直线铸锭机消振对精铅外观的提升实践

李大千，张 勇，常海锋

（河南豫光金铅股份有限公司，河南 济源 459000）

河南豫光金铅股份有限公司精炼厂年产精铅300 kt／a，有3台直线铸锭机，自安装以来，使用年限均超过15 a，机械设备磨损较严重。高温铅液在移动的模具中会振动加剧、幅度加大，使凝固的铅液表面出现飞边毛刺、孔洞等缺陷，进而影响其售价及市场。外观质量不合格的铅锭需人工重新修整，或返回到熔铅锅中重新熔铸，直接或间接产生人力、物力成本。

1 现 状

精铅直线铸锭机熔铸现场，并排分布2口成品熔铅锅，一口熔铅锅铅内阴极板熔化，另一口熔铅锅内铅溶液搅拌、浇注，两口锅交替使用；熔铅锅底部采用天然气加热烘烤，待电解工序吊出的铅阴极板表面电解液晾干后，将其投入到熔铅锅中进行高温熔融，经搅拌及表面捞渣程序后，将铅泵固定架安放在铅锅上，开启变频铅泵往浇注计量槽内注入铅液，液压控制系统实现计量槽铅液注入及铅液回流。计量槽翻转将其铅溶液注入下部运转的直线铸锭机铅模内，凝固后的铅锭经打码器标注生产批号，当铅模运动到铸锭机头部时，振打器会在铅模边沿一侧进行振打，使铅锭进行脱模。然后经推锭、码垛、包装，铅锭转入待售区。

铅阴极板经熔铸、搅拌、捞渣、浇注、打码等工序加工的成品铅锭，总是存在部分不符合外观质量要求的铅锭，造成铅锭外观质量不合格的根本原因之一就是铸锭机的振动。

2 直线铸锭机振动的原因

将链模铸锭系统（精铅直线铸锭机）简化，如图1所示，为一个模拟弹簧滑块系统，把链模简化为刚度系数为K的弹簧，整个链模铸锭则简化为质量为m的滑块，其以v的速度向右运行，链模铸锭与轨道的摩擦阻力为F。其中电动机通过减速器和主动链轮作用于链模铸锭上的力矩，可简化为作用于弹簧顶点A上的牵引力P，并且使弹簧的顶点A以v0速度向右运行［1］。

图1 链模铸锭动力学模型

根据电动机性能，在额定功率内运行的电动机，其转速必定在额定转速n范围内运行，其转速变化较小，那么可以认为A点链速v0也为一恒定值，其值计算如下：

式中：v0为A点链模铸锭运行速度／m·s-1；n为电动机的额定转速／r·min-1；D为主动链轮直径／m；k为减速器的传动比。

根据链模铸锭机动力学模型，当摩擦阻力F保持相对均匀不变时，此时两端的牵引力P＝F，质点B的合力为0，链模铸锭也同样以速度v＝v0作匀速运动，此时铸模运行平稳，不会产生振动。但链带在运行时由于滚轮在轨道的不同位置，其摩擦力可能会发生变化，造成摩擦阻力F相应发生变化，从而作用在质点B的合力发生变化，此时质点B的速度也必将产生变化，造成铸模的振动。

3 铸锭机运动部件对振动的影响

3.1 链模上滚轮对振动的影响

链模与轨道的接触主要表现在链模两侧链条上滚轮与轨道的摩擦，产生振动的铸锭机有一个共同点，即链模两侧链条上的滚轮长期磨损或部分滚轮表面铅皮等浮着；滚动摩擦系数受轨道粗糙度影响较小，滑动摩擦受轨道材料、粗糙度等影响较大，其临界静摩擦系数比动摩擦系数大得多，链模的滚动摩擦是避免和减少铸锭机振动的主要措施。要保证滚动摩擦，必须让链模两侧链条上的所有滚轮都滚动起来［2］。

3.2 链板对振动的影响

当铸锭机上链板过松，铅锭脱模时，在重力的作用下，会猛地下沉又瞬间停止，拽动大链轮突然加速，瞬间又恢复原速，使得机组运动的平稳性大大降低，铅液在模具中前后振动，造成部分铅锭表面外观质量不合格。

3.3 脱模外力对振动的影响

当铅模运动到铸锭机头部时，振打器会在铅模边沿一侧进行振打，使铅锭进行脱模。振打瞬间的冲击力作用于整个铸锭机，使铸锭机模具中的铅液表面发生振动，造成铅锭表面外观质量不合格。

3.4 打字器对振动的影响

在铅锭脱模之前，铸锭机头部设置有打字装置，对每块铅锭表面打上生产编号，打字器每次依靠自由落体下降，重重的打击在铅锭上，冲击力较大，也会造成直线铸锭机模具内铅液表面的振动。

3.5 轨道直线度对振动的影响

铸锭机轨道在最初安装时，已基本保持一条直线，但随着设备的长期运行，轨道某些部分会发生一定程度的形变，链条经过这些地方时会引起链轮起伏，链条带动链轮运动时，在局部位置就会出现单边链轮阻力增大、单边链轮腾空现象，这是铸锭机在直线运行时，因轨道部分区域形变出现振动的主要原因。

3.6 浇铸计量斗浇铸对振动的影响

铅液从浇铸计量斗口流向铅锭模具时，铅液冲击力较大，在铅液逐渐凝固后，模具上沿残留铅液，最终形成飞边毛刺。

3.7 主、被传动齿轮对振动的影响

铸锭机的工作环境始终存在着铅烟尘、润滑油脂、水蒸汽等，再加上工作年限的不断增加，传动齿轮部件之间易受到灰尘的浮着，在外界环境的作用下会生成一些沉淀物，对传动齿轮表面有一定的腐蚀性，造成传动齿轮啮合间隙过大，引起振动；不断堆积的这些浮着物厚度增加，或使传动齿轮部件之间的摩擦阻力不断增大，传动过程中的磨损，影响设备平稳的运行，进而产生振动。

3.8 其它部件对振动的影响

除上述主要原因外，还有一些原因也能造成铸锭机的振动，如浇铸小车回程产生冲击力引起的机组振动、主传动减速机内部架构磨损，转动不平稳、地面固定松动等。

4 铸锭机振动的处理

分析铸锭机各运动部件振动的原因，采取有针对性的改进措施，消减直线铸锭机振动对成品铅锭外观质量的影响。

1.点检员对铸锭机连带走轮重点巡查，对磨损的滚轮进行更换，按周期对滚轮进行润滑，保持所有滚轮转动灵活。

2.根据生产实际安排，对铸锭机的轨道重新进行了直线度和平行度的找正，机架由于长期使用的关系，已发生形变，尤其是轨道接头处，将误差控制在2 mm以内。

3.根据实际生产安排，定期对传动轮进行检修，将链轮拆下清洗，及时更换磨损部件，并充分润滑。使传动链平稳运行。

4.对浇铸口进行改造，可以考虑焊接一个弯头，呈“T”字形或“L”形，减少铅液流向模具的冲击力，进而减少飞边毛刺的产生。

5.严格落实点检制度，每天对铸锭机各个部位进行巡检，发现异常及时处理，将问题解决在萌芽时期。

6.按周期清理模具内腔，保证脱模效果，减少振打脱模。

通过以上分析及对应处理，成品工段直线铸锭机的振动程度及振动频率明显减少，铅锭外观中飞边毛刺、空洞等现象不同程度地降低，铅锭外观质量也进一步得到提升［3］。

5 结束语

以上从运动角度全面分析设备振动对精铅外观质量的影响，生产中，造成铅锭外观质量的原因往往是几个因素的叠加，判断分析时需要定性分析，逐一排除判定，有针对性地进行整改，尽量提高产品外观质量。