李华武，邵晓光

（江西瑞林装备有限公司，江西 南昌 330031）

0 引言

铜阳极机组（以下简称阳极机组）是铜电解车间关键设备之一，无论是传统法铜电解工艺还是近几年广泛应用的永久不锈钢阴极铜电解工艺，都离不开阳极机组。所以，对阳极机组进行深入的研究对提高铜电解车间的生产效率和生产水平有重要的意义。

1 阳极机组的发展状况

自动化阳极机组作为一种复杂的铜电解设备，其领先技术一直由国外少数几家公司掌握。从1984年我国从日本引进第一套自动化 “传统法” 工艺的阳极机组，至今我国已经引进约30 套自动化阳极机组。随着国内研发、制造水平的提高，国产化阳极机组也越来越完善，并在国内市场形成了和国外品牌竞争的格局。无论进口阳极机组还是国产化阳极机组，近年都想着两个大的方面发展： 一是速度不断提高，这是因为国内新投产铜电解厂年产量普遍在20 万吨以上，同时又为了减少工人劳动时间；二是阳极机组的功能在不断增强，电解工艺对阳极板的质量要求越来越高，阳极板机组处理功能也需要随之增强，例如极板检测和废板自动剔除，由于排板及专用吊具吊装的需要，自动化的侧铣耳功能也愈发重要。

在生产实践中，阳极机组工作效率至关重要，本文将根据调试实践着重对阳极机组效率进行分析。

2 影响阳极机组作业效率的主要因素分析

（1）机构运行本身造成时序过紧。阳极机组作为联动线，其中每个机构的动作必须紧紧相扣，如果某个机构执行一个动作的时间过长，则下一个机构必然要提高运行速度才能不至于影响整个机组的效率。影响阳极机组运行效率的机构主要有横移装置、压力机、底铣耳装置与移载装置。

横移装置横向贯穿整个阳极机组，其动作必须与至少三个机构联动。所以横移装置的运行速度也至少会影响三个机构的运行效率。而横移装置为链运机构，依靠链条转运阳极板，如果运行速度太高阳极板在转运过程中容易倾倒甚至卡住，而较高的运行速度也会造成停位不准、重复精度低，这样就不利于其它机构从横移装置上取放阳极板。

压力机安装在横移装置中间位置，其运行速度影响横移装置的动作时间。压力机为液压压紧机构，需要极大的压力对阳极板进行挤压，以消除其变形和表面缺陷。由于压力高，油缸缸径大，需要很大的液压油流量才可以满足机构高速工作。之前由于液压系统设计和控制方面的原因，液压系统流量的提高很有限。

底铣耳机构结构复杂，动作繁多，需要执行极板输送、铣耳等一连串动作。其中极板输送又包含了升降和水平行走等动作，原有机构升降和水平行走时间偏长，造成了铣耳机构时序过紧。

移载装置安装在底铣耳装置两端，负责将阳极板从横移链转运至底铣耳装置和将阳极板从底铣耳装置运出，原有移载装置由于结构原因，转运一次阳极板时间过长，造成横移链和底铣耳装置时序过紧。

（2）机构设计与精度造成故障频发。由于设计方案原因，某些机构可靠性不高，运行时间长、可靠性不高，在使用中频发故障致使整个阳极机组效率偏低。另外，制造精度的也对机组的运行效率影响较大，精度不高会使机构重复精度低、阳极板位置精度低，在运行中机组会因此出现故障与不必要的停顿。例如阳极板对中精度低会使阳极板在以后的转运中位置不合理，影响其它机构对其转运。原有移载装置运行中故障较多，且某些零件易于损坏，直接影响机组效率。

（3）检测元件、检测装置的设置和选型不合理造成不发讯或误动作。由于检测元件选型和设置不合理，在某些情况下回出现不发讯或误发讯的现象，这时机组将会停止动作，必须由人工来查找原有，耽误了机组运行。有些检测装置的设置位置和方式也会带来类似问题。根据原有设备运行情况统计，机组在运行过程中有近一半的停顿是因为信号不正常而造成的。

（4）物料外形、物理规格参数变化大造成机组作业不稳定。在有些铜冶炼企业，其阳极板来源有自产和外购两种形式。自产阳极板由于浇铸原因会有极板外形不标准、尺寸偏差大的现象，而企业为了降低生产成本又不会将这些阳极板回炉，直接将这些阳极板加载在阳极机组上在运行过程中会出现卡板、掉板以及检测不可靠等现象。而很多外购阳极板其尺寸会和机组的设计条件有偏差，导致运行不可靠。

（5）自动控制连锁多，造成时序的延长。组成阳极机组的机构较多，为了实现联动和保护设备的需要，很多机构之间有连锁关系，机构直接的相互影响较大，机构之间的等待时间较长，直接导致的后果是延长了机组的时序，降低了运行效率。

3 提高阳极机组效率的优化

针对以上所分析影响阳极机组效率的因素，在后期对设备进行了整改、完善和重新设计。主要优化如下：

（1）机械结构改进。之前的移载装置为齿轮驱动，转移一块阳极板需要运转两圈，时间长。改进后的移载装置采用倾转装置，一次即可将一块阳极板转移到位。而继续保留使用的移载装置也进行了优化，更换了齿轮和齿轮轴材质，使其可以承受更高的冲击载荷。改进了对中装置油缸座，使其位置更加准确，提高了阳极板最终精度。

（2）液压系统的改进。阳极机组作为机电液一体的全自动联动线，液压系统对机组效率影响甚重。对压力机油缸控制阀组进行了改进，将电液换向阀更换为流量更大的插装式换向阀，提高压力机运行速度。

（3）电气控制系统的改进。电气控制系统作为阳极机组的 “大脑”，其对机组运行效率的影响深度是不言而喻的。电气系统的改进主要包括控制程序和检测装置两方面。在控制程序上优化了原有的机构互锁关系，使互锁关系更简单、可靠。同时优化了相邻机构的动作控制，使动作衔接更紧凑。动作衔接的改进不会增加任何成本，不需提高单体部件的速度，是最经济有效的优化措施。原有机组上某些光电开关只检测阳极板的一个耳朵，当极板位置不正时将造成动作错误甚至卡板、掉板。改进后使用两个光电开关分别两侧的阳极板耳朵，提高了可靠性。同时也对一些光电开关的位置进行了重新布置，使其能准确的检测每一块阳极板，减少甚至杜绝了因检测不准造成的机组停机甚至故障。机组整改前后对比详见表1。

表1 阳极机组进行效率优化前后对比表

4 展望

经过多年研发与应用实践，国产化阳极机组效率得到大幅提升，满足了当前电解厂的生产需求。但和进口设备比起来仍然有差距，主要体现在加工质量、运行稳定性和外观方面。随着新技术、新装置的不断出现与应用，阳极机组的效率还有很大的提升空间。近年，工业机器人已经在铜电解车间剥片机组上得到了成功运用，将其应用在阳极机组上以提高效率也是值得研究的。