無鉛鼻粗鉛錠模具的改造實(shí)踐

張 濤，常海鋒，鄭 明

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟(jì)源 459000）

無鉛鼻粗鉛錠模具的改造實(shí)踐

張 濤，常海鋒，鄭 明

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟(jì)源 459000）

為降低粗鉛錠傳統(tǒng)使用U型鉛鼻的中間消耗量，減少后續(xù)除銅工序受粗鉛鼻的影響，為除銅自動(dòng)化撈渣裝備升級改造創(chuàng)造條件，對熔煉系統(tǒng)現(xiàn)有粗鉛錠模具進(jìn)行改型，用可循環(huán)、長期使用的吊具替代U型鉛鼻，預(yù)計(jì)年節(jié)約鉛鼻費(fèi)用13.57萬元，粗鉛錠U型鉛鼻消失后，除銅工序傳統(tǒng)敞口撈渣的無序冒煙得到解決，攪拌、撈渣、鉛泵一體式裝置的投用，提高了除銅作業(yè)的自動(dòng)化水平。關(guān)鍵詞：鉛鼻；模具；吊具

河南豫光金鉛股份有限公司現(xiàn)用2套60 kt／a雙底吹煉鉛裝置，系統(tǒng)中氧化爐和還原爐分兩期建成，粗鉛鑄大塊錠冷卻后，車載倒運(yùn)至精煉車間除銅工序重新熔鑄，除銅后鑄陽極板。在除銅加熱過程中吹氧管制作的鉛鼻變軟容易被自動(dòng)化螺旋撈渣機(jī)吸入纏在螺旋軸上，鉛鼻纏在間斷使用的螺旋內(nèi)，冷卻后螺旋軸容易被吹氧管制作的鉛鼻卡死，維修量較大，鉛鼻成為除銅自動(dòng)化撈渣最大的制約因素，人工撈鉛鼻作業(yè)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境差，粗鉛錠鉛鼻成為除銅工序清潔化生產(chǎn)的瓶頸，熔煉系統(tǒng)無鉛鼻粗鉛錠的改造提上日程。

1 鉛錠模具

1.1 大塊粗鉛錠模具

2002年設(shè)計(jì)的熔煉系統(tǒng)未考慮液態(tài)鉛包運(yùn)輸?shù)目臻g，小塊直線鑄錠機(jī)無法滿足轉(zhuǎn)爐周期性集中、大股放鉛的工藝要求，大塊鉛錠的澆注、轉(zhuǎn)運(yùn)仍為首選。

熔煉系統(tǒng)大塊粗鉛錠有圓盤鑄錠機(jī)上的錐形鉛模和直線鑄錠機(jī)上的方鉛模兩種，鉛模澆注至一定高度后將吹氧管所做的U型鉛鼻插入熔鉛中凝固，冷卻后用行車吊鉤掛U型鉛鼻進(jìn)行鉛錠脫模，現(xiàn)場使用的兩種鉛模結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鑄鉛機(jī)上的錐形鉛模和方鉛模

1.2 大塊精鉛錠模具

精煉系統(tǒng)大塊成品噸鉛模具采用梯形模具、兩側(cè)加裝吊裝鼻，使用時(shí)將吊裝鼻緊貼模具側(cè)面、吊裝鼻外側(cè)定位凸臺置于模具內(nèi)側(cè)上沿的凹槽內(nèi)，熔鉛澆注完畢冷卻后用扁擔(dān)式吊具鉤住吊鉛鼻，實(shí)現(xiàn)鉛錠與鉛模的分離，噸鉛錠模具及吊鉤形狀如圖2所示。

圖2 噸鉛錠模具與吊裝鼻結(jié)構(gòu)

2 無鉛鼻粗鉛錠模具的嘗試

2.1 錐形無鉛鼻粗鉛錠模具的改型

2013年6月結(jié)合噸鉛模具的結(jié)構(gòu)，首先進(jìn)行圓盤鑄錠機(jī)錐鉛模的嘗試，設(shè)計(jì)出錐形鉛錠模具，配用噸鉛錠無鉛鼻吊具進(jìn)行生產(chǎn)，第一代錐形帶臺階無鉛鼻粗鉛錠模具如圖3所示。

圖3 第一代錐形帶臺階鉛錠模具圖

針對錐形粗鉛錠模具的結(jié)構(gòu)，鑄錠時(shí)將吊具放置在模具吊耳側(cè)兩平行邊的側(cè)壁上，待粗鉛鑄錠冷卻后，電葫蘆掛扁擔(dān)式的橫梁吊具，吊起放置在模具兩側(cè)的吊具進(jìn)行粗鉛錠脫模，粗鉛錠裝車，加鍋熔鑄用鋼絲繩吊具從鉛錠臺階面下穿過。

生產(chǎn)過程中，吊具使用中的一些問題逐漸暴露出來，吊具漂浮、無法緊貼鉛模表面、吊具熔鑄進(jìn)鉛錠內(nèi)冷卻后無法取出，成為困擾吊具正常使用的主要問題，原因分析如下：

1.溫度的差異。氧化爐粗鉛爐膛溫度1 030℃遠(yuǎn)高于熔鉛鍋內(nèi)精鉛420℃的工藝溫度，雖然在澆注過程中鉛液會(huì)迅速降溫，但15 mm厚的吊具在近650℃的粗鉛溶液中發(fā)生較大的形變，吊具變形翹起后在鉛錠模具與吊具形成一個(gè)縫隙，熔鉛占據(jù)該空間冷凝后造成吊具不易取出。

2.吊具重量較小、粗鉛表面浮渣層較厚容易造成吊具漂浮，鉛錠模具與吊具形成一個(gè)較大的間距，吊具插在冷凝后的鉛錠中，吊具不能取出。

3.相對于模具固定、澆注槽轉(zhuǎn)動(dòng)的噸鉛鑄錠膜式，鉛模在圓盤鑄錠機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的晃動(dòng)、鉛液面的浮動(dòng)造成吊具移位，造成吊具嵌入到冷卻的鉛錠中不易取出。

4.吊具受高溫變形、粗鉛錠浮渣的影響，吊具在粘鉛的情況下需敲擊將其取出，容易造成吊具的變形。

對此采取將吊具加厚、模具加裝吊具定位槽等措施，但試驗(yàn)過程中高溫、浮渣、晃動(dòng)、敲擊變形等對吊具影響的問題沒有得到有效解決，試驗(yàn)宣告失敗。

2.2 方形無鉛鼻粗鉛錠模具的改型

底Ⅱ系統(tǒng)還原爐采用直線鑄錠，5塊長方形的模具放置在20 t的電動(dòng)平車上，模具重量約為1.7 t／件，鉛錠重量約為2.3 t／塊，外形如圖1所示的方鉛模，受沖床沖孔作業(yè)啟發(fā)，設(shè)計(jì)出如圖4所示的長方形的無鉛鼻粗鉛錠模具和吊具。

圖4 長方形無鉛鼻粗鉛錠模具和吊具圖

該模具試用后，對模具內(nèi)表面傾角和錐形吊具的高度和重量進(jìn)行了調(diào)整，除吊具較重、操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度增加外，改造使用效果得到了使用人員的充分認(rèn)可，為有效推進(jìn)該項(xiàng)技改的推行，公司按照0.35元／t的粗鉛產(chǎn)量工資標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)貼鉛口操作人員。并將配套的單梁行車的手柄控制器改為遙控器控制，用單梁行車吊裝錐形鉛鼻，大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.3 錐形無鉛鼻粗鉛錠模具成功改型

在方形無鉛鼻粗鉛錠模具改造成功的基礎(chǔ)上，結(jié)合第一代錐形無鉛鼻粗鉛錠模具失敗的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出如圖5所示的第2代錐形無鉛鼻粗鉛錠模具。

圖5 第2代錐形無鉛鼻粗鉛錠模具

第2代錐形無鉛鼻粗鉛錠模具設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用底Ⅱ方鉛模錐形吊具的特性，考慮吊裝、容積、模具重量等因素，對該模具進(jìn)行以下方面的改進(jìn)：

1.采用對角凸臺放置吊具，最大限度地增加模具的內(nèi)部容積。

2.放置吊具凸臺邊緣線對稱平行，方便二次吊裝時(shí)鋼絲繩的懸掛。

3.模具凸臺下采用減重和散熱設(shè)計(jì)，降低模具重量和提高冷卻效果。

4.模具設(shè)計(jì)小型化（模具重量1.2 t／件左右），讓更多的小型電爐的鑄造企業(yè)參與競爭，有利提高模具的鑄造質(zhì)量。

5.在錐形吊具就位前，在錐形吊具放置位置涂抹泥漿，用泥漿填補(bǔ)錐形吊具與鉛錠模具之間的縫隙，防止熔鉛進(jìn)入增加脫模時(shí)的勞動(dòng)量。

3 效益分析

3.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

1.2 套60 kt／a雙底吹煉鉛系統(tǒng)年產(chǎn)140 kt／a的鉛金屬產(chǎn)量、粗鉛錠品位96%計(jì)算，粗鉛錠按照1.4 t／塊計(jì)算，每年需要的鉛鼻數(shù)量為：140 000÷ 96%÷1.4＝104 167個(gè)。

2.U型鉛鼻用1 000 mm長的Φ21 mm×3.0 mm的吹氧管制作，單根U型鉛鼻的平均可循環(huán)使用1.5次，年耗U型鉛鼻的數(shù)量為104 167÷1.5＝69 445根。

單根U型鉛鼻的重量：3.14×（212－152）÷4÷ 106×7.85×1.0＝1.33×103t／根

3.年消耗U型鉛鼻的重量：69 445×1.33×103＝92.36 t

4.吹氧管市值2 800元／t，舊料回收800元／t，吹氧管的使用價(jià)值為2 000元／t，鋼的密度為7.85 t／m3，則單根吹氧管U型鉛鼻的價(jià)值：

3.14 ×（212－152）÷4÷106×7.85×1.0× 2 000＝2.66元／根

5.U型鉛鼻的年消耗費(fèi)用：69 445×2.66＝184 723.7元

6.模具使用補(bǔ)貼費(fèi)用（0.35元／t）：140 000× 0.35＝49 000元

7.模具改造年直接經(jīng)濟(jì)效益：184 723.7－49 000＝135 723.7元

3.2 其它效益

實(shí)施無鉛鼻粗鉛錠模具改造后的相關(guān)效益：

1.每年減少92.36 t的吹氧管的消耗量，近7萬個(gè)鉛鼻的切割、折彎、篩撿、運(yùn)輸作業(yè)。

2.除銅工序省去撈鉛鼻作業(yè)，縮短天然氣升溫、保溫過程，減少天然氣消耗。

3.消除鉛鼻的干擾，可實(shí)現(xiàn)攪拌、撈渣、鉛泵一體式裝置的投運(yùn)，減少鍋罩更換過程中的無序煙塵排放，提高自動(dòng)化程度，提升人工勞動(dòng)效率，改善作業(yè)環(huán)境。

4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

無鉛鼻粗鉛錠模具在技術(shù)方面攻克以后，按照0.35元／t粗鉛的標(biāo)準(zhǔn)對操作人員進(jìn)行補(bǔ)貼，提高其積極性；備用模具、吊具的及時(shí)到位、及時(shí)溝通和適時(shí)改進(jìn)，并對吊裝行車進(jìn)行遙控器改造、鉛錠模具內(nèi)表面涂抹泥漿等管理措施，促進(jìn)無鉛鼻粗鉛錠模具改造工作的順利推進(jìn)。

5 結(jié)束語

通過不斷地改進(jìn)完善，無鉛鼻粗鉛錠模具已在該公司的其它4臺熔鉛爐上全面實(shí)施，該公司粗鉛錠傳統(tǒng)的U型鼻將成為歷史，對同類粗鉛錠模具的改造具有借鑒意義。

［1］ 楊遠(yuǎn)平，嚴(yán)宏志.基于數(shù)值模擬的鋅錠應(yīng)力應(yīng)變分析［J］.熱加工工藝，2009，38（23）：91－94.

［2］ 李江華.鉛錠打撈器的研制與應(yīng)用［J］.石油礦場機(jī)械，2009，39（2）：41－44.

Reform ing Practice of Crude Lead Ingot M ould W ithout Lead Nose

ZHANG Tao，CHANG Hai-feng，ZHENG Ming
（Henan Yuguang Gold and Lead Co.，Ltd.，Jiyuan 459000，China）

To reduce crude lead ingot using traditional u-shaped lead consumption on themiddle of the nose，reduce subsequent copper removal process under the influence of crude lead nose，create conditions for the copper removal automation equipmentupgrading in dregs，it remodels the crude leadmould of existing smelting system using recycled sling to replace U lead nose，which is expected to cut down the costof lead nose 135 700 yuan.After the crude lead ingots U lead nose disappearing，the traditional smoking exposure disorder in dregs is solved.The application of stirring，slag remover and lead pump integrated device proactively improves the automation level of the copper removal operation.

the lead nose；the mould；sling

TF807

A

1003－5540（2016）04－0043－03

2016－04－10

張 濤（1987－），男，助理工程師，主要從事熔煉工藝研究和裝備升級改造工作。