驼背铜模在阳极炉浇铸系统中的探索实践

张彤纬，宫志昊

（金冠铜业分公司，安徽 铜陵 244100）

金冠铜业分公司阳极精炼浇铸系统的是双圆盘浇铸机,共36个模位,最大浇铸能力110吨阳极铜/小时,由芬兰奥托泰公司设计生产。2012年10月底公司在投产初期,浇铸机使用的是平板铜模。随后为解决平板铜模带来的寿命低、易变形、阳极板合格率低等一系列问题,金冠铜业分公司尝试使用钢模来代替平板铜模。钢模虽然具有浇铸质量好、无需配置浇模设备和人员等优点,但存在投入成本高、各厂钢模质量差异大等问题。针对此现状,公司再次尝试使用铜模浇铸，并对提高铜模寿命的对策途径进行研究。根据投产初期生产实践表明,制约平板铜模寿命的主要原因是变形严重,浇铸时易产生上下厚度差异大的阳极板。为此，公司多次对铜模的物理外形进行改进,以提高铜模的刚度和强度,最终通过实践证明,驼背铜模具有变形量小,铜模的使用寿命高的优点。

1 驼背铜模应用生产实践

1.1 铜模物理外形改进

为使铜模在满足工况需求下，具有更高的刚度和强度，对母模原设计尺寸及物理外形尺寸进行了改进。在平板铜模浇铸冲刷点背部增加下底面为1000mmX520mm，上底面为800mmX280mm,高度为140mm的棱台。从而改进了铜模的物理外形尺寸结构。

1.2 驼背铜模与平板铜模生产实践对比

为确认驼背铜模在生产中的优缺点,金冠铜业将个别模位安装驼背铜模作为实验用，与平板铜模进行对比,同时从浇铸质量、模寿命等各个方面进行综合分析,得出以下结论。

（1）驼背模优点。经过一段时间的对比分析，驼背铜模较平板铜模有以下优点：①使用寿命高，平板铜模使用寿命平均为250t阳极铜/块，而驼背铜模平均使用寿命超过800t阳极铜/块，同时缓解了为保证充足的铜模使用而引起铜模大量堆积的问题。②驼背铜模变形量小，阳极板物理外观规整、悬垂度好。上下厚度差异大的阳极板数目显著降低。③成本低。

（2）驼背模缺点。通过进一步对比分析，得出制约驼背模生产实践应用的因素有以下三点：①浇模困难，由于场地有限，难以实现一次性浇铸两块铜模，若双圆盘全部使用驼背铜模，铜模供应将不足。②由于采用保温炉铜水浇模，铜水流动性差，质量难以保证，铜模容易出现模面凹坑、模内夹层等现象，浇模合格率低；铜模耳部夹角易出现错误，浇铸顶起时阳极板易拱背。③铜模浇铸到一定量的阳极铜后，耳部洗刷严重，易出现凹坑且无法修复，导致铜模寿命后期易出现弯耳拱背阳极板。

1.3 解决制约驼背铜模生产应用实践因素的对策及成效

（1）浇模中间包进行更改。对浇模中间包外形进行更改，通过根据现场实际场地需求，将原来的对称浇模改为错位浇模，提高现场场地的利用率，实现一次浇铸两块驼背铜模的目的。

（2）降低保温炉含氧量。调整参数等措施，以降低保温炉含氧量：①首先降低竖炉AB排空燃比，在同等天然气燃烧的情况下，降低氧气量，保证竖炉内为还原气氛，以保证竖炉出铜氧含量在较低水平；②降低保温炉稀氧烧嘴氧燃比，保证保温炉炉内为还原气氛；③对竖炉操作工人进行培训，提高操作水平，以降低保温炉铜水含氧量。通过实践证明，通过以上措施，能有效的降低保温炉铜水含氧量，保温炉铜水含氧量由原来的5000ppm左右降低到现在的2800ppm左右,浇模质量也有明显上升。同时，铜水含氧量的越低，铜模耳部侵蚀速度越慢，驼背铜模寿命越长。

（3）改善母模烘烤方式，延长母模烘烤时间。对原母模底部烘烤装置进行改进，由原来的单孔燃烧烘枪改为排管燃烧烘枪，烘烤时使用盖板进行密封，并对原2h的烘烤时间进行延长，通过实践证明，在烘烤方式更改完毕后，烘烤时间延长至4h能很好的保证浇模质量。

（4）加强母模维保。加强母模维保质量，重点是加强母模耳部以及母模边框的打磨，并且每次维保时对母模耳部夹角进行测量确认，以达到提高母模维保效果的目的。通过现场生产实践证明，提高母模维保效果，有利于降低弯耳拱背现场的出现。

（5）驼背铜模合理安排更换周期。对驼背铜模的更换周期合理安排，由原来的同一时期大批量更换更改成逐步更换，错开各个铜模寿命到期时间，以减少换模工作量以及避免弯耳拱背阳极板大量出现。

2 实践效果

图1 驼背铜模的使用寿命

通过上述改进之后，再次对驼背铜模浇模情况进行了统计分析，结果发现：每日浇模量维持在每日两块，如果驼背铜模库存不足的情况下，可以实现每日浇模四块，保证了现场驼背铜模足量的供应；通过降低保温炉含氧量、提高母模烘烤效果等措施，有利于降低铜模模面凹坑、模内夹层等现场的发生，现在模面凹坑现象已杜绝，模内夹层现象发生率也稳定在10%左右；保温炉铜水氧含量的降低有利降低驼背铜模耳部侵蚀速度，从而提高驼背铜模寿命；加强母模维保也有利于降低阳极板弯耳拱背数，新安装驼背铜模浇铸时产生的弯耳拱背阳极板由原来的30块左右降低到10块以下。同时连续跟踪93块驼背铜模的使用寿命，数据如图1所示。

由上数据可以看出，驼背铜模的使用寿命远高于平板铜模的使用寿命，平均模寿命达到928吨阳极铜/块，较平板铜模寿命提高了270%。同时，铜模寿命的提高也是大大降低了每日换模量，使用平板铜模时，每日换模量为6块，而更换至驼背铜模后，每日换模量为1.64块，同比下降72.7%。

3 结语

通过上述生产实践证明，通过改进铜模外形，由平板铜模更改成驼背铜模可是铜模寿命大幅度提高，现有技术水平下，驼背铜模的浇铸寿命达到900吨阳极铜/块。同时驼背模具有不易变形，浇铸出的阳极板外形规整、悬垂度好。但同时也存在长时间使用过后耳部易洗刷严重的缺点。因此，充分利用驼背铜模的优点，提高驼背铜模的使用寿命，同时寻求方法克服耳部易损耗的缺点，是铜火法冶炼行业降低成本、提高经济效益的一种有效途径。