張彤緯

（金冠銅業(yè)分公司，安徽 銅陵 244100）

1 引言

金冠銅業(yè)分公司陽(yáng)極精煉澆鑄系統(tǒng)的是雙圓盤澆鑄機(jī),共36個(gè)模位,最大澆鑄能力110t陽(yáng)極銅/小時(shí),由芬蘭奧托泰公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)。自投產(chǎn)以來，金冠銅業(yè)分公司就陽(yáng)極板模具的使用進(jìn)行了多次嘗試：投產(chǎn)初期澆鑄機(jī)使用的是平板銅模；隨后為解決平板銅模的壽命低、易變形、陽(yáng)極板合格率低等一系列問題，開始嘗試使用鋼模［1］；但是由于投入成本高且各廠鋼模質(zhì)量差異大，金冠銅業(yè)分公司再次嘗試使用平板銅模，并對(duì)圓盤澆鑄系統(tǒng)進(jìn)行改造，加大噴淋冷卻強(qiáng)度，以優(yōu)化平板銅模性能［2］；現(xiàn)至今，金冠銅業(yè)分公司開始使用剛度和強(qiáng)度更高的駝背銅模［3］，銅模生產(chǎn)方式也是由外購(gòu)變更為自主澆模。至此，平均銅模壽命已達(dá)928t/塊，但是陽(yáng)極爐廢板率高的問題一直未得到很好的解決，為此金冠銅業(yè)分公司努力尋找廢板率高的要因，制定并實(shí)施相應(yīng)對(duì)策，最終廢板率由2.73%下降至1.38%左右，大大節(jié)約了企業(yè)成本。

2 要因分析

為全面掌握陽(yáng)極板廢板率，針對(duì)分析期間48爐陽(yáng)極爐銅水澆鑄的廢板率再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并得出現(xiàn)階段廢板率高達(dá)2.73%。再對(duì)該48爐陽(yáng)極爐銅水澆鑄產(chǎn)生的1874塊廢陽(yáng)極板進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，匯總?cè)缦拢簭澏?yáng)極板935塊，占比49.89%；單重偏差（±5kg）陽(yáng)極板662塊，占比35.33%；菜刀陽(yáng)極板114塊，占比6.08%；耳薄陽(yáng)極板94塊，占比5.02%；其他陽(yáng)極板69塊，占比3.68%。

根據(jù)此數(shù)據(jù)顯示，“彎耳”和“單重偏差”類廢陽(yáng)極板數(shù)各為935塊和662塊，共占總廢板的85.22%，是陽(yáng)極爐廢板率高的結(jié)癥所在。

根據(jù)班組現(xiàn)場(chǎng)使用情況反饋及調(diào)查跟蹤，發(fā)現(xiàn)造成陽(yáng)極板彎耳和單重偏差的原因主要有以下幾方面。

（1）陽(yáng)極板彎耳：銅水澆鑄溫度高、噴淋水壓力低、噴淋水流量低、母模配耳角度小。

（2）單重偏差：人員培訓(xùn)不到位、澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度大［4、模位過高、電子秤未定期校準(zhǔn)。

根據(jù)逐一要因確認(rèn)，得出結(jié)論如下。

（1）銅水澆鑄溫度高易導(dǎo)致粘模，且銅模損耗大，在同等冷卻強(qiáng)度下澆鑄陽(yáng)極板冷卻效果不佳，產(chǎn)生彎耳等現(xiàn)象。經(jīng)半個(gè)月的跟蹤，澆鑄溫度均控制在1210±10℃，個(gè)別爐次溫度偏高也未大面積出現(xiàn)陽(yáng)極板彎耳現(xiàn)象；

（2）噴淋水壓力低、流量小將導(dǎo)致澆鑄陽(yáng)極板冷卻效果不佳，產(chǎn)生彎耳現(xiàn)象。經(jīng)過半個(gè)月的跟蹤，噴淋水出口壓力均穩(wěn)定在8.5bar以上、流量穩(wěn)定在420m3/h，均達(dá)到生產(chǎn)需要，且經(jīng)過模溫反饋，銅模溫度為180℃左右［5］，滿足生產(chǎn)需求；

（3）人員培訓(xùn)不到位主要影響廢板率之處為：澆筑后期澆鑄包處理冷銅作業(yè)不規(guī)范，影響澆鑄包電子秤稱重，導(dǎo)致系統(tǒng)澆鑄陽(yáng)極板重量不達(dá)標(biāo)；澆鑄包內(nèi)銅水控制過滿，中間包銅水傾倒至澆鑄包內(nèi)時(shí)出現(xiàn)銅水溢出至銅模中，導(dǎo)致陽(yáng)極板重量過重。經(jīng)過人員操作規(guī)程考試以及作業(yè)爐次與操作人員對(duì)比分析，作業(yè)不當(dāng)影響小，無個(gè)別人員澆鑄大量出現(xiàn)廢板情況出現(xiàn)；

（4）模位過高將導(dǎo)致澆鑄包在澆鑄過程中與銅模接觸，從而影響澆鑄包電子秤承重。此現(xiàn)象均可通過澆鑄稱重曲線得知，經(jīng)排查，銅模模位正常且澆鑄過程中澆鑄承重曲線正常；

（5）澆鑄包承重均依靠電子秤承重，電子秤準(zhǔn)確性直接影響澆鑄重量。該電子秤均為每半個(gè)月校準(zhǔn)一次，同時(shí)每月與電解陽(yáng)極機(jī)組及電銅過磅秤校準(zhǔn)，查詢?nèi)齻€(gè)月記錄，誤差范圍均小于0.5kg。

最終確認(rèn)要因?yàn)椋耗改Ｅ涠嵌刃?、澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度大。

2.1 母模配耳角度小

根據(jù)母模配耳圖紙要求，母模配耳角度不得小于90°。但是母模使用到后期，由于脫模作業(yè)的拉應(yīng)力，導(dǎo)致母模出現(xiàn)耳部?jī)A角不符合圖紙標(biāo)準(zhǔn)的情況，若不及時(shí)調(diào)整糾正或更換，容易使陽(yáng)極板在頂起時(shí)耳部卡在銅模中，造成彎耳現(xiàn)象。

隨后檢查連續(xù)22天跟蹤檢查母模配耳情況，發(fā)現(xiàn)44次澆模作業(yè)中，有21次母模配耳角度不合格，占總數(shù)的47.8% 。

為進(jìn)一步確定配耳角度小對(duì)彎耳陽(yáng)極板數(shù)的影響，公司隨后開展實(shí)驗(yàn)，對(duì)母模配耳角度處于各個(gè)數(shù)值情況下生產(chǎn)的銅模進(jìn)行標(biāo)記并使用，并記錄該銅模澆鑄生產(chǎn)前100塊陽(yáng)極板中的彎耳陽(yáng)極板數(shù)以及彎耳陽(yáng)極板所占比例，得出以下數(shù)據(jù)：

隨著母模配耳的減小，廢板率顯著上升。說明母模配耳角度的變化對(duì)陽(yáng)極板廢板率影響較大。

2.2 澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度大

連續(xù)連續(xù)三周跟蹤測(cè)量了現(xiàn)場(chǎng)正在使用的八個(gè)澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)的彎曲幅度，不合格澆鑄包（彎曲幅度高于1cm）占比達(dá)到75%。

為進(jìn)一步確定澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)變形對(duì)單重偏差陽(yáng)極板數(shù)的影響，公司連續(xù)開展30組對(duì)照實(shí)驗(yàn)：同時(shí)在AB盤分別安裝正常澆鑄包和鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度大的澆鑄包，對(duì)比AB盤澆鑄產(chǎn)生單中偏差陽(yáng)極板數(shù)的情況。

隨著澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度的增大，單重偏差陽(yáng)極板數(shù)顯著上升，即降低鋼結(jié)構(gòu)彎曲幅度可以降低單重偏差陽(yáng)極板數(shù)。

3 制定對(duì)策并實(shí)施

3.1 母模配耳安裝方式更改

公司進(jìn)一步分析母模耳部翹起的原因，發(fā)現(xiàn)母模與母模配耳是分體式連接，主要依靠安裝時(shí)對(duì)四周邊角進(jìn)行焊接來固定配耳。在澆鑄過程中，銅水高溫達(dá)到1200℃以上，并在脫模時(shí)存在巨大的拉力，用焊接的方式安裝極易產(chǎn)生配耳脫焊翹起等現(xiàn)象，無法滿足生產(chǎn)需求。為此公司提出兩套方案。

（1）將分體式母模更改為一體式母模，此方案的優(yōu)點(diǎn)是無母模配耳翹起等問題，但更換成本過高。

（2）將焊接的安裝方式更改為焊接+螺栓固定的方式，此方案優(yōu)點(diǎn)是更換成本低，但雖延長(zhǎng)了母模配耳維保的周期，到使用后期仍然會(huì)出現(xiàn)母模配耳翹起的問題，需人員加強(qiáng)日常監(jiān)督檢查。經(jīng)方案論證，公司最終采用方案二，即：更改母模圖紙，對(duì)母模耳部進(jìn)行優(yōu)化，分別在母模四個(gè)邊角增設(shè)4個(gè)M20螺栓固定［6］。

3.2 更換底部鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)

經(jīng)分析，澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)易變形的原因主要是底部鋼構(gòu)經(jīng)常受到銅水的高溫輻射，導(dǎo)致強(qiáng)度變低引起變形。增加強(qiáng)度的方案有兩種：一是增加鋼構(gòu)厚度，此方案前提必須是提升澆鑄包安裝高度，保證澆鑄過程中澆鑄包底部與銅模底部無接觸，這將導(dǎo)致銅水在澆鑄過程中沖刷大易產(chǎn)生飛邊毛刺，故不可??；二是將材質(zhì)更換成強(qiáng)度更高的鋼構(gòu)。經(jīng)過方案論證，公司最終確定將澆鑄包底部鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)由普板Q235改成低合金鋼板345。

4 實(shí)踐效果及結(jié)語(yǔ)

通過上述改進(jìn)之后，再次對(duì)陽(yáng)極爐廢板率情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：陽(yáng)極爐廢板率以由之前的2.73%下降到1.38%左右；按目前陽(yáng)極爐每日平均澆鑄量1200t計(jì)算，本次課題新增利潤(rùn)為24萬(wàn)元/月。同時(shí)陽(yáng)極板廢板率的減少，降低了車間需處理的冷銅量、減少了員工工作量。

通過公司以及車間的各方面努力，金冠銅業(yè)陽(yáng)極爐廢板率顯著下降，廢板率已穩(wěn)定在了1.38%左右，大大節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)成本。