直線鑄錠機(jī)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(jì)源 459000）

河南豫光金鉛股份有限公司精煉廠年產(chǎn)精鉛300 kt／a，有3臺直線鑄錠機(jī)，自安裝以來，使用年限均超過15 a，機(jī)械設(shè)備磨損較嚴(yán)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(xiàn)飛邊毛刺、孔洞等缺陷，進(jìn)而影響其售價及市場。外觀質(zhì)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(chǎn)生人力、物力成本。

1 現(xiàn) 狀

精鉛直線鑄錠機(jī)熔鑄現(xiàn)場，并排分布2口成品熔鉛鍋，一口熔鉛鍋鉛內(nèi)陰極板熔化，另一口熔鉛鍋內(nèi)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(jìn)行高溫熔融，經(jīng)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(nèi)注入鉛液，液壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)計量槽鉛液注入及鉛液回流。計量槽翻轉(zhuǎn)將其鉛溶液注入下部運轉(zhuǎn)的直線鑄錠機(jī)鉛模內(nèi)，凝固后的鉛錠經(jīng)打碼器標(biāo)注生產(chǎn)批號，當(dāng)鉛模運動到鑄錠機(jī)頭部時，振打器會在鉛模邊沿一側(cè)進(jìn)行振打，使鉛錠進(jìn)行脫模。然后經(jīng)推錠、碼垛、包裝，鉛錠轉(zhuǎn)入待售區(qū)。

鉛陰極板經(jīng)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(zhì)量要求的鉛錠，造成鉛錠外觀質(zhì)量不合格的根本原因之一就是鑄錠機(jī)的振動。

2 直線鑄錠機(jī)振動的原因

將鏈模鑄錠系統(tǒng)（精鉛直線鑄錠機(jī)）簡化，如圖1所示，為一個模擬彈簧滑塊系統(tǒng)，把鏈模簡化為剛度系數(shù)為K的彈簧，整個鏈模鑄錠則簡化為質(zhì)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(jī)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(xué)模型

根據(jù)電動機(jī)性能，在額定功率內(nèi)運行的電動機(jī)，其轉(zhuǎn)速必定在額定轉(zhuǎn)速n范圍內(nèi)運行，其轉(zhuǎn)速變化較小，那么可以認(rèn)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(jī)的額定轉(zhuǎn)速／r·min-1；D為主動鏈輪直徑／m；k為減速器的傳動比。

根據(jù)鏈模鑄錠機(jī)動力學(xué)模型，當(dāng)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(zhì)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(wěn)，不會產(chǎn)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(fā)生變化，造成摩擦阻力F相應(yīng)發(fā)生變化，從而作用在質(zhì)點B的合力發(fā)生變化，此時質(zhì)點B的速度也必將產(chǎn)生變化，造成鑄模的振動。

3 鑄錠機(jī)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(xiàn)在鏈模兩側(cè)鏈條上滾輪與軌道的摩擦，產(chǎn)生振動的鑄錠機(jī)有一個共同點，即鏈模兩側(cè)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(shù)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(shù)比動摩擦系數(shù)大得多，鏈模的滾動摩擦是避免和減少鑄錠機(jī)振動的主要措施。要保證滾動摩擦，必須讓鏈模兩側(cè)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(dāng)鑄錠機(jī)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(fù)原速，使得機(jī)組運動的平穩(wěn)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(zhì)量不合格。

3.3 脫模外力對振動的影響

當(dāng)鉛模運動到鑄錠機(jī)頭部時，振打器會在鉛模邊沿一側(cè)進(jìn)行振打，使鉛錠進(jìn)行脫模。振打瞬間的沖擊力作用于整個鑄錠機(jī)，使鑄錠機(jī)模具中的鉛液表面發(fā)生振動，造成鉛錠表面外觀質(zhì)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(jī)頭部設(shè)置有打字裝置，對每塊鉛錠表面打上生產(chǎn)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(jī)模具內(nèi)鉛液表面的振動。

3.5 軌道直線度對振動的影響

鑄錠機(jī)軌道在最初安裝時，已基本保持一條直線，但隨著設(shè)備的長期運行，軌道某些部分會發(fā)生一定程度的形變，鏈條經(jīng)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(xiàn)單邊鏈輪阻力增大、單邊鏈輪騰空現(xiàn)象，這是鑄錠機(jī)在直線運行時，因軌道部分區(qū)域形變出現(xiàn)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(jī)的工作環(huán)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(huán)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(shè)備平穩(wěn)的運行，進(jìn)而產(chǎn)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(jī)的振動，如澆鑄小車回程產(chǎn)生沖擊力引起的機(jī)組振動、主傳動減速機(jī)內(nèi)部架構(gòu)磨損，轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)、地面固定松動等。

4 鑄錠機(jī)振動的處理

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

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

2.根據(jù)生產(chǎn)實際安排，對鑄錠機(jī)的軌道重新進(jìn)行了直線度和平行度的找正，機(jī)架由于長期使用的關(guān)系，已發(fā)生形變，尤其是軌道接頭處，將誤差控制在2 mm以內(nèi)。

3.根據(jù)實際生產(chǎn)安排，定期對傳動輪進(jìn)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(wěn)運行。

4.對澆鑄口進(jìn)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(jìn)而減少飛邊毛刺的產(chǎn)生。

5.嚴(yán)格落實點檢制度，每天對鑄錠機(jī)各個部位進(jìn)行巡檢，發(fā)現(xiàn)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(nèi)腔，保證脫模效果，減少振打脫模。

通過以上分析及對應(yīng)處理，成品工段直線鑄錠機(jī)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(xiàn)象不同程度地降低，鉛錠外觀質(zhì)量也進(jìn)一步得到提升［3］。

5 結(jié)束語

以上從運動角度全面分析設(shè)備振動對精鉛外觀質(zhì)量的影響，生產(chǎn)中，造成鉛錠外觀質(zhì)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(jìn)行整改，盡量提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量。