陳海軍,劉 超

(河南豫光金鉛股份有限公司,河南濟(jì)源 454650)

提高3 kg金錠外觀質(zhì)量的生產(chǎn)實(shí)踐

陳海軍,劉 超

(河南豫光金鉛股份有限公司,河南濟(jì)源 454650)

介紹了某公司針對(duì)3 kg金錠外觀質(zhì)量問題,經(jīng)過分析研究和不斷實(shí)踐,改進(jìn)了3 kg金錠的操作工藝,提高了3 kg金錠外觀質(zhì)量。

3 kg金錠;外觀質(zhì)量;金錠一次交檢合格率

某公司2006年已達(dá)到年產(chǎn)黃金1 400 kg,隨著產(chǎn)量的逐年遞增,到2010年已達(dá)到年產(chǎn)黃金2 600 kg。

2006年元月該公司成為上海黃金交易所會(huì)員單位,從這時(shí)起該公司所生產(chǎn)的3 kg金錠必須交到上海黃金交易所進(jìn)行交易。當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的金錠品位可以達(dá)到3 kg金錠國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1]中的IC-Au99.95標(biāo)準(zhǔn),外觀質(zhì)量還不能達(dá)到3 kg金錠國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[2]中的金錠表面質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),因此提高3 kg金錠外觀質(zhì)量的任務(wù)迫在眉睫。

經(jīng)過5 a的研究和不斷摸索、改進(jìn),該公司生產(chǎn)的3 kg金錠經(jīng)公司質(zhì)檢部門檢驗(yàn)后可100%達(dá)到3 kg金錠國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1]中的表面質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),能夠在上海黃金交易所進(jìn)行交易。

1 3 kg金錠生產(chǎn)工藝流程

3 kg金錠生產(chǎn)工藝流程圖如圖1所示。

圖1 3 kg金錠生產(chǎn)工藝流程圖

該公司3 kg金錠生產(chǎn)工藝如下:首先把萃取金粉熔化,其次把模具加溫、熏煙,待金液溫度合適進(jìn)行澆鑄,然后脫模、蘸酸、清洗、裁錠頭、再清洗、稱重,如果重量在2 950～3 050 g之間即可入庫(kù),經(jīng)公司質(zhì)檢部門檢驗(yàn)外觀達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)即可在上海黃金交易所進(jìn)行交易。

2 3 kg金錠外觀質(zhì)量問題和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求[1]

2006年前3 kg金錠存在以下外觀質(zhì)量問題:(1)金錠表面有水波紋、吸坑;(2)金錠棱角有不完整的現(xiàn)象;(3)金錠表面有夾渣現(xiàn)象;(4)金錠表面有麻坑現(xiàn)象。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1]中的金錠表面質(zhì)量要求:(1)金錠表面應(yīng)平整、潔凈,邊、角完整,無(wú)飛邊、毛刺;(2)金錠不允許有空洞、夾層、裂紋、過度收縮和夾雜物;(3)不允許有澆鑄切口以外的其他機(jī)械加工的痕跡。

3 原因分析

3.1 金錠表面有水波紋、吸坑的原因分析

經(jīng)過分析研究認(rèn)為澆鑄金錠時(shí),金液在模具里的凝固時(shí)間跟模具溫度和澆鑄速度有密切關(guān)系[2]。在澆鑄速度一定時(shí),模具溫度的高低對(duì)金液在模具里凝固的速度呈反比關(guān)系,跟金錠表面水波紋多少呈正比關(guān)系。模具溫度越高,金錠凝固越慢,金錠表面水波紋越少,見表1。因此模具溫度的均勻程度對(duì)金錠表面質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接影響。

表1 模具溫度和金錠凝固時(shí)間、金錠表面水波紋的關(guān)系

由表1可以看出,模具溫度越高,金液在模具里的凝固時(shí)間越長(zhǎng),水波紋越少,實(shí)踐證明模具溫度大于250℃,模具表面不易熏上煙灰,模具溫度的均勻度對(duì)金錠表面質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。因此如何選擇合適的、均勻的模具溫度是生產(chǎn)沒有水波紋金錠的關(guān)鍵因素。

在模具溫度一定時(shí),澆鑄速度和金錠表面水波紋、吸坑的多少關(guān)系如表2。

表2 澆鑄速度和金錠表面水波紋、吸坑的關(guān)系

澆鑄金錠時(shí),澆鑄速度應(yīng)與模具內(nèi)壁的灰層的升華速度一致。從表2可以看出,在模具溫度恒定時(shí),金錠澆鑄速度大于灰層的升華速度(快數(shù)澆鑄),表面水波紋少,錠面生產(chǎn)氣泡造成錠面吸坑面積大;金錠澆鑄速度小于灰層的升華速度(慢速澆鑄),表面水波紋多,吸坑面積小。因此在模具溫度恒定時(shí),如何選擇合適澆鑄速度是金錠避免水波紋和吸坑的關(guān)鍵因素。

3.2 金錠棱角不完整的原因分析。

經(jīng)分析研究,金錠棱角完整與否與金液進(jìn)入模具里的角度有直接關(guān)系。

當(dāng)金液垂直流到模具里時(shí),模具里的液體翻動(dòng)對(duì)四個(gè)棱角的沖擊力度是相等的,因此,金錠的四個(gè)棱角均比較完整,如圖2所示。

圖2 垂直澆鑄金錠

當(dāng)金液傾斜進(jìn)入模具里時(shí),液體對(duì)四個(gè)棱角的沖擊力不同,在液體沖擊點(diǎn)的位置液面未上升到此,灰層已被沖刷掉以致金錠棱角產(chǎn)生夾渣或氣孔,即造成棱角不完整,如圖3所示。

圖3 大傾角澆鑄金錠(改造前)

由以上分析可知,要確保金錠四個(gè)棱角完整,圖2是最佳選擇,因此金錠澆鑄時(shí)使金液盡可能垂直進(jìn)入模具里是保證金錠棱角完整的努力方向。

3.3 金錠表面夾渣的形成原因分析。

金粉在熔煉的過程中,石墨坩堝可能會(huì)有小顆粒脫落在金液表面,在澆鑄金錠時(shí),如果不能有效阻擋液面的雜質(zhì),雜質(zhì)就會(huì)進(jìn)入模具里,當(dāng)金液凝固時(shí)雜質(zhì)被凝結(jié)到金錠表面,影響金錠質(zhì)量。

因此在澆鑄金錠時(shí),有效阻擋坩堝中金液表面雜質(zhì)就會(huì)避免金錠表面夾渣現(xiàn)象。

3.4 金錠表面有麻坑的原因分析

理論分析認(rèn)為金錠表面質(zhì)量與模具表面光潔度有直接關(guān)系。模具表面越光滑,金錠表面質(zhì)量也越光滑。

通常金錠生產(chǎn)工藝是金錠澆鑄前,在模具的內(nèi)表面熏一層乙炔灰,可以有效保護(hù)金錠模具表面不被高溫金液腐蝕,還可以方便金錠脫模,最重要的是灰層有助于形成表面質(zhì)量好的金錠。

因此金錠表面熏的灰層是否光滑、致密,對(duì)金錠表面的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響,它也是金錠表面是否有麻坑的重要影響因素。

4 改進(jìn)生產(chǎn)的實(shí)踐方法

4.1 模具加溫

2006年前該公司在熔化金粉時(shí),把模具放在爐口進(jìn)行加溫,后來(lái)使用測(cè)溫槍對(duì)模具測(cè)試,得知這種加溫方式存在缺點(diǎn),即模具加溫不均勻、模具溫度不宜控制。2006年下半年公司制作了模具加溫箱,可以保證模具溫度均勻、恒定,這為金液在模具里均勻流動(dòng)、均勻凝固成型提供了保證。

實(shí)踐證明,使用加溫箱里的模具澆鑄的金錠比使用爐口加溫的模具澆鑄的金錠表面出現(xiàn)水波紋的幾率少1/2。通過改變模具加溫方式,可有效降低金錠表面出現(xiàn)水波紋的幾率。

4.2 模具熏煙

2006年前該公司單純使用乙炔進(jìn)行熏煙,經(jīng)過實(shí)踐、分析發(fā)現(xiàn)這種方法熏的煙層比較松散,不夠致密,而且表面不夠光滑平整,進(jìn)行金錠澆鑄時(shí)模具上的煙層易被金液沖刷掉,澆鑄出的金錠表面不夠光滑平整,有較多麻坑。

如何使模具表面熏的煙層能夠達(dá)到致密、平整、光滑。2006年下半年該公司相關(guān)人員經(jīng)過分析,認(rèn)為使用氧缺焰進(jìn)行熏煙將會(huì)取得上述效果。

經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐證明,使用氧缺焰多次熏模具表面后,模具表面的煙層可達(dá)到致密、平整、光滑,這種情況下澆鑄的金錠表面光滑、平整、無(wú)麻坑。

4.3 澆鑄方法的改進(jìn)

2006年該公司金錠澆鑄方法是:待坩堝金粉熔化溫度合適時(shí),用一把鉗子夾住坩堝,把坩堝放到一個(gè)支點(diǎn)上,支點(diǎn)略低于金錠模具上表面,然后進(jìn)行澆鑄。金液進(jìn)入模具的方向和垂直方向角度偏大,見圖3大傾角澆鑄金錠。

這種方法存在諸多缺點(diǎn):(1)澆鑄時(shí)支點(diǎn)、澆鑄口不能前后、高低移動(dòng);(2)澆鑄時(shí)金液會(huì)沖刷到模具一側(cè),在模具下邊形成漩渦,造成金錠澆鑄點(diǎn)的棱角不完整。

2007年該公司根據(jù)以前澆鑄存在的諸多缺點(diǎn),進(jìn)行澆鑄方法的改造。首先嘗試垂直澆鑄方法,該方法不易操作。隨后該公司制作了一副兩個(gè)人抬的坩堝夾,(因?yàn)殍T金車間房子高度不夠,不能使用電葫蘆。)在澆鑄金錠時(shí)兩人抬著坩堝向模具里澆鑄,可減小澆鑄的金液與垂直方向的角度,可使金液直接流到模具底部。見圖4小傾角澆鑄金錠。以后條件允許的情況下增加一臺(tái)電葫蘆吊著坩堝效果會(huì)更好。

圖4 小傾角澆鑄金錠(改造后)

小傾角澆鑄金錠可以有效地避免大傾角澆鑄金錠的缺點(diǎn)。它可以實(shí)現(xiàn)支點(diǎn)、澆鑄口前后、高低自由調(diào)節(jié),坩堝口在適當(dāng)?shù)奈恢?可使金液直接流到模具底部,避免沖刷模具某個(gè)側(cè)面,從而避免兩個(gè)棱角受到較大沖擊力影響棱角的完整度。經(jīng)過幾個(gè)月的實(shí)踐證明這種方法澆鑄的金錠棱角比較完整。

4.4 金錠澆鑄時(shí)坩堝里的液面保護(hù)

2006年上半年在金錠澆鑄時(shí)避免坩鍋里的液面雜質(zhì)流出使用純乙炔火焰向里吹液面的方法,該火焰壓力小、溫度低。2006年下半年在金錠澆鑄時(shí)坩鍋里的液面保護(hù)改為氧炔焰,壓力大、溫度高。實(shí)踐表明使用氧缺焰保護(hù)坩堝液面澆鑄的金錠比使用純乙炔保護(hù)坩堝液面澆鑄的金錠干凈,減少了夾渣現(xiàn)象。

4.5 澆鑄速度

2007年前該公司生產(chǎn)金錠時(shí)沒有特別注意把握金錠的澆鑄速度,生產(chǎn)的金錠表面存在有吸坑或水波紋現(xiàn)象。

2007年隨著金錠外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,該公司相關(guān)人員經(jīng)過認(rèn)真分析和實(shí)踐認(rèn)為把握好金錠澆鑄速度也尤為重要。研究實(shí)踐表明澆鑄速度過快金錠表面會(huì)有吸坑,澆鑄速度過慢金錠表面會(huì)有水波紋。該公司經(jīng)過2 a的研究實(shí)踐摸索出“慢-快-慢-補(bǔ)澆”的澆鑄方法,并熟練掌握這套技術(shù),從2007年下半年起,澆鑄的金錠表面基本沒有吸坑、水波紋。因此合適的澆鑄速度是避免金錠表面水波紋、吸坑的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

5 實(shí)踐效果

2006年與2010年影響金錠外觀質(zhì)量的因素與其對(duì)應(yīng)不合格金錠所占比例的對(duì)比情況如圖5所示(X軸是影響金錠質(zhì)量的因素,1是金錠表面水波紋, 2是金錠棱角不完整,3是金錠表面有夾渣,4是金錠表面有麻坑;Y軸是各種因素造成不合格金錠所占的比例)。

圖5 2006年、2010年影響金錠外觀質(zhì)量的因素與其對(duì)應(yīng)不合格金錠所占比例的對(duì)比

從圖5可以看出,水波紋造成的不合格金錠從69%降低到6%,棱角不完整造成的不合格金錠從81%降低7%,夾渣造成的不合格金錠從52%降低到4%,麻坑造成的不合格金錠從91%降低到10%。該公司經(jīng)過5 a的生產(chǎn)實(shí)踐極大地降低了這四個(gè)因素對(duì)金錠外觀質(zhì)量的影響。而且從圖5還可以看出,金錠表面有麻坑仍然是影響金錠外觀質(zhì)量的主要因素。該公司經(jīng)過5 a的不斷摸索實(shí)踐,金錠一次交檢合格率逐年上升。該公司連續(xù)5 a的金錠產(chǎn)量和金錠一次交檢合格率情況列于表3。

表3 2006年至2010年間的金錠產(chǎn)量和金錠一次交檢合格率

從表3可以看出,該公司金錠產(chǎn)量和一次交驗(yàn)合格率逐年上升,2010年該公司金錠產(chǎn)量達(dá)到2 600 kg/a,金錠一次交檢合格率達(dá)到95%。經(jīng)公司質(zhì)檢部門檢驗(yàn)合格的金錠可以100%交入上海黃金交易所倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行交易。

金錠一次交檢合格率的提高減少不合格金錠的二次熔鑄,同時(shí)降低了金錠的損耗,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)束語(yǔ)

1.避免金錠表面有水波紋、吸坑的技術(shù)改進(jìn)是: (1)采用加溫箱給模具加溫;(2)合適的澆鑄速度。

2.避免金錠棱角不完整現(xiàn)象的技術(shù)改進(jìn)是改進(jìn)金錠澆鑄方法即坩堝高低、前后可以自由調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在采用兩人抬坩堝,將來(lái)使用電葫蘆吊著坩堝澆鑄效果會(huì)更好。

3.避免金錠表面有夾渣現(xiàn)象的技術(shù)改進(jìn)是加大坩堝里液面保護(hù)力度即使用氧炔焰。

4.避免金錠表面有麻坑現(xiàn)象的技術(shù)改進(jìn)是模具熏煙方式的改進(jìn),即采用氧炔焰對(duì)模具多次熏煙。

實(shí)踐證明該公司在5 a的時(shí)間里摸索出的幾點(diǎn)技術(shù)改進(jìn)極大地提高了3 kg金錠外觀質(zhì)量,達(dá)到了國(guó)家金錠外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),能夠在上海黃金交易所進(jìn)行交易。

筆者認(rèn)為3 kg金錠的生產(chǎn)過程除了采用本文中談到的幾點(diǎn)技術(shù)改進(jìn),其它的每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都必須認(rèn)真細(xì)心地操作才能生產(chǎn)出更高質(zhì)量的金錠。

[1] G B/T 4134—2003,金錠[S].

[2] 孫戩.金銀冶金(第2版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1998.

Abstract:The paper introduces the 3 kg gold bullion appearance quality problems of some company.Through the analysis and continuous practice,it has improved the operation process and appearance quality of the 3 kg gold bullion.

Key words:3 kg gold bullion;the appearance quality;gold bullion once qualified persons

Production Practice of Improving the Appearance Quality of 3 kg Gold Bullion

CHEN Hai-jun,LIU Chao
(Henan Yuguang Gold and Lead Co.,Ltd,Jiyuan454650,China)

TF123.2

A

1003-5540(2011)04-0028-04

2011-05-16

陳海軍(1975-),男,助理工程師,主要從事貴金屬冶煉技術(shù)管理工作。