸包复位，反向电流愈大，复位速度愈快，反之则慢。浇铸全过程一般分10个阶段，由相应程序进行控制。其中3个是浇铸包处于等待的联动控制程序（即中间包倾动、复位浇铸机运行状态位），后7个是浇铸速度控制程序，即以电位器组分档切换，供伺服阀不同电流来控制铜液浇铸速度。档位切换按各浇铸段设定浇铸量与实际值进行比较来实现，若实际值与设定值相同，则换下一档位，

7、最终完成整个浇铸过程。浇铸状态曲线见图2。 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S0 + I0 - G10 G20 3、定量浇铸方式3.1、手动定量浇铸。实现手动定量浇铸目的有：一、验证称重装置的可行性和可靠性；二、弄清手动浇铸板重状况，减少板重识差，提高合格率；三、搞清影响板重合格率的因素，采取措施及时解决。浇铸包、中间包均用手操控制，不受接近开关信号制约，浇铸包由电位器控制手操起包，当铜液减至微机设定值时，自动收包。在收包过程中，操作人员应迅速将手操电位器调回零位为下一个过程做好准备。中间包由自动返回转换开关控制起包、收包。3.2、自动定量浇铸浇铸包倾翻受圆盘铸锭机到位和中间包

8、复位信号制约，中间包倾翻受浇铸包复位信号制约，圆盘铸锭机运转受浇铸包复位信号制约。浇铸包自动完成浇铸过程分五个阶段。即：浇铸包快速倾翻、缓冲、慢速倾翻、计量调整和收包阶段。各段的速度则利用调节伺服阀电流大小值完成。见自动定量浇铸逻辑控制图3圆盘铸机PL微机电流调节放大器电子称中间包伺服阀浇铸包4、生产效果称重系统经过135炉次的生产实践，在得到可靠性验证后，对自动控制程序和浇铸曲线进行调试和带负荷模拟联试，之后逐渐投入生产，效果很好。每块板浇铸时间平均13s，小时铸板平均120块（22t，统计27炉次，共计8424块阳极板，其中自动浇铸7590块，自动浇铸率90.1%，板重最高达191kg，最

9、低177 kg，板厚极差不超过3mm，180 kg190 kg的合格率最高，达98.2%。最低为91.6%，平均为95.5%（见表1）。表1 自动定量浇铸结果时间 板数 自动浇铸率% 板重kg 板厚极差 合格率% 块 max min mm15日 714 82.2 191 177 3.0 91.6 16日 620 89.6 191 180 2.4 94.517日 670 88.7 185 179 1.3 98.218日 780 87.6 188 178 2.2 96.319日 698 90.3 190 179 2.4 94.220日 756 89.2 191 182 2.0 96.421日 807 91.6 191 181 2.2 97.622日 935 93.1 190 178 2.6 95.123日 656 93.5 188 179 2.0 98.124日 954 94.2 191 179 2.7 93.4平均 90.1 191 177 3.0 95.55、结束自行研制、开发的这套自动定量浇铸系统，技术先进，行之有效，经济合理。生产实践证明，系统运行可靠，产出阳极板达到工艺要求，若进一步稳定生产，效果更佳。此技术的应用，不仅对提高阳极板质量及电解电流效率，降低残极率提供可靠保证，也为中小企业实现定量浇铸奠定了坚实的基础。作者简介：周长勇，男，