駝背銅模在陽極爐澆鑄系統中的探索實踐

張彤緯，宮志昊

（金冠銅業分公司，安徽 銅陵 244100）

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110噸陽極銅/小時,由芬蘭奧托泰公司設計生產。2012年10月底公司在投產初期,澆鑄機使用的是平板銅模。隨后為解決平板銅模帶來的壽命低、易變形、陽極板合格率低等一系列問題,金冠銅業分公司嘗試使用鋼模來代替平板銅模。鋼模雖然具有澆鑄質量好、無需配置澆模設備和人員等優點,但存在投入成本高、各廠鋼模質量差異大等問題。針對此現狀,公司再次嘗試使用銅模澆鑄，并對提高銅模壽命的對策途徑進行研究。根據投產初期生產實踐表明,制約平板銅模壽命的主要原因是變形嚴重,澆鑄時易產生上下厚度差異大的陽極板。為此，公司多次對銅模的物理外形進行改進,以提高銅模的剛度和強度,最終通過實踐證明,駝背銅模具有變形量小,銅模的使用壽命高的優點。

1 駝背銅模應用生產實踐

1.1 銅模物理外形改進

為使銅模在滿足工況需求下，具有更高的剛度和強度，對母模原設計尺寸及物理外形尺寸進行了改進。在平板銅模澆鑄沖刷點背部增加下底面為1000mmX520mm，上底面為800mmX280mm,高度為140mm的棱臺。從而改進了銅模的物理外形尺寸結構。

1.2 駝背銅模與平板銅模生產實踐對比

為確認駝背銅模在生產中的優缺點,金冠銅業將個別模位安裝駝背銅模作為實驗用，與平板銅模進行對比,同時從澆鑄質量、模壽命等各個方面進行綜合分析,得出以下結論。

（1）駝背模優點。經過一段時間的對比分析，駝背銅模較平板銅模有以下優點：①使用壽命高，平板銅模使用壽命平均為250t陽極銅/塊，而駝背銅模平均使用壽命超過800t陽極銅/塊，同時緩解了為保證充足的銅模使用而引起銅模大量堆積的問題。②駝背銅模變形量小，陽極板物理外觀規整、懸垂度好。上下厚度差異大的陽極板數目顯著降低。③成本低。

（2）駝背模缺點。通過進一步對比分析，得出制約駝背模生產實踐應用的因素有以下三點：①澆模困難，由于場地有限，難以實現一次性澆鑄兩塊銅模，若雙圓盤全部使用駝背銅模，銅模供應將不足。②由于采用保溫爐銅水澆模，銅水流動性差，質量難以保證，銅模容易出現模面凹坑、模內夾層等現象，澆模合格率低；銅模耳部夾角易出現錯誤，澆鑄頂起時陽極板易拱背。③銅模澆鑄到一定量的陽極銅后，耳部洗刷嚴重，易出現凹坑且無法修復，導致銅模壽命后期易出現彎耳拱背陽極板。

1.3 解決制約駝背銅模生產應用實踐因素的對策及成效

（1）澆模中間包進行更改。對澆模中間包外形進行更改，通過根據現場實際場地需求，將原來的對稱澆模改為錯位澆模，提高現場場地的利用率，實現一次澆鑄兩塊駝背銅模的目的。

（2）降低保溫爐含氧量。調整參數等措施，以降低保溫爐含氧量：①首先降低豎爐AB排空燃比，在同等天然氣燃燒的情況下，降低氧氣量，保證豎爐內為還原氣氛，以保證豎爐出銅氧含量在較低水平；②降低保溫爐稀氧燒嘴氧燃比，保證保溫爐爐內為還原氣氛；③對豎爐操作工人進行培訓，提高操作水平，以降低保溫爐銅水含氧量。通過實踐證明，通過以上措施，能有效的降低保溫爐銅水含氧量，保溫爐銅水含氧量由原來的5000ppm左右降低到現在的2800ppm左右,澆模質量也有明顯上升。同時，銅水含氧量的越低，銅模耳部侵蝕速度越慢，駝背銅模壽命越長。

（3）改善母模烘烤方式，延長母模烘烤時間。對原母模底部烘烤裝置進行改進，由原來的單孔燃燒烘槍改為排管燃燒烘槍，烘烤時使用蓋板進行密封，并對原2h的烘烤時間進行延長，通過實踐證明，在烘烤方式更改完畢后，烘烤時間延長至4h能很好的保證澆模質量。

（4）加強母模維保。加強母模維保質量，重點是加強母模耳部以及母模邊框的打磨，并且每次維保時對母模耳部夾角進行測量確認，以達到提高母模維保效果的目的。通過現場生產實踐證明，提高母模維保效果，有利于降低彎耳拱背現場的出現。

（5）駝背銅模合理安排更換周期。對駝背銅模的更換周期合理安排，由原來的同一時期大批量更換更改成逐步更換，錯開各個銅模壽命到期時間，以減少換模工作量以及避免彎耳拱背陽極板大量出現。

2 實踐效果

圖1 駝背銅模的使用壽命

通過上述改進之后，再次對駝背銅模澆模情況進行了統計分析，結果發現：每日澆模量維持在每日兩塊，如果駝背銅模庫存不足的情況下，可以實現每日澆模四塊，保證了現場駝背銅模足量的供應；通過降低保溫爐含氧量、提高母模烘烤效果等措施，有利于降低銅模模面凹坑、模內夾層等現場的發生，現在模面凹坑現象已杜絕，模內夾層現象發生率也穩定在10%左右；保溫爐銅水氧含量的降低有利降低駝背銅模耳部侵蝕速度，從而提高駝背銅模壽命；加強母模維保也有利于降低陽極板彎耳拱背數，新安裝駝背銅模澆鑄時產生的彎耳拱背陽極板由原來的30塊左右降低到10塊以下。同時連續跟蹤93塊駝背銅模的使用壽命，數據如圖1所示。

由上數據可以看出，駝背銅模的使用壽命遠高于平板銅模的使用壽命，平均模壽命達到928噸陽極銅/塊，較平板銅模壽命提高了270%。同時，銅模壽命的提高也是大大降低了每日換模量，使用平板銅模時，每日換模量為6塊，而更換至駝背銅模后，每日換模量為1.64塊，同比下降72.7%。

3 結語

通過上述生產實踐證明，通過改進銅模外形，由平板銅模更改成駝背銅模可是銅模壽命大幅度提高，現有技術水平下，駝背銅模的澆鑄壽命達到900噸陽極銅/塊。同時駝背模具有不易變形，澆鑄出的陽極板外形規整、懸垂度好。但同時也存在長時間使用過后耳部易洗刷嚴重的缺點。因此，充分利用駝背銅模的優點，提高駝背銅模的使用壽命，同時尋求方法克服耳部易損耗的缺點，是銅火法冶煉行業降低成本、提高經濟效益的一種有效途徑。