降低阳极炉废板率

张彤纬

（金冠铜业分公司，安徽 铜陵 244100）

1 引言

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110t阳极铜/小时,由芬兰奥托泰公司设计生产。自投产以来，金冠铜业分公司就阳极板模具的使用进行了多次尝试：投产初期浇铸机使用的是平板铜模；随后为解决平板铜模的寿命低、易变形、阳极板合格率低等一系列问题，开始尝试使用钢模［1］；但是由于投入成本高且各厂钢模质量差异大，金冠铜业分公司再次尝试使用平板铜模，并对圆盘浇铸系统进行改造，加大喷淋冷却强度，以优化平板铜模性能［2］；现至今，金冠铜业分公司开始使用刚度和强度更高的驼背铜模［3］，铜模生产方式也是由外购变更为自主浇模。至此，平均铜模寿命已达928t/块，但是阳极炉废板率高的问题一直未得到很好的解决，为此金冠铜业分公司努力寻找废板率高的要因，制定并实施相应对策，最终废板率由2.73%下降至1.38%左右，大大节约了企业成本。

2 要因分析

为全面掌握阳极板废板率，针对分析期间48炉阳极炉铜水浇铸的废板率再进行统计分析，并得出现阶段废板率高达2.73%。再对该48炉阳极炉铜水浇铸产生的1874块废阳极板进行分类统计，汇总如下：弯耳阳极板935块，占比49.89%；单重偏差（±5kg）阳极板662块，占比35.33%；菜刀阳极板114块，占比6.08%；耳薄阳极板94块，占比5.02%；其他阳极板69块，占比3.68%。

根据此数据显示，“弯耳”和“单重偏差”类废阳极板数各为935块和662块，共占总废板的85.22%，是阳极炉废板率高的结症所在。

根据班组现场使用情况反馈及调查跟踪，发现造成阳极板弯耳和单重偏差的原因主要有以下几方面。

（1）阳极板弯耳：铜水浇铸温度高、喷淋水压力低、喷淋水流量低、母模配耳角度小。

（2）单重偏差：人员培训不到位、浇铸包底部钢结构弯曲幅度大［4、模位过高、电子秤未定期校准。

根据逐一要因确认，得出结论如下。

（1）铜水浇铸温度高易导致粘模，且铜模损耗大，在同等冷却强度下浇铸阳极板冷却效果不佳，产生弯耳等现象。经半个月的跟踪，浇铸温度均控制在1210±10℃，个别炉次温度偏高也未大面积出现阳极板弯耳现象；

（2）喷淋水压力低、流量小将导致浇铸阳极板冷却效果不佳，产生弯耳现象。经过半个月的跟踪，喷淋水出口压力均稳定在8.5bar以上、流量稳定在420m3/h，均达到生产需要，且经过模温反馈，铜模温度为180℃左右［5］，满足生产需求；

（3）人员培训不到位主要影响废板率之处为：浇筑后期浇铸包处理冷铜作业不规范，影响浇铸包电子秤称重，导致系统浇铸阳极板重量不达标；浇铸包内铜水控制过满，中间包铜水倾倒至浇铸包内时出现铜水溢出至铜模中，导致阳极板重量过重。经过人员操作规程考试以及作业炉次与操作人员对比分析，作业不当影响小，无个别人员浇铸大量出现废板情况出现；

（4）模位过高将导致浇铸包在浇铸过程中与铜模接触，从而影响浇铸包电子秤承重。此现象均可通过浇铸称重曲线得知，经排查，铜模模位正常且浇铸过程中浇铸承重曲线正常；

（5）浇铸包承重均依靠电子秤承重，电子秤准确性直接影响浇铸重量。该电子秤均为每半个月校准一次，同时每月与电解阳极机组及电铜过磅秤校准，查询三个月记录，误差范围均小于0.5kg。

最终确认要因为：母模配耳角度小、浇铸包底部钢结构弯曲幅度大。

2.1 母模配耳角度小

根据母模配耳图纸要求，母模配耳角度不得小于90°。但是母模使用到后期，由于脱模作业的拉应力，导致母模出现耳部倾角不符合图纸标准的情况，若不及时调整纠正或更换，容易使阳极板在顶起时耳部卡在铜模中，造成弯耳现象。

随后检查连续22天跟踪检查母模配耳情况，发现44次浇模作业中，有21次母模配耳角度不合格，占总数的47.8% 。

为进一步确定配耳角度小对弯耳阳极板数的影响，公司随后开展实验，对母模配耳角度处于各个数值情况下生产的铜模进行标记并使用，并记录该铜模浇铸生产前100块阳极板中的弯耳阳极板数以及弯耳阳极板所占比例，得出以下数据：

随着母模配耳的减小，废板率显著上升。说明母模配耳角度的变化对阳极板废板率影响较大。

2.2 浇铸包底部钢结构弯曲幅度大

连续连续三周跟踪测量了现场正在使用的八个浇铸包底部钢结构的弯曲幅度，不合格浇铸包（弯曲幅度高于1cm）占比达到75%。

为进一步确定浇铸包底部钢结构变形对单重偏差阳极板数的影响，公司连续开展30组对照实验：同时在AB盘分别安装正常浇铸包和钢结构弯曲幅度大的浇铸包，对比AB盘浇铸产生单中偏差阳极板数的情况。

随着浇铸包底部钢结构弯曲幅度的增大，单重偏差阳极板数显著上升，即降低钢结构弯曲幅度可以降低单重偏差阳极板数。

3 制定对策并实施

3.1 母模配耳安装方式更改

公司进一步分析母模耳部翘起的原因，发现母模与母模配耳是分体式连接，主要依靠安装时对四周边角进行焊接来固定配耳。在浇铸过程中，铜水高温达到1200℃以上，并在脱模时存在巨大的拉力，用焊接的方式安装极易产生配耳脱焊翘起等现象，无法满足生产需求。为此公司提出两套方案。

（1）将分体式母模更改为一体式母模，此方案的优点是无母模配耳翘起等问题，但更换成本过高。

（2）将焊接的安装方式更改为焊接+螺栓固定的方式，此方案优点是更换成本低，但虽延长了母模配耳维保的周期，到使用后期仍然会出现母模配耳翘起的问题，需人员加强日常监督检查。经方案论证，公司最终采用方案二，即：更改母模图纸，对母模耳部进行优化，分别在母模四个边角增设4个M20螺栓固定［6］。

3.2 更换底部钢结构材质

经分析，浇铸包底部钢结构易变形的原因主要是底部钢构经常受到铜水的高温辐射，导致强度变低引起变形。增加强度的方案有两种：一是增加钢构厚度，此方案前提必须是提升浇铸包安装高度，保证浇铸过程中浇铸包底部与铜模底部无接触，这将导致铜水在浇铸过程中冲刷大易产生飞边毛刺，故不可取；二是将材质更换成强度更高的钢构。经过方案论证，公司最终确定将浇铸包底部钢结构材质由普板Q235改成低合金钢板345。

4 实践效果及结语

通过上述改进之后，再次对阳极炉废板率情况进行了统计分析，结果发现：阳极炉废板率以由之前的2.73%下降到1.38%左右；按目前阳极炉每日平均浇铸量1200t计算，本次课题新增利润为24万元/月。同时阳极板废板率的减少，降低了车间需处理的冷铜量、减少了员工工作量。

通过公司以及车间的各方面努力，金冠铜业阳极炉废板率显著下降，废板率已稳定在了1.38%左右，大大节约了企业生产成本。