孙中义

摘要：近年来，我国通过自主研发和借鉴国外先进的生产技术，已经开发出自主的圆盘定量浇铸系统，逐渐满足了国内铜冶炼技术的发展，改变了定量浇铸技术以奥拓昆普为代表的外国公司垄断的局面。文章介绍了阳极板的生产工艺流程、圆盘浇铸机的主体结构、定量浇铸等，实现了我国自主开发的圆盘定量浇铸系统对铜冶炼生产产能的需求。

关键词：阳极板；双圆盘；定量浇铸；铜冶炼技术；电解铜 文献标识码：A

中图分类号：TG248 文章编号：1009-2374（2015）29-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.045

如何生产出符合电解标准的铜板是生产电解铜的重要工序。根据生产工艺的流程，在电解铜冶炼的整个生产过程中，将熔融状态的铜水在经过定量测试后浇铸成符合电解要求的铜板，而符合要求的铜板在电解的作用下，将会产生高纯度的电解铜。

近年来，我国通过自主研发和借鉴国外先进的生产技术，已经开发出自主的圆盘定量浇铸系统，逐渐满足了国内对铜冶炼技术的发展，这改变了定量浇铸技术以奥拓昆普为代表的外国公司垄断的局面。

1 阳极板的生产工艺流程

阳极板的生产主要是称重系统根据设计要求，将系统中的铜水按照特定量灌入模具内，当模子中铜水达到设置量后定量称重系统复位。紧接着圆盘浇铸机驱动程序接收到信号电机驱动圆盘，将下一个空模位移至设定的浇铸位置，准备下一个空模子的浇铸工序。在浇铸机定量浇铸铜水时，喷淋和喷涂系统相应地同时完成自己的工序。模子中的铜水主要是靠喷淋系统来进行冷却，喷涂系统主要是为空模子喷涂防黏材料，压模装置此时在液压系统的驱动下固定模子，模子底部的液压缸做一个往复的顶起运动，松动模子中的铜板，便于提取机提取。提取机及水槽传动系统也在圆盘停顿的间隙中工作，提取机将到达位的铜板取出并放置到水槽中。水槽传动系统则根据提取机工作的信号，将放置到水槽中的铜板传输到指定的位置。

2 双圆盘定量浇铸机

2.1 双圆盘定量浇铸机的浇铸工艺描述

经过熔化、氧化-还原除杂精炼后，打开阳极炉出铜口，铜液经流槽注入中间包。待中间包内达到一定量的铜液时，便开始往放在一号电子称上的浇铸包灌注铜液，称量系统对注入的铜液进行连续计量称重，当浇铸包内的铜液达到设定的重量时，中间包返回至等待位置并继续反方向往二号电子秤上的浇铸包灌注铜液。

此时一号圆盘上的空模停留在浇铸位置，一号浇铸包开始向圆盘的空模进行定量浇铸，当模子内的铜液达到所设定阳极板的单重时，浇铸包自动返回等待位置，圆盘转动一个模位。

当中间包再次向一号浇铸包浇铸铜液时，一号圆盘将下一个空模子转到浇铸位置进行浇铸，浇铸好的阳极板便依次进入喷淋冷却区，尚未完全凝固的阳极板在这里得到均匀的强制冷却。

同时，模温检测装置对铸模温度进行检测，模温低于设定值时喷淋系统关闭相应的喷淋阀组，模温超过设定值时，喷淋系统开启相应的喷淋阀组，调整铸模温度保持在合理温度范围。

从喷淋区出来的阳极板随后转至预顶起（废阳极）位置，在压模装置启动压住模子后，预顶起装置上升并将阳极板顶起，废品阳极板在这里被废板机械手吊离铜模进入废阳极料斗，合格的阳极板则随圆盘运行进入成品机械手-水槽位置。顶起装置将阳极板顶起，成品机械手将阳极板从圆盘内取出放入水槽内进一步冷却。

进入水槽内的阳极板通过水槽运输机步进50mm后停止等待。取板机设有自动计数功能，当成垛累积达设定数量后，冷却水槽中的链式输送机便将整垛的阳极板送到水槽尾部，水槽尾部的堆垛提升装置将阳极板提升起来，叉车再将成品阳极板叉运至阳极堆场。

被提取机取走阳极板的空铜模继续转至喷涂区，喷涂装置将空模进行喷涂处理，在空模上覆盖一层脱模剂。喷涂好的空槽再次进入浇铸位置进行浇铸。

二号圆盘依次完成所有浇铸动作。

至此一块阳极板的浇铸周期完成。

如此循环往复作业，直至阳极炉内铜水无法正常流动，堵住阳极炉出铜口，待叉车将全部阳极板从水槽中取出，浇铸结束。

2.2 双圆盘定量浇铸机的结构概述

双圆盘定量浇铸系统主要包含六大子系统：量称重及浇铸系统、圆盘驱动系统、阳极板提取系统、喷淋及喷涂系统、水槽传动驱动系统、压模及废模处理装置。其中双圆盘浇铸机拥有两个相互独立工作的浇铸圆盘，这样的结构设计可以使得生产者根据不同型号的浇铸模子同时浇铸出不同规格型号的铜板。例如M18双圆盘浇铸机的主要参数如下：浇铸能力，85～100t/h；单块阳极板质量，175/360kg（浇铸铜板的规格有两种）；阳极板合格率，98%。

3 阳极板浇铸系统

3.1 阳极板定量浇铸系统

能否获得合格的阳极板，能否获得精确、稳定、可靠自动定量浇铸，是圆盘落铸机中的核心部分。

每套18模双圆盘阳极浇铸及定量浇铸系统包括：1个中间包；1个中间包支架；1个中间包倾转驱动油缸；1个油缸隔热屏；1套中间包称重装置；2台电子秤；2个浇铸包以及传感器；2套多功能称重模块和控制系统。

定量浇铸专用的三点支撑电子秤，有效地利用了三角形的稳定性，托利多的多功能称重模块和传感器电荷平衡式模数转换及数字滤波处理技术，消除了模拟电路的重量变送器所固有的飘浮及反复标定现象。

多功能称重模块通过对称重传感器（组）输出的弱重量信号进行数字处理，输出相应的4～20mA模拟量电信号至用户的上位系统。通过PLC和上位机程序对重量信号进行处理，中间包的容量为3500kg，中间包的倾转靠油缸驱动，采用两个油缸分别完成两个方向的驱动，使得两个圆盘浇铸机的控制能够完全独立，以便使单个圆盘浇铸机能够在互不影响的条件下完成浇铸或者单个圆盘使用。

中间包支架中设置了电子秤，能够在浇铸过程中显示中间包中的铜水量，便于随时掌控铜水量，调整出铜口的流量，不参与定量浇铸。

3.2 圆盘机架驱动系统

圆盘机架由变径梁、大系梁、小系梁、栅格板、中心环闭盖板、面板、防护板组成。

圆盘驱动采用伺服电机+绝对值轴编码器+伺服控制器的双电机驱动。扭矩大、旋转精度高、全闭环控制，可以精确地定位和调整运行曲线，具有很好的稳定性和抗恶劣环境的能力；并且采用伺服驱动器控制，选用双电机驱动模块功能强大、可靠性高、能实现对电机的各种控制，接合伺服电机自身的旋转编码器能很好地反馈圆盘运行时的转动曲线精确控制圆盘的运行状态，同时圆盘定位不使用限位开关定位，限位开关只是监控圆盘初始位。在液晶显示屏幕上动态显示圆盘模位的运行位置，并可在任意状态下设置废板和坏模。

4 冷却喷淋系统

每台圆盘设置8个模位冷却喷淋，采用上下喷淋及4组侧喷淋。铸模温度检测采用红外温度检测仪，PLC接受测温仪数据后自动开启或关闭喷淋管的气控蝶阀调节喷淋水量，保证铜模温度在设定的温度范围，使阳极板能顺利从铜模中脱出。

5 阳极提取和传送系统

取板机形式：抱腰式取板机构。

提取装置将阳极板放到链条输送机上，挡板使阳极板保持它的位置。输送机链条向前移动一步，便留下一块极板的空隙放置下一块阳极板。通过这种方式，预设定好数量的阳极板被收集为一垛。

当一垛阳极板收集完后，输送机把它传送到提升装置，提升装置提起阳极垛，叉车把阳极垛运走，可从控制系统改变阳极垛的数量。

6 废阳极提取和预顶起系统

废板取出机构为抱腰式机构，夹持装置为可调整的油缸结构。

驱动方式：液压马达+减速机+联轴器+转臂支撑结构+平行机构+转臂+抱夹。

阳极板被判定为废板由称量的重量及操作人员两种情况，使用PC监视器键盘记录下该阳极板。当它到达检验工位时，废板机将它提出。

手动控制系统安装在设备旁，设备的所有动作都可手动控制。

7 结语

中条山有色金属集团有限公司北方铜业垣曲冶炼厂根据集团公司的发展战略，通过淘汰落后工艺，采用2×φ8000双圆盘定量浇铸机替代原有的φ9200单圆盘浇铸机，实现了生产产能达到10万t/a的能力，同时满足了阳极板质量的要求。

（责任编辑：秦逊玉）