圆盘浇铸机运行平稳性剖析

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1、摘要圆盘浇铸机的平稳转动运行是保证浇铸出高质量阳极板的重耍条件，木文简述了国内铜圆盘浇铸机的发展情况，并对目前主要使用的浇铸机驱动方式、结构形式对平稳性的影响进行了分析。关键词浇铸机；驱动方式；结构型式；PLC控制；平稳性屮图分类号：TF351文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）24-0061-02铜阳极板是生产电解铜的中间产品，其物理外形的规格尺寸对电解生产过程的质量和产量有重大影响，最直接的影响休现在对电流效率和残极率方面。板面平整厚度一致、内部致密、挂耳（羊角）充实是対阳极板物理外观规格的重要要求。特别需要指出的是“板面平整丿孚度一

2、致”不仅指单块阳极板，更是要求所有的阳极板均是。日前，铜阳极板浇铸机有直线型和圆盘型两种，我国阳极板生产的主要设备是釆用圆盘浇铸机，本文重点对圆盘浇铸机的机械运行平稳性进行剖析。1浇铸作业特点1）生产特点。阳极板生产操作过程是将精炼炉屮的高温液态铜（铜水温度1200°C左右）通过浇铸包，定量浇铸（人工定量、自动定量）进入依次安放在圆盘浇铸机圆周上的阳极模内。浇铸满一个模后浇铸包停止浇铸，浇铸机旋转一个模位，浇铸包再次进行浇铸，周而复始直到完成精炼炉中放出的铜水。与浇铸生产相対应的是：浇铸机也不断重复进行着启动-停止f再启动一再停止的间隙转动。同时，铸入阳极

3、模内的铜水在浇铸机不断间隙转动的情况下主要通过空冷及水冷逐渐凝固形成阳极板。阳极板在取板工位由顶板装置顶起脱模后，取板机再从浇铸机上取出进入水槽冷却、排列后，运往下道电解生产作业流程。可见，圆盘浇铸机运行是间断周期性的，在一个浇铸作业的周期性内同时完成阳极板（非同一块）的浇铸、移位和取出。2）发展现状。国内对现代化铜圆盘浇铸机的开发研制起步于20世纪80年代，南昌有色冶金设计研究院、上海冶炼厂和上海电器厂率先对江西贵溪冶炼厂引进的芬兰奥托昆普M16圆盘浇铸机进行了国产化工作，并在上海冶炼厂对原有的设备进行改造。近年来，国内对圆盘浇铸机的研发主要集中在两个方

4、面：一是将齿轮传动取代槽轮传动；二是将自动浇铸取代人工浇铸，并且都取得了理想的效果。国际上具有代表性的圆盘浇铸机是由芬兰奥图泰（前身是奥托昆普公司）公司制造，而德国SMS公司制造的哈兹列特连续直线浇铸机是直线浇铸机（连铸连轧）的代表，奥图泰圆盘浇铸机的主要规格型号见表1,阳极板浇铸质量控制水平见表2。2传动方式对平稳性的影响圆盘浇铸机占主流的传动方式为槽轮传动和齿轮传动。1）槽轮传动。槽轮机构（又称马尔他机构）能把主动轴的匀速连续转动转换为从动轴的周期性间隙转动，由于其运动特性十分符合圆盘浇铸机的浇铸生产方式，因此在相当长的一段时期内国内圆盘浇铸机的传动方

5、式大多采用槽轮机构传动方式。杷轮机构的基本型式分为外接、内接和球面三类；按导方位不同分为径向导槽和非径向导槽两种。考虑到平稳运行和安装调试的方便，铜圆盘浇铸机多数采用外啮合及径向导杷设置。图1圆盘浇铸机槽轮外啮合布置槽的布置槽轮机构传动屮槽数越多，动力性能越好，但机构尺寸大。理论研究表明在外啮合传动方式中槽数大于15槽时，从动轮角加速度的变化曲线基本上为一直线。也就是说圆盘浇铸机槽轮外啮合传动的槽数一般都大于15杷因此理论上属于平稳加速（启动）和平稳减速（停止）的运动特性。但是，在实际制造安装的过程中由于存在以下三方面问题破坏了浇铸机运行的平稳性：①由于圆

6、盘直径过大，槽体无法整体定位制作，往往采用整体组装划线的方式，难以保证主动轮曲柄的拨杆垂直切入每一个槽体，造成启动冲击；②山于拨杆与槽体间存在相对运动，不可避免存在间隙。为了保证拨杆都能够正确切入每一个槽体，其间隙往往上5mm,形成非持续啮合，产生运行冲击。③由于圆盘直径过大，浇铸机槽轮传动的定位方式只能采用结构简单的凹凸锁止弧，泄位精度低，反而因相互间的摩擦和触及形成对圆盘的运行产生震动。提高圆盘浇铸机运行平稳性的通常方法：①釆用可编程逻辑控制器（PLC）及调速电机，变化驱动轮的运动特性，减少浇铸机在启动、停止及运行过程中发生的冲击；②适当增加浇铸机的运

7、行阻力，实现浇铸机始终被拨杆推着转，减少浇铸机的转动惯性产牛的晃动。2）齿轮传动。齿轮传动是现代机械应用最广泛的一种传动形式，釆用的齿轮外形直径可以从几毫米到几十米。为了运行平稳、啮合正确，齿轮轮齿的轮廓曲线可以做成渐开线、摆线或圆弧等，由于渐开线齿轮在制造和安装上极为成熟，应用广泛，因此圆盘浇铸机的齿轮传动多数采用渐开线直齿圆柱齿轮。①齿轮传动具有工作平稳、安全可靠、结构紧凑的特点，国内在圆盘浇铸机的传动方式上采用齿轮传动是从引进设备的国产化开始的。由于齿轮传动是连续传动，圆盘浇铸机的浇铸生产工艺是间隙性的，因此需耍采用可编程逻辑控制器(PLC)及调速电

8、机控制驱动轮的运动特性，满足浇铸机平稳运行的要求。目前这是件很容易