降低陽極爐廢板率

張彤緯

（金冠銅業分公司，安徽 銅陵 244100）

1 引言

金冠銅業分公司陽極精煉澆鑄系統的是雙圓盤澆鑄機,共36個模位,最大澆鑄能力110t陽極銅/小時,由芬蘭奧托泰公司設計生產。自投產以來，金冠銅業分公司就陽極板模具的使用進行了多次嘗試：投產初期澆鑄機使用的是平板銅模；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量差異大，金冠銅業分公司再次嘗試使用平板銅模，并對圓盤澆鑄系統進行改造，加大噴淋冷卻強度，以優化平板銅模性能［2］；現至今，金冠銅業分公司開始使用剛度和強度更高的駝背銅模［3］，銅模生產方式也是由外購變更為自主澆模。至此，平均銅模壽命已達928t/塊，但是陽極爐廢板率高的問題一直未得到很好的解決，為此金冠銅業分公司努力尋找廢板率高的要因，制定并實施相應對策，最終廢板率由2.73%下降至1.38%左右，大大節約了企業成本。

2 要因分析

為全面掌握陽極板廢板率，針對分析期間48爐陽極爐銅水澆鑄的廢板率再進行統計分析，并得出現階段廢板率高達2.73%。再對該48爐陽極爐銅水澆鑄產生的1874塊廢陽極板進行分類統計，匯總如下：彎耳陽極板935塊，占比49.89%；單重偏差（±5kg）陽極板662塊，占比35.33%；菜刀陽極板114塊，占比6.08%；耳薄陽極板94塊，占比5.02%；其他陽極板69塊，占比3.68%。

根據此數據顯示，“彎耳”和“單重偏差”類廢陽極板數各為935塊和662塊，共占總廢板的85.22%，是陽極爐廢板率高的結癥所在。

根據班組現場使用情況反饋及調查跟蹤，發現造成陽極板彎耳和單重偏差的原因主要有以下幾方面。

（1）陽極板彎耳：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：人員培訓不到位、澆鑄包底部鋼結構彎曲幅度大［4、模位過高、電子秤未定期校準。

根據逐一要因確認，得出結論如下。

（1）銅水澆鑄溫度高易導致粘模，且銅模損耗大，在同等冷卻強度下澆鑄陽極板冷卻效果不佳，產生彎耳等現象。經半個月的跟蹤，澆鑄溫度均控制在1210±10℃，個別爐次溫度偏高也未大面積出現陽極板彎耳現象；

（2）噴淋水壓力低、流量小將導致澆鑄陽極板冷卻效果不佳，產生彎耳現象。經過半個月的跟蹤，噴淋水出口壓力均穩定在8.5bar以上、流量穩定在420m3/h，均達到生產需要，且經過模溫反饋，銅模溫度為180℃左右［5］，滿足生產需求；

（3）人員培訓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不規范，影響澆鑄包電子秤稱重，導致系統澆鑄陽極板重量不達標；澆鑄包內銅水控制過滿，中間包銅水傾倒至澆鑄包內時出現銅水溢出至銅模中，導致陽極板重量過重。經過人員操作規程考試以及作業爐次與操作人員對比分析，作業不當影響小，無個別人員澆鑄大量出現廢板情況出現；

（4）模位過高將導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。此現象均可通過澆鑄稱重曲線得知，經排查，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，電子秤準確性直接影響澆鑄重量。該電子秤均為每半個月校準一次，同時每月與電解陽極機組及電銅過磅秤校準，查詢三個月記錄，誤差范圍均小于0.5kg。

最終確認要因為：母模配耳角度小、澆鑄包底部鋼結構彎曲幅度大。

2.1 母模配耳角度小

根據母模配耳圖紙要求，母模配耳角度不得小于90°。但是母模使用到后期，由于脫模作業的拉應力，導致母模出現耳部傾角不符合圖紙標準的情況，若不及時調整糾正或更換，容易使陽極板在頂起時耳部卡在銅模中，造成彎耳現象。

隨后檢查連續22天跟蹤檢查母模配耳情況，發現44次澆模作業中，有21次母模配耳角度不合格，占總數的47.8% 。

為進一步確定配耳角度小對彎耳陽極板數的影響，公司隨后開展實驗，對母模配耳角度處于各個數值情況下生產的銅模進行標記并使用，并記錄該銅模澆鑄生產前100塊陽極板中的彎耳陽極板數以及彎耳陽極板所占比例，得出以下數據：

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陽極板廢板率影響較大。

2.2 澆鑄包底部鋼結構彎曲幅度大

連續連續三周跟蹤測量了現場正在使用的八個澆鑄包底部鋼結構的彎曲幅度，不合格澆鑄包（彎曲幅度高于1cm）占比達到75%。

為進一步確定澆鑄包底部鋼結構變形對單重偏差陽極板數的影響，公司連續開展30組對照實驗：同時在AB盤分別安裝正常澆鑄包和鋼結構彎曲幅度大的澆鑄包，對比AB盤澆鑄產生單中偏差陽極板數的情況。

隨著澆鑄包底部鋼結構彎曲幅度的增大，單重偏差陽極板數顯著上升，即降低鋼結構彎曲幅度可以降低單重偏差陽極板數。

3 制定對策并實施

3.1 母模配耳安裝方式更改

公司進一步分析母模耳部翹起的原因，發現母模與母模配耳是分體式連接，主要依靠安裝時對四周邊角進行焊接來固定配耳。在澆鑄過程中，銅水高溫達到1200℃以上，并在脫模時存在巨大的拉力，用焊接的方式安裝極易產生配耳脫焊翹起等現象，無法滿足生產需求。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，此方案的優點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，此方案優點是更換成本低，但雖延長了母模配耳維保的周期，到使用后期仍然會出現母模配耳翹起的問題，需人員加強日常監督檢查。經方案論證，公司最終采用方案二，即：更改母模圖紙，對母模耳部進行優化，分別在母模四個邊角增設4個M20螺栓固定［6］。

3.2 更換底部鋼結構材質

經分析，澆鑄包底部鋼結構易變形的原因主要是底部鋼構經常受到銅水的高溫輻射，導致強度變低引起變形。增加強度的方案有兩種：一是增加鋼構厚度，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，這將導致銅水在澆鑄過程中沖刷大易產生飛邊毛刺，故不可取；二是將材質更換成強度更高的鋼構。經過方案論證，公司最終確定將澆鑄包底部鋼結構材質由普板Q235改成低合金鋼板345。

4 實踐效果及結語

通過上述改進之后，再次對陽極爐廢板率情況進行了統計分析，結果發現：陽極爐廢板率以由之前的2.73%下降到1.38%左右；按目前陽極爐每日平均澆鑄量1200t計算，本次課題新增利潤為24萬元/月。同時陽極板廢板率的減少，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，金冠銅業陽極爐廢板率顯著下降，廢板率已穩定在了1.38%左右，大大節約了企業生產成本。