铜阳极加工机组铣耳装置的改造实践

白伟道， 彭 明， 任智顺， 别良伟

(金川集团股份有限公司铜冶炼厂， 甘肃 金昌 737100)



铜阳极加工机组铣耳装置的改造实践

白伟道， 彭 明， 任智顺， 别良伟

(金川集团股份有限公司铜冶炼厂， 甘肃 金昌 737100)

对铜阳极加工机组铣耳装置进行改造，提升了阳极板质量，改善了电解操作条件，提高了作业指标。

铜电解； 阳极加工机组； 铣耳； 定位机构； 夹持机构

0 引言

在高纯阴极铜生产过程中，火法系统生产的阳极板普遍存在着飞边毛刺、拔模斜度以及耳部铸造缺陷，不仅其在电解槽中的导电性不好，而且影响阳极板的整体悬垂度。因此阳极板在放入电解槽之前必须对耳子底部进行铣削加工。阳极板耳子底部的铣削是通过阳极加工机组的铣耳装置实现的，铣耳装置的结构及铣削方式直接影响阳极铣耳的质量，而阳极板加工质量关系电解的能耗及其他技术经济指标。国内某大型铜冶炼企业为了提高阳极板加工质量，对铜阳极加工机组进行改造，对铣削方式进行改进，本文详细介绍了改进措施及效果。

1 铜阳极加工机组的组成和功能

国内某大型铜冶炼企业使用的是该公司与某专业公司联合开发研制的大极板阳极加工机组，2011年投入生产。在两年多来的生产中，该机组运行稳定，故障率低，为铜电解生产的顺利进行提供了保障。

1.1 阳极加工机组的基本组成

阳极加工机组包括：受板链运系统、移载压耳系统、阳极板整形系统、阳极板耳部铣削系统、斜提升系统、排板系统、液压系统及电控系统等。其中，受板链运系统由受板升降台、受板对中装置、输送链运机及极板抬起装置等组成；移载压耳系统由移载装置、垂直压耳及定位和底部夹紧装置等组成；阳极板整形系统由横移链运机、整形压力机及耳部厚度测量装置组成；阳极板耳部铣削系统由移载机构、阳极升降装置和底夹持机构、铣耳装置、铜屑收集装置等组成；斜提升系统和排板系统由斜提升链运机、排板链运机、移载台车及排板架等组成；液压系统由液压站、阀台组及液压管路组成；电控系统由配电柜、PLC柜及操作台等组成[1]。

1.2 阳极加工机组的用途及功能

阳极机组用于对即将装入电解槽的阳极板板面及耳子底部进行适当的机械处理，目的是使装入电解槽内的阳极板铅垂悬挂，两极板之间的间距均匀准确，阳极板耳子底部与电解槽上的导电板接触良好，从而提高电解的电流效率、降低能耗；同时对不符合标准的阳极板进行自动剔除，保证机组后续工序及电解作业的顺利进行。该机组的主要功能包括受板、分板、垂直压耳、称重、板身整平、耳部厚度测量、铣耳及等间距排板等。

1.3 阳极加工机组存在的问题

该铜阳极加工机组在生产中存在缺陷和不足，主要表现为铣耳后的阳极在电解槽中悬垂度达不到要求，接触电阻过大，影响阴阳极的极间距和阴极铜的电流效率，阴极铜的部分工艺技术指标和加工成本与国内先进水平存在一定差距。因此，企业对该机组的铣耳装置进行技术改造，以提高机组的加工质量。

2 阳极加工机组铣耳装置的优化及铣耳方式的改进

2.1 阳极加工机组铣耳装置的优化

阳极加工机组铣耳装置包括：铣耳定位机构，铣耳底夹持机构，铣刀装置，驱动电机，导轨副。

2.1.1 铣耳定位机构的优化

初始设计中，铣耳定位机构采用单纯的油缸顶紧方式，这种方式存在定位不准、铣削量不固定等问题，直接影响铣耳的质量，而且铣刀的损耗也很严重。针对这种情况，对铣耳定位机构进行优化，采用自锁铣耳定位装置。这种新型的铣耳定位机构投运后，收到了良好的效果，每片阳极都能被铣到，铣削量保持在1～1.5 mm之间，阳极铣耳定位精准，铣耳过程更加稳定，减少了铣削量过大导致刀片崩刃的现象，大大降低了刀片的损耗，提高了刀片的使用寿命，刀片使用量节省近25%。图1为改造前后的铣耳定位装置。

图1 改造前后的铣耳定位装置

2.1.2 铣耳底夹持机构的优化

原阳极铣耳底夹持机构采用四个油缸分别从左右两侧对阳极板夹持定位，这种方式不合理，有时由于夹持油缸动作失调使得一侧油缸先动从而将阳极板推向一侧，或夹头伸出不到位而使阳极板没被夹住，导致阳极板未处于在铅垂状态，悬垂度超出规定范围10 mm，有的甚至超出20 mm，不仅阳极板的铣削质量不能保证，而且铣刀损坏严重。针对此问题，对铣耳底夹持机构重新设计，采用油缸单夹持的方式，实现对阳极板底部的准确稳定夹持定位。新的夹持机构采用油缸前后夹持阳极板下部中心部位，结构简单，操作方便，故障率低，检修方便，效果显著。改造后的铣耳底夹持装置见图2。

图2 改造后的铣耳底夹持装置

2.1.3 铣刀装置的优化

铣刀装置由铣刀、键、铣刀盘及驱动装置等组成，铣刀盘直接与电机相连。由于铜阳极板表面氧化层较硬而内部材质较软，铣刀一般都采用高硬度、高耐磨性及高耐热性的硬质合金制成。

2.1.4 驱动电机导轨副的优化

驱动电机采用滑动导轨副，接触摩擦小，在导轨副上方加装防护装置，避免铜屑进入出现卡轨现象。

2.2 阳极加工机组铣耳方式的改进

由于对阳极板耳子底部的铣削精度及表面质量要求不高，考虑到生产效率，阳极铣刀的铣削采用逆铣方式。阳极耳部铣削的时间决定着阳极加工机组的加工能力和生产效率，为了提高机组的加工能力，结合对阳极进行铣削的条件，采用高速铣削的方式进行阳极板的铣耳。阳极板铣耳时，驱动电机做匀速进给运动，阳极板在底夹持和定位装置的共同作用下保持稳定的铅垂状态，驱动电机高速转动，带动铣刀高速转动，对阳极板耳子的下表面进行依次铣削。

3 阳极铣耳质量的提高对铜电解工艺的影响

铜电解生产过程中，槽电压越高或电流效率越低，电能消耗越大[2]。该公司铜电解车间投产以来，电流效率一直稳定在一定的范围，波动不大，而槽电压受电流密度、电解液成分及温度、阳极板质量接触点电阻等因素的影响波动较大，其中阳极板质量接触点电阻是导致槽电压升高的重要因素[3]。阳极板质量接触点电阻与阳极铣耳质量密切相关，阳极铣耳质量差，阳极下槽后将导致槽电压升高，造成铜电解生产电耗升高，阴极铜加工成本增加。因此，铜阳极板的铣耳是铜电解生产过程中极其重要的一个环节。该公司通过对阳极加工机组铣耳装置优化以及对铣削方式改进，阳极板铣耳质量有了很大提高，彻底根除了以前阳极铣耳过程中存在的铣削不均匀，耳部铣不到位等现象，铜电解的电流效率由96%～97%提高到98%以上，总的槽电压下降4～5 V，阳极板加工合格率由65%～70%提高到97%以上，残极率由17%降至15.5%左右,在很大程度上降低了阴极铜的生产成本。

4 结语

通过对电解车间大极板阳极加工机组铣耳装置的结构进行优化以及对铣削方式进行改进，机组的处理能力有了很大的提升，提高了阳极板的加工质量，阳极铣耳质量提高，90%以上的阳极板悬垂度≤10 mm，铜电解的各项工艺技术指标得到优化，达到了节能降耗，降本增效的目的。

[1] 普宗祥.大极板铜阳极准备机组的国产化[J].有色冶金设计与研究，2013，34(1)：31-33.

[2] 欧阳准.浅谈铜电解的电能消耗[J].有色冶金节能，2004，21(2)：25-27.

[3] 李永春.高电流密度生产阴极铜的实践[J].中国有色冶金，2001，30(6)：21-24.

Reform practice of milling ear device in the copper anode preparation unit

BAI Wei-dao, PENG Ming, REN Zhi-shun, BIE Liang-wei

Through transformation of milling ear device in the anode preparation unit, the quality of the anode plate was getting better, the electrolytic operation conditions was improved, the operation indicator was increased.

copper electrolysis; the anode preparation unit; milling ear; positioning mechanism; clamping mechanism

白伟道(1988—)，男，甘肃金昌人，机械工程师，从事有色冶金机械设计及设备管理工作。

2014-- 04-- 21

TF811

B

1672-- 6103(2015)04-- 0037-- 03