直線鑄錠機消振對精鉛外觀的提升實踐

李大千，張 勇，常海鋒

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南 濟源 459000）

河南豫光金鉛股份有限公司精煉廠年產精鉛300 kt／a，有3臺直線鑄錠機，自安裝以來，使用年限均超過15 a，機械設備磨損較嚴重。高溫鉛液在移動的模具中會振動加劇、幅度加大，使凝固的鉛液表面出現飛邊毛刺、孔洞等缺陷，進而影響其售價及市場。外觀質量不合格的鉛錠需人工重新修整，或返回到熔鉛鍋中重新熔鑄，直接或間接產生人力、物力成本。

1 現 狀

精鉛直線鑄錠機熔鑄現場，并排分布2口成品熔鉛鍋，一口熔鉛鍋鉛內陰極板熔化，另一口熔鉛鍋內鉛溶液攪拌、澆注，兩口鍋交替使用；熔鉛鍋底部采用天然氣加熱烘烤，待電解工序吊出的鉛陰極板表面電解液晾干后，將其投入到熔鉛鍋中進行高溫熔融，經攪拌及表面撈渣程序后，將鉛泵固定架安放在鉛鍋上，開啟變頻鉛泵往澆注計量槽內注入鉛液，液壓控制系統實現計量槽鉛液注入及鉛液回流。計量槽翻轉將其鉛溶液注入下部運轉的直線鑄錠機鉛模內，凝固后的鉛錠經打碼器標注生產批號，當鉛模運動到鑄錠機頭部時，振打器會在鉛模邊沿一側進行振打，使鉛錠進行脫模。然后經推錠、碼垛、包裝，鉛錠轉入待售區。

鉛陰極板經熔鑄、攪拌、撈渣、澆注、打碼等工序加工的成品鉛錠，總是存在部分不符合外觀質量要求的鉛錠，造成鉛錠外觀質量不合格的根本原因之一就是鑄錠機的振動。

2 直線鑄錠機振動的原因

將鏈模鑄錠系統（精鉛直線鑄錠機）簡化，如圖1所示，為一個模擬彈簧滑塊系統，把鏈模簡化為剛度系數為K的彈簧，整個鏈模鑄錠則簡化為質量為m的滑塊，其以v的速度向右運行，鏈模鑄錠與軌道的摩擦阻力為F。其中電動機通過減速器和主動鏈輪作用于鏈模鑄錠上的力矩，可簡化為作用于彈簧頂點A上的牽引力P，并且使彈簧的頂點A以v0速度向右運行［1］。

圖1 鏈模鑄錠動力學模型

根據電動機性能，在額定功率內運行的電動機，其轉速必定在額定轉速n范圍內運行，其轉速變化較小，那么可以認為A點鏈速v0也為一恒定值，其值計算如下：

式中：v0為A點鏈模鑄錠運行速度／m·s-1；n為電動機的額定轉速／r·min-1；D為主動鏈輪直徑／m；k為減速器的傳動比。

根據鏈模鑄錠機動力學模型，當摩擦阻力F保持相對均勻不變時，此時兩端的牽引力P＝F，質點B的合力為0，鏈模鑄錠也同樣以速度v＝v0作勻速運動，此時鑄模運行平穩，不會產生振動。但鏈帶在運行時由于滾輪在軌道的不同位置，其摩擦力可能會發生變化，造成摩擦阻力F相應發生變化，從而作用在質點B的合力發生變化，此時質點B的速度也必將產生變化，造成鑄模的振動。

3 鑄錠機運動部件對振動的影響

3.1 鏈模上滾輪對振動的影響

鏈模與軌道的接觸主要表現在鏈模兩側鏈條上滾輪與軌道的摩擦，產生振動的鑄錠機有一個共同點，即鏈模兩側鏈條上的滾輪長期磨損或部分滾輪表面鉛皮等浮著；滾動摩擦系數受軌道粗糙度影響較小，滑動摩擦受軌道材料、粗糙度等影響較大，其臨界靜摩擦系數比動摩擦系數大得多，鏈模的滾動摩擦是避免和減少鑄錠機振動的主要措施。要保證滾動摩擦，必須讓鏈模兩側鏈條上的所有滾輪都滾動起來［2］。

3.2 鏈板對振動的影響

當鑄錠機上鏈板過松，鉛錠脫模時，在重力的作用下，會猛地下沉又瞬間停止，拽動大鏈輪突然加速，瞬間又恢復原速，使得機組運動的平穩性大大降低，鉛液在模具中前后振動，造成部分鉛錠表面外觀質量不合格。

3.3 脫模外力對振動的影響

當鉛模運動到鑄錠機頭部時，振打器會在鉛模邊沿一側進行振打，使鉛錠進行脫模。振打瞬間的沖擊力作用于整個鑄錠機，使鑄錠機模具中的鉛液表面發生振動，造成鉛錠表面外觀質量不合格。

3.4 打字器對振動的影響

在鉛錠脫模之前，鑄錠機頭部設置有打字裝置，對每塊鉛錠表面打上生產編號，打字器每次依靠自由落體下降，重重的打擊在鉛錠上，沖擊力較大，也會造成直線鑄錠機模具內鉛液表面的振動。

3.5 軌道直線度對振動的影響

鑄錠機軌道在最初安裝時，已基本保持一條直線，但隨著設備的長期運行，軌道某些部分會發生一定程度的形變，鏈條經過這些地方時會引起鏈輪起伏，鏈條帶動鏈輪運動時，在局部位置就會出現單邊鏈輪阻力增大、單邊鏈輪騰空現象，這是鑄錠機在直線運行時，因軌道部分區域形變出現振動的主要原因。

3.6 澆鑄計量斗澆鑄對振動的影響

鉛液從澆鑄計量斗口流向鉛錠模具時，鉛液沖擊力較大，在鉛液逐漸凝固后，模具上沿殘留鉛液，最終形成飛邊毛刺。

3.7 主、被傳動齒輪對振動的影響

鑄錠機的工作環境始終存在著鉛煙塵、潤滑油脂、水蒸汽等，再加上工作年限的不斷增加，傳動齒輪部件之間易受到灰塵的浮著，在外界環境的作用下會生成一些沉淀物，對傳動齒輪表面有一定的腐蝕性，造成傳動齒輪嚙合間隙過大，引起振動；不斷堆積的這些浮著物厚度增加，或使傳動齒輪部件之間的摩擦阻力不斷增大，傳動過程中的磨損，影響設備平穩的運行，進而產生振動。

3.8 其它部件對振動的影響

除上述主要原因外，還有一些原因也能造成鑄錠機的振動，如澆鑄小車回程產生沖擊力引起的機組振動、主傳動減速機內部架構磨損，轉動不平穩、地面固定松動等。

4 鑄錠機振動的處理

分析鑄錠機各運動部件振動的原因，采取有針對性的改進措施，消減直線鑄錠機振動對成品鉛錠外觀質量的影響。

1.點檢員對鑄錠機連帶走輪重點巡查，對磨損的滾輪進行更換，按周期對滾輪進行潤滑，保持所有滾輪轉動靈活。

2.根據生產實際安排，對鑄錠機的軌道重新進行了直線度和平行度的找正，機架由于長期使用的關系，已發生形變，尤其是軌道接頭處，將誤差控制在2 mm以內。

3.根據實際生產安排，定期對傳動輪進行檢修，將鏈輪拆下清洗，及時更換磨損部件，并充分潤滑。使傳動鏈平穩運行。

4.對澆鑄口進行改造，可以考慮焊接一個彎頭，呈“T”字形或“L”形，減少鉛液流向模具的沖擊力，進而減少飛邊毛刺的產生。

5.嚴格落實點檢制度，每天對鑄錠機各個部位進行巡檢，發現異常及時處理，將問題解決在萌芽時期。

6.按周期清理模具內腔，保證脫模效果，減少振打脫模。

通過以上分析及對應處理，成品工段直線鑄錠機的振動程度及振動頻率明顯減少，鉛錠外觀中飛邊毛刺、空洞等現象不同程度地降低，鉛錠外觀質量也進一步得到提升［3］。

5 結束語

以上從運動角度全面分析設備振動對精鉛外觀質量的影響，生產中，造成鉛錠外觀質量的原因往往是幾個因素的疊加，判斷分析時需要定性分析，逐一排除判定，有針對性地進行整改，盡量提高產品外觀質量。