YPZJ－30新型全自動陰極銅連續(xù)鑄造機組

孫 晶，秦滿軍，李曉峰

(中國有色金屬建設(shè)股份有限公司，北京100029)

YPZJ－30新型全自動陰極銅連續(xù)鑄造機組

孫 晶，秦滿軍，李曉峰

(中國有色金屬建設(shè)股份有限公司，北京100029)

針對目前我國電解銅工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及陰極銅連續(xù)鑄造機組的技術(shù)水平，介紹了新型、YPZJ－30全自動陰極銅連續(xù)鑄造機組的總體布局及設(shè)計要求，并對該機組的圓盤澆鑄機、冷卻運輸機、冷卻回收器等機組結(jié)構(gòu)進行了分析。

電解銅;澆鑄機;冷卻運輸機

1 前言

陰極銅連續(xù)鑄造機組是電解銅生產(chǎn)的半成品設(shè)備，是電解銅廠最重要的設(shè)備之一［1，2］，因此代表了電解銅廠的裝備水平。我國電解銅廠目前所使用的陰極連續(xù)鑄造機組有兩種，半自動陰極銅圓盤鑄造機和全自動陰極銅連續(xù)鑄造機組。半自動陰極銅連續(xù)鑄造機組成本較低，但效率低，可靠性差，最高產(chǎn)量15 t/h，適合5萬t/a以下小型電解銅廠［3］。全自動陰極銅連續(xù)鑄造機組效率高，產(chǎn)量可達30 t/h，自動化程度較高，操作方便，適合10萬t/a以上的大中型電解銅廠，但引進價格昂貴(2500萬/套)。因此，研發(fā)一種技術(shù)含量高，接近國際陰極銅連續(xù)鑄造機組先進水平，適合中國現(xiàn)代電解銅工業(yè)快速發(fā)展需要且造價低廉的陰極銅連續(xù)鑄造機組迫在眉睫。

2 YPZJ-30新型全自動陰極銅連續(xù)鑄造機組布局

該陰極銅板連續(xù)鑄造機組的總體布局如圖1所示。陰極銅板連續(xù)鑄造機組由圓盤澆鑄機、噴淋式冷卻器、頂桿、澆包、抓取機、冷卻運輸機組成，設(shè)有鑄造和冷卻兩個操作臺，還設(shè)有中央控制室實現(xiàn)了遠(yuǎn)程通訊控制并可上位操作。當(dāng)完成陰極銅板的排列后，吊車在這里作業(yè)將陰極銅板吊走。另外，為保證安全生產(chǎn)，設(shè)有安全裝置以保證設(shè)備和人身安全。

3 銅板產(chǎn)品要求

陰極銅板的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(1)鑄造要求。冶煉好的銅液(1 200～1 350℃)由自動澆包均勻的澆鑄到鑄模中，直接接水冷卻到500℃凝固成型，自動烘烤裝置和噴涂裝置則在生產(chǎn)前將鑄模和澆包自動預(yù)熱到80℃，并涂上脫模劑。

(2)噴淋冷卻要求:約800℃的成型陰極銅板通過噴淋冷卻至500℃，由頂桿頂起并有序的從鑄造機鑄模中抓取后拿到冷卻運輸機后再進行水浴式二次冷卻至50℃。

(3)水浴冷卻要求。陰極銅每列為6塊;每塊相互之間有間隙的掛放在冷卻運輸機料架上;每一次可掛放3列共18塊;冷卻運輸機為步進式，即抓取機每放一塊陰極銅板前進一次。

(4)運輸要求。冷卻好的陰極銅板在冷卻運輸機尾部由天車吊出放在平板車上運至電解車間。

4 機組組成及結(jié)構(gòu)特點

YPZJ-30新型全自動陰極銅板連續(xù)鑄造機組主要由圓盤澆鑄機 、冷卻運輸機 、噴淋冷卻器、蒸汽回收器、抓取機、自動稱重澆包、陰極銅板頂起裝置七部分組成，此外還有液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、上位機系統(tǒng)及自動烘烤裝置、自動噴涂裝置等。

4.1 圓盤澆鑄機

冶煉好的銅液經(jīng)自動稱重澆包均勻注入到鑄模中完成澆鑄。12件鑄模沿圓盤外圓均勻安裝在圓盤上，圓盤則由電機通過減速機拖動并在軌道上勻速平穩(wěn)運行［4］。在澆包下方設(shè)置了自動稱以控制銅液澆鑄量，從而控制鑄造速度，確保生產(chǎn)的陰極銅板符合標(biāo)準(zhǔn)。在澆鑄機的后部陰極銅板凝固處設(shè)置了兩臺自動頂起裝置，一備一用，確保陰極銅板100%從鑄模中有序脫出。在澆鑄機的頭部則設(shè)置有自動烘烤裝置，確保鑄模和分配器在澆鑄前預(yù)熱到80℃，另外設(shè)置在頭部下方的噴涂裝置將脫模劑均勻的噴在每個鑄模內(nèi)腔中，如圖3所示。

圖3 圓盤澆鑄機Fig.3 Disc castingmachine

4.2 冷卻運輸機

成型的500℃熱陰極銅板被頂起裝置從鑄模中頂起脫模后，由抓取機抓起轉(zhuǎn)送到冷卻輸送機里，熱陰極銅板被有序地掛放在水箱中，均勻分布在水箱中的陰極銅板完全浸入在冷卻水中，循環(huán)冷卻水將熱陰極銅板的熱量帶走，使熱陰極銅板在通過冷卻水箱后確保冷卻到40～50℃。設(shè)置在水箱出口上方的風(fēng)機則及時將殘留在陰極銅板表面的水漬吹干，如圖4所示。

圖4 冷卻運輸機Fig.4 Colling conveyer

4.3 抓取機

設(shè)置在圓盤澆鑄機旁邊的抓取機將已被頂起脫模的每塊熱陰極銅板抓起，升高后旋轉(zhuǎn)180°，到達冷卻運輸機的料架上部，抓取機下降后將熱陰極銅板放在料架上，抓取機復(fù)位等待抓取下一塊熱陰極銅板。如圖5所示。

圖5 抓取機Fig.5 Graspingmachine

4.4 噴淋冷卻器及蒸汽回收器

自動噴淋冷卻器布置在圓盤澆鑄機的邊部正上方，當(dāng)澆鑄好的銅液隨鑄模從澆注工位旋轉(zhuǎn)180°移到冷卻工位時，冷卻水通過兩排均布的噴頭噴灑在陰極銅板上進行第一次冷卻。冷卻過程中產(chǎn)生的大量水蒸汽則由蒸汽回收器回收并通過管道排出車間。如圖6所示。

圖6 蒸汽回收器Fig.6 Vapour recoverer

4.5 自動稱重澆包

銅液由溜槽流入自動稱重澆包［5］，當(dāng)銅液重量達到一塊陰極銅板的重量即135 kg時，澆包傾動將銅液注入鑄模進行澆鑄，澆鑄完澆包自動復(fù)位等待下一次澆鑄。如圖7所示。

4.6 頂起裝置

經(jīng)第一次噴淋冷卻后凝固成型的陰極銅板到達抓取工位后，必須由頂起裝置頂起才能從鑄模中脫模，抓取機的機械手也才能方便地從鑄模中

圖7 自動稱重澆包裝置Fig.7 Casting ladle device with automatic weighing

抓取出并移送到冷卻運輸機。如圖8所示。

圖8 頂起裝置Fig.8 Jack system

4.7 控制系統(tǒng)

YPZJ-30新型全自動陰極銅連續(xù)鑄造機組有三種控制方式，自動控制方式、手動控制方式、單步控制方式。對于不同的控制方式可以根據(jù)實際需要選擇操作臺上的不同按鈕。

系統(tǒng)采用計算機控制，結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9 控制系統(tǒng)圖Fig.9 Control system

(1)第一級。主控計算機，主要用于接受工作指令，協(xié)調(diào)各種動作，控制運動軌跡。它負(fù)責(zé)系統(tǒng)的監(jiān)控和工作管理。根據(jù)操作者的命令和動作程序語句的要求進行軌跡規(guī)劃、插補計算及坐標(biāo)變換。在計算出各驅(qū)動器的位置設(shè)定值序列后，向下級各執(zhí)行機構(gòu)的位置伺服系統(tǒng)傳送一次與設(shè)定點相應(yīng)的位置參數(shù)更新值，實現(xiàn)各機構(gòu)運動的協(xié)調(diào)和控制作用。

(2)第二級。各機構(gòu)均有自己獨立的驅(qū)動裝置及控制系統(tǒng)計算機。根據(jù)主控計算機送來的各執(zhí)行機構(gòu)位置、速度等參數(shù)信號，實現(xiàn)控制操作機多動作運行。

兩級計算機通過并行口進行通訊。伺服機用中斷方式向主控計算機報告各機構(gòu)當(dāng)前位置，主控計算機用查詢方式判斷各機構(gòu)是否完成要求的位置伺服值，然后再向電機送出各機構(gòu)的新的位置設(shè)定數(shù)據(jù)及其它數(shù)據(jù)［6］。

5 結(jié)束語

(1)通過對國內(nèi)外使用的陰極銅鑄造機組的研究和分析，針對國內(nèi)電解銅行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，研制出了新型陰極銅連續(xù)鑄造機組。

(2)YPZJ-30新型全自動陰極銅連續(xù)鑄造機組，自動化程度高，效率高，產(chǎn)量可達30t/h，各裝置相互獨立，操作方便，控制容易，安全可靠，占地面積小，易于維護保養(yǎng)和檢修。該新型陰極銅連續(xù)鑄造機組價格只有進口機組的1/4，可以滿足目前我國電解銅廠的需求。

(3)這種新型全自動陰極銅連續(xù)鑄造機組用途廣泛，還可用于鎳等有色金屬的生產(chǎn)，市場前景廣闊，有很好的推廣和使用價值。

［1］范順科．中國陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量狀況對策 ［J］．有色金屬工業(yè)，2007(9):．38－40．

［2］任智順，別良偉．陰極銅表面針刺狀結(jié)粒的成因分析與防治 ［J］．中國有色冶金，2010(3):23－25．

［3］程彤．降低陰極銅電單耗生產(chǎn)實踐 ［J］．銅業(yè)工程，2010(4):50－51．

［4］《機械傳動裝置選用手冊》編委會．機械傳動裝置選用手冊［M］．北京:機械工業(yè)出版社，1999．

［5］張軍英．自動稱重系統(tǒng)的研究 ［D］．西安:西安科技學(xué)院，2002．

［6］王歡．基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的PLC控制系統(tǒng)研究與設(shè)計 ［D］．北京:北方工業(yè)大學(xué)，2007:39－64．

YPZJ-30 new full-automatic continuous casting machines w ith cathode copper

SUN Jing，QIN Man-jun，LIXiao-feng
(China Nonferrous Metal Industry's Engineering and Construction Co．，Ltd．，Beijing 100029，China)

In view of the actuality of industrial development of Chinese electrolytic copper and the technical level of cathode copper continuous castingmachines，the general layout and design requirement of a new YPZJ-30 full-automatic continuous castingmachine is introduced．The structures of disc castingmachine，cooling conveyer and cooling recoverer in themachine are analyzed．

cathode copper;castingmachine;cooling conveyer

TG233

A

1001－196X(2012)05－0014－04

2012－04－02;

2012－05－18

孫晶(1977－)，男，中國有色金屬建設(shè)股份有限公司工程師，主要從事有色金屬冶煉生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)工作。