稀贵金属浇铸系统的改造实践.pdf

5 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年3 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 3 ．0 1 7 稀贵金属浇铸系统的改造实践 代峰献，徐养良，陈永康 云南铜业股份有限公司冶炼加工总厂稀贵分广，昆明6 5 0 1 0 2 摘要针对稀贵金属产品浇铸工艺系统设备的现状及存在的问题，提出优化改进的技术改造方案，并阐 述了研究开发的新设备及改造后的系统概况。生产实践表明，在实施技术改造措施以后，提高了贵金属 产品一次浇铸合格率，浇铸系统产能明显提高，取得了显著的节能效果和经济效益。 关键词浇铸系统；中频炉；夹模机；打码机；改造 中图分类号T F 8 3 1 ；T F 8 3 2 文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 1 2 0 1 3 0 3 0 0 5 8 0 4 P r a c t i c eo nR e c o n s t r u c t i o no fC a s t i n gS y s t e mf o rP r e c i o u sM e t a l s D A IF e n g - x i a n ，X UY a n g h a n g ，C H E NY o n g k a n g S m e l t i n ga n dP r o c e s s i n gI n t e g r a lP l a n t ，Y u n n a nC o p p e rC o ．，L t d ，K u n m i n g6 5 0 1 0 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h eo p t i m u mt e c h n i c a lt r a n s f o r m a t i o n sw e r ep u tf o r w a r dt Oa d d r e s st h ee x i s t i n gp r o b l e m so f c u r r e n tc a s t i n gs y s t e mf o rp r e c i o u sm e t a l s ．T h eg e n e r a ls i t u a t i o no fn e w l yd e v e l o p e de q u i p m e n ta n dr e c o n s t r u c t e ds y s t e mw e r ee l a b o r a t e d ．T h ep l a n tp r a c t i c es h o w st h a tt h ep e r c e n t a g eo fp r i m a r yc a s t i n ga p p r o v a l a n dc a p a c i t yo fc a s t i n gs y s t e ma r ei m p r o v e do b v i o u s l y ．E n e r g yc o n s e r v a t i o na n de c o n o m i cb e n e f i t sa r ei m p r o v e dr e m a r k a b l y ． K e yw o r d s c a s t i n gs y s t e m ；i n t e r m e d i a t ef r e q u e n c yf u r n a c e ；d a m p i n gd e v i c e ；c o d i n gm a c h i n e ；r e c o n s t r u c t i o n 云南铜业股份有限公司冶炼加工总厂稀贵分厂 担负着总厂黄金和白银等稀贵金属的生产任务，该 厂银锭产品与黄金产品共用一套浇铸系统，于1 9 7 2 年建成，当时设计规模为年产白银2 0t 、黄金1 ．5t 。 浇铸系统熔炼设备曾经分别于1 9 9 4 年和2 0 0 0 年进 行相应扩容改进，改造后金锭、银锭仍然共用一套浇 铸生产线，同时新建一套银粒生产线并投入生产，具 备生产白银3 5 0t 、黄金1 0t 的生产能力。到2 0 0 7 年，稀贵分厂共产出白银4 0 0t 多，黄金1 1t 多，已 经超负荷生产。近年来，随着市场金银产量需求的 快速增长，总厂产量逐年增加，贵金属浇铸系统已经 成为制约总厂黄金、白银产品快速增长的“瓶颈”。 为达到云铜集团黄金、白银产量规划的要求，2 0 0 8 年，针对浇铸生产系统存在的问题，进行了一系列的 技术改造，于2 0 1 0 年2 月正式投人生产，取得了良 收稿日期2 0 1 2 0 9 2 4 作者简介代峰献 1 9 7 8 一 ，男，云南宣威人，工程师，硕士 好的效果，为总厂创造了巨大的经济效益。 1改造前状况 1 ．1 工艺概述 将金粉或银粉通过中频感应熔炼炉 以下简称 中频炉 加热升温熔化，然后经竖模浇铸成金锭或银 锭。经酸洗、水洗、修锭、切头、称重、包装等工序后， 产出优质金、银产品。该浇铸工艺主要包括以下设 备电源采用B P S D 中频发电机组，熔炼采用G G W 中频炉，浇铸采用人工丝杆螺母夹模机竖模浇铸，切 头采用J 2 3 2 5 型开式可倾压力机。 1 ．2 系统存在的主要问题 1 ．2 ．1 中频熔炼系统 G G W 中频炉所需的中频电源由B P S n l 0 0 ／ 2 5 0 0 中频发电机组供给。该机组是2 0 世纪7 0 年 万方数据 2 0 1 3 年3 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 9 代的机电产品，机组存在能耗高、故障率高、效率低、 运行噪音大、占地面积大、不宜频繁启动等问题。同 时中频炉水冷系统采用生活水进行冷却，容易结水 垢，存在安全隐患。 1 ．2 ．2 夹模浇铸系统 人工丝杆螺母式夹模装置由于结构上的原因， 存在模具变形大、寿命低、人工操作劳动强度大等问 题，夹紧效果不好，容易出现飞边、毛刺，从而影响产 品质量。 1 ．2 ．3 打码工序 浇铸系统金打码工序一直是靠人工用钢模完 成，强度大、时间长，打出的字模印记深浅不一，位置 排列不整齐，对产品外观有不良影响。若标识位置 错误，或者出现漏打、错打，还可能导致产品报废，是 生产中急待解决的问题。 1 ．2 ．4 烟气处理系统 中频炉熔炼过程会产生少量烟气，没有相应的 抽风设备，对浇铸现场环境有一定的影响。 2改造方案 针对分厂稀贵金属浇铸系统设备的生产现状， 为了解决浇铸系统存在的问题，适应总厂产量增加 的要求，最终确定的改造方案为 稀贵金属产品浇铸系统进行异地搬迁改造，对 浇铸系统生产工艺进行优化和对设备进行攻关，新 建3 条浇铸工艺生产线，实现浇铸黄金、白银不同产 品生产场地的分离。采用新型G W 中频炉对熔炼 设备进行技术改造，供电设备采用K G P S 可控硅中 频电源。熔炼设备水冷系统采用软水进行密闭循环 冷却。同时研究开发浇铸系统新型夹模设备和黄金 雄缘【i | i 寸火材} }安装支禁 改造前 产品自动打码切头机。 3 改造实践 3 ．1 工艺流程优化改进 新建稀贵金属产品浇铸系统异地搬迁改造项 目，对浇铸工艺设备进行了优化改进，将G G W 中频 炉改造为G W 中频炉，电源设备改造为K G P S 可控 硅中频电源，将夹模装置改造为新型Y M J 一6 ／4 ，研 究开发新型打码切头机。 3 ．2 中频感应熔炼炉系统的改造 3 ．2 ．1 中频妒冶炼功率的确定 中频炉感应加热的电源功率[ 1 ] 取决于稀贵金属 产品的重量、加热材料及加热速度等参数。稀贵产 品浇铸系统主要浇铸的产品为黄金、白银，生产工艺 控制要求每炉加热时间3 0m i n ，重量1 2 0k g ，由常 温2 0 ～3 0 ℃加热到12 0 0 ～13 0 0 ℃，感应器的效率 可取5 0 ％～6 0 ％。由中频电源总功率计算公式可 知，新建浇铸系统中频炉的电源功率为1 6 0k W 。结 合中频炉产品选型手册，选用G W 0 ．1 1 6 0 ／2 ．5 S 中 频炉，电源设备选用K G P S - 1 6 0 ／2 ．5 S 可控硅中频电 源。 3 ．2 ．2 中频炉结构的改进 新建浇铸系统中频炉与原来相比，重点对炉体、 感应器、炉衬材料等作了改进。中频炉体结构‘由非 导磁金属、石棉板、感应器、耐火材料及高强度绝缘 材料等组成。以非导磁金属铸铝为炉体材料，以铜 棒连接炉体和感应器，以耐火浇铸制品和耐火砖组 成炉衬材料。感应器以异型铜管圈制而成，感应器 外侧焊有M 8 的螺栓与水冷电缆相连，冷却水下进 上出，改造前后中频炉结构对比示意图见图1 。 ．盘强摩昂缘自I } 火材料水泥f i 椭板 改造后 图1中频炉改造前后结构对比图 F i g ．1 S k e t c hm a po fi n t e r m e d i a t ef r e q u e n c yf u r n a c eb e f o r ea n da f t e rr e c o n s t r u c t i o n 万方数据 6 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／[ y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 3 年3 期 3 ．3 水冷系统的改造 中频炉熔炼系统需要冷却的设备包括中频炉 感应器、中频电容器柜、可控硅中频电源晶闸管、电 抗器和中频水冷电缆。为确保水冷设备的散热效果 和水循环系统的畅通，要尽量避免在冷却水中形成 沉淀物和气泡。冷却系统采用软水进行密闭循环冷 却，由软水冷却机F L 一7 5 0 B P 、积水槽、低位冷却水 槽和离式清水泵I S 8 0 - 5 0 - 2 0 0 A 组成。同时中频炉 设计应急冷却水循环系统，在正常冷却系统出现故 障后，确保设备安全可靠运行。 3 ．4 液压夹模机的开发 针对人工丝杆螺母夹模机竖模浇铸存在的问 题，我们研究开发了新液压夹模设备，改造前后夹模 机对比示意图如图2 所示。改造后，液压站提供的 压力油经管路系统进入油缸，活塞杆伸出后，活塞杆 的球头顶住活动压模机构的球窝，夹紧力分成两路， 经过活动压模机构上的夹紧压头夹紧模具。两只油 缸油路并联，运动互不干扰，可以自动补偿模具位置 和形状的误差，保证各点的夹紧力相等。总的夹紧 力由液压站的供油压力决定，可以任意调整，保证最 佳的夹紧效果。 a 一改造前 巳机液压闷组油缸活动压膜机构模具固定顶头 h 一改造后 图2 改造前后夹模机对比图 F i g ．2 S k e t c hm a po fc l a m p i n gd e v i c eb e f o r e a n da f t e rr e c o n s t r u c t i o n 3 ．5 自动打码切头机的研发 针对打码工序的生产现状，我们研究开发了金 锭产品自动打码切头机，如图3 所示。打码切头机 砧座固定在机体下台面上，金锭置于砧座上，压头与 两只打码油缸铰接，砧座上装有标识钢模。当打码 油缸下行时，带动压头向下，压住金锭实现打码。滑 块与切头油缸铰接，切刀固定在滑块上，由切头油缸 驱动并沿直线导轨上下运动。打码完成后，压头保 持压力，固定金锭，切头油缸驱动滑块下降时即可完 成切头工序。 切头油缸 滑块 切刀 图3 打码切头机结构示意图 F i g ．3 S k e t c hm a po fc o d i n ga n dh e a d c u t t i n gm a c h i n e 3 ．6中频炉烟气处理系统的改造 中频炉熔炼过程中会产生少量的烟气，对生产 环境有一定的影响。新建稀贵金属浇铸系统设计一 套抽风系统，在中频炉正上方设有抽风烟罩，利用房 顶英飞风机B S C F - 1 0 0 - 1 ．5 - L O 将冶炼过程中产生 的烟气经过抽风管道抽出室外，排入大气。 4 改造后系统概况 4 ．1 银锭产品浇铸系统 在稀贵金属浇铸系统改造项目中，原来的银粒 浇铸生产线和设备保留不变，新建立两条浇铸生产 线，实现了银粒、10 0 0 盎司银锭和1 5k g 银锭浇铸 场地的分离。新建浇铸系统主要设备由G W 中频 炉、Y M J 一6 ／4 液压夹模机、酸洗和水洗冷却水槽及 可倾切头机等组成，10 0 0 盎司锭和1 5k g 银锭共用 酸洗及水洗设备。 4 ．2 金锭产品浇铸系统 在浇铸系统改造项目中，新建立一条金锭浇铸 工艺生产线，实现了金、银浇铸场地的分离。金锭产 品单独使用浇铸生产线及自动打码切头设备，除自 动打码切头机外，其余主要设备的技术性能与银锭 产品一样。 4 ．3 改造后浇铸系统运行概况 2 0 1 0 年2 月，浇铸生产系统正式投入试生产， 自投产以来，设备运行基本稳定、可靠，尤其是新开 ～一麒～艇r／衅 万方数据 2 0 1 3 年3 期 有色金属 冶炼部分 h t t p [ [ y s y l ．b g r i m m ．c n 6 1 发的夹模设备，提高了产品的一次浇铸合格率和浇 铸质量，体现了新型夹模装置的优点。针对生产过 程中，浇铸系统熔炼设备中频感应熔炼炉出现的一 些问题，根据中频感应加热的基本原理和谐振电 路[ 2 ] 的特点，对中频感应熔炼加热采用具有电容升 压并联谐振电路作为解决方案，把中频输出电压升 高后再加到中频感应熔炼炉感应器两端，从而解决 了中频逆变输出电压与中频感应熔炼炉炉电压的匹 配问题，达到提高中频感应熔炼炉感应电动势的目 的。实施技术改进后，取得很好的效果。 5 改造后取得的效果 5 ．1 节能效果明显 改造后，中频炉采用可控硅中频电源供电，与中 频发电机组供电相比，每吨银耗电节约2 6 ％，功率 因数达到0 ．9 6 以上，取得显著的节能效果。 S ．2 降低维修费用 在维修方面，由于采用可控硅中频电源供电，与 中频发电机组相比，中频电源控制系统稳定可靠，抗 干扰能力强，设备故障率显著降低，维护人员的工作 量大幅降低，备件的费用明显减少，预计每年将节约 备品备件费用约2 ．5 万元，检修费约2 万元。 5 ．3 提高浇铸合格率 研究开发的浇铸夹模机和金打码切头机成功投 入生产使用，液压夹模机解决了人工丝杆夹模机存 在的问题，金产品一次浇铸合格率达到了9 0 ％，银 产品达到9 8 ％；金锭打码和切头工序由自动打码机 一次完成，省时省力，实现打码零差错，有效提升产 品的外观质量。 5 ．4 产能明显提高 新浇铸系统投产以后，中频炉平均每炉熔炼时 间缩短，浇铸合格率明显提升，提高了浇铸系统生产 能力。其中，银产品浇铸能力达到6 0 0t ／a ，金产品 浇铸能力达到1 5t ／a ，满足总厂和集团公司对产品 产量增加的要求。 6结论 1 通过对中频炉熔炼系统设备引进新设备，每 吨银耗电节约2 6 ％，同时设备运行稳定可靠，故障 率低，维护工作量少，预计每年将节约生产成本约 4 ．5 万元，取得显著的节能效果和经济效益。 2 稀贵金属浇铸系统改造以后，金产品一次浇 铸合格率达到了9 0 ％，银产品达到9 8 ％，浇铸生产 能力提高5 0 ％以上，能够满足总厂金、银产量快速 增长的要求。 参考文献 [ 1 ] 林渭勋．可控硅中频电源[ M ] ．北京机械工业出版社， 1 9 8 3 ． [ 2 ] 黄俊，王兆安．电力电子变流技术[ M ] ．3 版．北京机 械工、眦出版社，1 9 9 9 ． 昆明路博润矿业科技开发有限公司 专业生产置换锌粉及电解电积添加剂的供应商 金银提炼专用置换锌粉、置换助剂、添加装置 高纯度高活性、置换率高、置换成本低，金泥含金品位高 铅锌湿法冶金工艺净化专用锌粉及砷盐、锑盐 比表面积大，纯度高，在净化除杂中避免镉的返溶，降低净化成本 金属电解电积工艺专用明胶、添加剂及溶胶装置 可使产品更加平整、致密，提高产品质量，易于剥离，减少电解槽酸雾 地址云南昆明国家高新技术产业开发区海源中路和成国际B 座 电话0 8 7 1 6 6 9 2 5 8 9 9 6 6 5 2 6 6 0 81 3 5 2 9 2 1 6 0 0 8邮编6 5 0 1 0 6 万方数据