降低薄铜片单重标准偏差的生产实践

徐成浩

1 引言

贵溪冶炼厂电解车间一系列采用传统法电解生产工艺，种板工序为生产电解槽提供始极片。种板工序采用钛板作阴极，阳极铜板做阳极，电解液主要含有游离的硫酸和硫酸铜溶液［1］。钛板经打磨包边后装入种板槽内，在电流密度275A/m2下电解22.5h～23h［2］后出槽，经洗涤后人工剥下薄铜片，薄铜片经机组加工制作成始极片后，吊入生产电解槽进行生产作业。

种板工序现有钛板3900块左右，电解槽74槽，每天抽取100片测单重标准偏差。标准偏差能反映一个数据集的离散程度［3］。单重标准偏差越小，说明每块薄铜片的重量越接近，反之亦然。薄铜片重量越接近越利于机组加工。机组加工要求薄铜片重量控制在7.3kg左右，单重标准偏差控制在0.5以内。

2 影响薄铜片单重标准偏差因素分析

2.1 薄铜片单重标准偏差现状

2018年6月至2019年5月种板工序薄铜片单重标准偏差数据如表1所示。

表1 薄铜片单重标准偏差数据

由表1可以看出，种板工序的薄铜片单重标准偏差较高且有波动，说明存在降低的空间。

标准偏差计算公式如下：

式中：S为标准偏差；N为样本数量；Xi为样本重量；X为样本的均值。

可以看出标准偏差的大小与样本重量和样本均值的差成正比，也就是说在实际生产中只有减少过大和过小的样本重量才能降低标准偏差［4］。

2.2 钛板导电棒接触点腐蚀

钛板导电棒采用钢钛复合棒，表面镀铜层的厚度为2.5mm。由于长时间使用，导电棒表面铜层被电解液腐蚀、机械磨损出现变薄甚至无铜的现象，造成导电棒电阻升高，钛板通过的电流减小，钛板表面产出重量轻的薄铜片，同时由于这种导电棒的存在，会造成同一槽内其他钛板通过电流上升，产出的薄铜片重量上升，出现同一槽内薄铜片重量不均匀现象［5］。

2.3 钛板垂直度差

钛板加工要求垂直度的绝对偏差≤6.5mm。由于钛板长期使用，日常操作中会被挤压变形导致其垂直度变差。

钛板装槽是采用人工装槽，装槽时要求钛板在两块阳极中间，钛板垂直度好。钛板与阳极极间距小一侧电力线集中，电流密度大，析出铜多，铜片会重，极间距大的就会轻［6］。垂直度差不利于摆放，如图1所示，造成出槽后单块钛板两面薄铜片轻重不均的现象。

图1 钛板在电解槽内摆放位置

2.4 装槽后标记方式不规范

钛板装槽后，要在钛板导电棒压在绝缘板的位置上做上油漆标记，如图2所示，以便一个阳极周期钛板每天出装在同一个位置上，防止轻、重薄铜片的产生。每个人打点的角度、粗细不同会造成后期对点与原始位置的偏差，产出轻重不均的始极片。表2是同一槽一个周期内单重偏差的数据，可以看出越到后期偏差波动较大。

图2 钛板油漆标记

表2 同一槽薄铜片一个周期单重标准偏差的数据

3 降低薄铜片单重标准偏差的措施

3.1 加强过程检查，及时修复

3.1.1 对导电棒采用下槽前检查和下槽通电后检查

钛板下槽前：在钛板转运出时对导电棒进行检查，发现有接触点腐蚀严重的，在腐蚀端上用油漆做上记号，并将钛板抬出换成导接触端电良好的钛板，挑出的钛板不再进行打磨和做边的作业，集中堆放待，存储一定数量后统一送去修复。

实际生产经验表明钛板导电棒上通过电流在360～400A之间时，两块薄铜片的总重量在14.5kg左右，可以达到生产要求。钛板下槽通电后使用钳形电流表对每块钛板进行电流检验，对于通过电流小于360A的进行调整，若还不能达到要求就将电流不合格的钛板挑出标记与下槽前检查的钛板堆放在一起待返修。对于通过电流大于400A的钛板，挑出集中堆放待有50块时再进行统一装槽作业。

3.1.2 及时更换垂直度差的钛板

钛板下槽摆放时，发现有垂直度差的钛板现场挑出，同时换入垂直度好的钛板，换出的钛板与导电棒腐蚀的钛板一起堆放，不再进行装槽作业。

自2018年8月、11月、2019年2月开始已分三批次共送850块钛板修复、校平，返修率达21.7%。钛板修复后，薄铜片单重如图3所示。

图3 修复后钛板单重数据

由图3数据计算，产出的薄铜片平均重量为7.25kg，标准偏差为0.37，标准偏差远低于0.5的考核值。

3.2 标记方式标准化

根据钛板标记的要求，种板工段设计出一个标准化的标记工具，如图4所示，其可以在导电棒和绝缘板上标记出一条固定宽度的直线，为后期出装槽对点提供了固定的对点位，有效地减少了后期出装槽时钛板在电解槽内的偏移，减少了轻重不均的薄铜片的产生。同时定期铲除以前标记的油漆标记，使标记点清晰可见。表3是采用标准化工具后同一槽一个周期内薄铜片单重标准偏差的统计数据。

图4 标记工具使用

表3 使用标记工具同一槽一周期单重偏差数据

3.3 提高员工操作技能

为强化班组竞争意识，促使员工不断提高操作水平，在员工之间开展劳动竞赛，确保钛板在槽内的摆放位置居中，并实行奖金与单重偏差挂钩，降低单重偏差效果显著。

3.4 实施效果

通过强化过程检查，及时对导电棒修复、钛板校平、优化标记方式、提高劳动技能等工作，薄铜片单重标准偏差得到有效降低。图5为实施前（2018年6月-2019年5月）与实施后（2019年6月-2019年8月）单重标准偏差，可以看出单重偏差由2018年6月-2019年5月月均的0.49降低到现在的月均0.44。

图5 实施措施前后单重标准偏差

4 结语

通过对影响薄铜片单重偏差偏高的因素进行分析,贵溪冶炼厂电解一系列种板工序采取加强过程检查，及时修复导电棒、校平钛母板、优化标记方式等措施,有效降低了该工序产出的薄铜片单重标准偏差，单重标准偏差由原来的0.49降至0.44。

目前影响薄铜片单重偏差的原因还是与操作人员主观判断钛板在槽内的摆放位置、与每一个人的劳动技能有很大的关系。就现有装备水平做到标准统一有一定难度，今后可依托智能化工厂建设探索一套科学有效减少人为因素干预的摆放方法，可进一步降低薄铜片单重标准偏差。