阳极整形机组零部件国产化改进实践.pdf

有有色色矿矿冶冶NON-FERROUS MINING AND METALLURGY第 39 卷第 4 期2023 年 8 月Vol.39No.4August 2023文章编号：1007-967X（2023）04-49-04阳极整形机组零部件国产化改进实践*闫育斌1,2，杜学海1,2（1.河南中原黄金冶炼厂有限责任公司，河南三门峡 472000；2.河南省黄金资源综合利用重点实验室，河南三门峡 472000）摘要：电解铜阳极板整形机组是对电解铜阳极板的飞边突起、板面和吊耳变形进行整形，并且按照阳极板重量和厚度进行选择分类的机组，它能显著提高电解铜的质量和生产效率。河南中原黄金冶炼厂有限责任公司采用的是欧盟阳极板整形机组，一些零部件由于存在设计缺陷或不适合工况而多次损坏，采购进口备件，存在价格高、购买周期长、占用资金较大的缺点，给设备的管理和维护带来很大困难。分析了欧盟阳极整形机组在工作中零部件出现问题的原因，对部分零部件进行改进后，达到了进口备件国产化并降低机组备件成本的目的。关键词：阳极整形机组；零部件；改进；国产化中图分类号：TF307文献标识码:A1阳极板整形机组零部件国产化改进实践背景意义电解铜阳极板整形机组是对电解铜阳极板的飞边突起、板面和吊耳变形进行整形，并且按照阳极板重量和厚度进行选择分类的机组，它能显著提高电解铜的质量和生产效率。河南中原黄金冶炼厂有限责任公司采用的是欧盟阳极板整形机组，主要由接收站、接收输送机、转运小车、一号移转装置、压耳单元、称重单元、横向输送机、压板和测量厚度单元、二号移转装置、废板拒收输送机、废板拒收站、铣削单元、提升输送机、排板输送机、转运小车、输出架等组成1；整体设计结构紧凑、自动化程度和生产效率较高，但是一些零部件通用性较低，损坏后市面很难买到。欧盟阳极板整形机组在七年多的使用时间内，一些零部件由于存在设计缺陷或不适合工况而多次损坏，采购进口备件，存在价格高、购买周期长、占用资金较大的缺点，给设备的管理和维护带来很大困难，因此需要对经常损坏零部件进行改进，在改进的同时实施进口备件的国产化以降低机组运行备件成本。阳极板整形机组示意图如图 1。图 1阳极板整形机组示意图接收站；接收输送机；转运小车；1 号移转装置；压耳单元；称重单元；横向输送机；压板和测量厚度单元；2 号移转装置；废板拒收输送机；废板拒收站；铣削单元；提升输送机；排板输送机；转运小车；输出架2阳极整形机组零部件的国产化改进2.1铣耳单元零部件的国产化改进*收稿日期：2022-07-11作者简介：闫育斌（1988），男，陕西咸阳人，机械工程师，主要从事有色金属冶炼机械相关工作.E-mail：50有色矿冶第 39 卷阳极板吊耳底铣的好坏，直接关系到阳极板吊耳的导电性能和铜阳极板悬挂在电解槽里的悬垂度是否合格，是决定电解铜的电解效率和电解铜质量的重要因素2。欧盟阳极板整形机组铣削单元采用的是水平布置的专用电机，铣刀采用的是刀刃布置在刀体的圆周面上的圆周铣刀，铣削加工时，电机前段主轴和刀具处于悬臂状态，刀体受弯矩力，刀体容易震动，进给系统受力变化较大，相关零件很容易损坏。2.1.1进刀丝杠螺母副存在问题及改进措施滑动丝杠螺母副的螺母锡青铜材质相对轴承钢强度较低，滑动摩擦相对滚动摩擦磨损量较大，很容易损坏。改进措施：改为滚动丝杠螺母副，公称直径40mm，导程 8 mm 滚珠丝杠，传动螺纹强度导程螺距增加 1 mm，材料采用高碳铬轴承钢 GCr15，其滚珠循环时的返回方式采用结构紧凑的内循环式，一圈滚珠一个回路，共 6 圈 6 个回路；国产化改进后的滚动丝杠螺母副运行平稳，寿命增加一倍以上。2.1.2阳极整形机组底铣的刀架拉杆装置存在问题及改进措施 阳极整形机组铣刀拉紧装置拉杆螺纹调整套与电机空心轴连接螺纹长度太短，容易造成螺纹损坏。改进措施：缩短拉杆长度，调整套和螺母加厚，使调整套与电机主轴的连接长度由 10 mm 增加到40 mm。铣刀拉紧装置拉杆容易断。改进措施：尾部焊接螺母处焊点改为螺纹和点焊连接，杜绝整体焊接产生的焊接脆性使其经常从此处断裂；螺纹 M24-6 h、M422-6 h 取消空刀槽，增加强度；材料选用强度较高的调质 42 铬钼钒铌。铣刀拉紧装置容易震动松动。改进措施：加装 2 个“O”型圈使刀杆支撑在电机空心轴内壁上，垫片改为弹簧蝶形垫片增加预紧力，防止刀杆颤动导致螺纹松动；铣刀拉紧装置安装不方便、安装不到位。改进措施：刀杆尾部直径24 mm 和张紧套内孔24 mm 改为28 mm；增加张紧套活动距离便于安装并且也增加导杆的强度；张紧套和螺母加厚并且其扳手拆卸的六方尺寸标准化，便于扳手卡夹；蝶形垫片内孔和外圆、厚度配合刀杆尾部直径变动。2.1.3铣刀用内六角花型半沉头螺栓存在问题及改进措施固定铣刀片螺栓断在刀架螺纹孔内不能及时取出更换刀片，刀架上缺少刀片影响铣削质量并且导致机组刀架、刀片、电机和铣削进给机构受力增加，影响其使用寿命；传统焊接螺母或钻铣取断螺栓方法易损坏刀架螺纹孔并且费时费工。改进措施：螺栓底部增加内六角沉孔（宽 2 mm、深 3 mm），便于断螺栓能用内六方扳手从螺纹孔底部取出；螺栓材料采用高强度螺栓钢 42 铬钼钒铌，热处理后机械性能等级提高到 14.9 级。2.1.4铣刀架和刀片的国产化改进刀架采用热硬度好耐磨的 40CrMnTi 材料；刀片采用氮化铬 CrN 涂层耐磨不粘刀；刀片与刀架径向平面和与其垂直的侧面要贴实。2.1.5阳极整形机组铣刀片制定新的安装规章制度 铣刀片必须符合沉孔硬质合金可转位刀片GB2080-87 标准；铣刀片安装在刀架上，拧紧力 5 Nm；铣刀片头刀分左右，安装时圆角朝外；铣刀片破损必须立即更换刀面或换刀；铣刀片侧面磨损亮线宽度超过 1mm 更换刀面或换刀；阳极整形机组铣耳质量出现不平或影响槽面工作的现象更换刀面或换刀；铣刀片固定螺钉采用该厂设计的两头都能拆卸高强内六角花型半沉头螺钉，断螺钉能用工具及时取出，及时更换刀片，保证所有刀片受力正常；不能贴实刀片和拧紧螺栓的刀架必须立即更换；铣刀片根刀有四面，头刀有两面，不得漏用刀面。2.1.6阳极整形下夹持连接调整装置存在问题及改进措施阳极整形下夹持连接调整装置零件有本体、轴承、减震块、螺栓其中本体经常断裂。改进措施：减震块安装的螺孔位置改到远离受力 点；受 力 板 加 厚 5 mm；应 力 集 中 区 R20 改 成R100；材 料 纹 理 必 须 与 挡 板 120 mm60 mm25mm 大平面平行，材料选用焊接性能较好的 Q235。2.2移转装置的国产化改进移转装置共有两个，由于用途不同，除了摆放阳极板的转运板上部有点区别，其它结构原理一样，都是用一个小齿轮带动两个大齿轮，在大齿轮偏离圆心处分别装有两个销轴和轴承带动转运板往复运动实施阳极板的提升和平移，由于是间歇往复非匀速第 4 期闫育斌等：阳极整形机组零部件国产化改进实践运动，齿轮受冲击力较大，阳极板摆动较大时，前后阳极板会发生撞击现象，有时甚至会出现卡板现象，这时对小齿轮损害很大。2.2.1阳极整形机组底铣的刀架拉杆装置国产化改进齿轮外径79.5 mm，内孔30 mm，齿轮轴的轴径30 mm，齿轮轴强度不能满足其受力要求，经常断裂。改进措施：齿轮和齿轮轴二合一，设计成一体形式，齿轮和齿轮轴装配的薄弱环节轴径由30 mm 变成齿轮和齿轮轴一体过渡轴径52 mm。齿轮轴增加轴套，轴套设置紧定螺钉；轴套能在齿轮轴上固定定位两个轴承的位置，防止轴承窜动导致受力分布不合理而损坏2.2.2阳极整形机组铣削输送链防摆装置国产化改进阳极整形机组铣削输送链防摆装置是一个防止阳极板摆动和阳极板之间相互撞击导致阳极板错位的装置，由于一些阳极板模具开裂变形导致部分阳极板增高 20 mm，较高的阳极板会时常担在防摆装置上，导致阳极板放不到两齿之间，在处置错位阳极板时，转运装置的非正常运转会导致转运齿轮箱齿轮损坏。改进措施：阳极整形机组铣削输送链防摆装置由刚性的钢板改为柔性的橡胶板，较高的阳极板担在柔性橡胶板上时会下沉，促使阳极板滑落，这样柔性防摆装置既能防止不同高度的阳极板摆动，又能保证较高的阳极板也能正常通过；另外在与阳极板接触的部位增加防护钢板，防止橡胶板磨损太快。2.3压板和测量厚度单元零部件国产化改进压板单元是对阳极板板体和吊耳的变形进行矫正、整平阳极板板边的飞边毛刺和测量阳极板板体和吊耳的厚度的功能组合。欧盟的压机把液压缸集成到了压机的立板中，压机的立板由 3 块锻件拼成，压机共用了 8 个液压缸，2 个压耳和 6 个压板面，这 8 个液压缸的活塞都集成在压机的立板中3。阳极板飞边较大，板面不平，高度差较大，压边油缸压板时，油缸和活塞所受轴向力偏离中心较大，活塞杆在反复受到折弯力量的情况下，容易折断，缸筒容易破裂，密封偏向一侧侧磨损容易漏油。改进措施：液压缸采用 18MnMoNb 或 42CrMo；工件的锻造比要求 2.6 倍；调质处理后布氏硬度：HB241HB286；油缸内孔采用镜面滚压工艺金属表面粗糙度Ra0.05；疲劳寿命提高 2 倍以上；表面显微硬度提高 20%以上；耐磨性提高 50%以上；耐腐蚀性提高 50%以上。消除拉应力，预置理想压应力。与密封动配合的轴面镀铬，减少摩擦力，延长密封使用周期。油缸拉杆与活动压板采用球头关节连接，解决因阳极板不平，导致油缸和活塞因受力不均匀而损坏。活塞杆、取消退刀槽，与活塞杆螺杆配套的瓦座螺母端部留对应深度光孔，增加活塞杆强度2.4输送机存在的问题及国产化改进阳极整形机组主要有接收、横向移动、废板拒收、铣削、提升、排板 6 台输送机，都是由链条、导轨、液压动力系统组成。2.4.1链条销轴与链板的连接改进链条销轴与链板的连接处经常开焊，主要原因是焊接热影响区的脆化引起焊接接头开裂。焊后热处理来改善接头的性能，会降低销轴轴套硬度，这个方案行不通；改善焊接工艺条件的方法效果也不很理想，显然这种焊接结构满足不了链条受力的要求。改进措施：链节销轴与链板连接由坡口焊接改成角焊，销轴两端各加长 1.5 mm，焊道不再承受较大的链条拉力，链条拉力销轴承担，焊道主要防止销轴窜动和旋转，另外销轴与链板孔配合改为过盈配合。2.4.2排板链存在的问题及国产化改进液压驱动的排板输送机收集一槽数量阳极板并对它们初步排距。排板后这一组阳极板并移动到输出工位，最后由精密排板梳完成阳极板的排距。这套系统保证阳极板之间的正确间距，以便确保电解行车的可靠输送。阳极板耳朵限位槽的长度较长，阳极板晃动时阳极板耳朵在其槽内位置移动较大，导致阳极板在槽内位置不准确，排板梭运行时会顶到阳极板耳朵，起不到排板效果。另外排板链工位增加冲洗阳极板系统后，排板链接触水后销轴轴套生锈磨损加快，链条寿命减少。改进措施：排板链的外链板钩齿前后改成斜面，既不会影响排板链的正常运行，又能保证阳极板不会因晃动位置改变太大。加大销轴直径增加其强度和与轴套接触面5152有色矿冶第 39 卷积延长使用寿命，销轴直径由21 mm 改为22mm，轴套由28 mm/21 mm 改为29 mm/22mm。销轴与外链板由坡口焊接改为过盈配合加1 mm 高焊道直角焊接。销轴轴套进行渗氮表面化学热处理，提高表面的硬度增加表面的耐磨性，轴套采用 304 不锈钢渗 氮，销 轴 采 用 630 不 锈 钢 渗 氮，达 到 防 锈 耐 磨目的。内链板凸台由焊接改为机械加工直接成型保证了凸台位置精度和防止焊接变形。2.5转运小车存在的问题及国产化改进2.5.1转运小车放板位置改进阳极整形机组导轨固定螺栓经常断，导轨每段对接端部错位严重，导轨飞边大，严重影响导向轮正确导向，导致运板小车放板位置不准确，影响行车起吊和正确排放阳极板。改进措施：固定垫板增加安放导轨的凹槽，凹槽深度 3mm 保证起到定位作用又不干涉导向轮；宽度间隙0.5 mm 起到定位作用又便于安装，垫板与导轨组装时接口错开；这样既保证导轨接口横向不错位，也能保证多个螺栓同时受力不易折断。由于导轨与垫板之间固定螺栓在背面，导轨与垫板需要全部固定后，才能安装，这样连接成一根45 m 的超长组件，不便安装，因此，底板与导轨增设3 个断点。2.5.2阳极整形机组小车纠偏装置的国产化改进原进口阳极整形机组小车纠偏装置，不能调整纠偏左右位移量，小车纠偏装置固定螺栓经常松动，造成小车轮啃轨道。改进措施：阳极整形机组小车纠偏装置由 1 个固定面改为 3 个固定面，增加 2 个立板与减速机侧面固定。阳极整形机组小车纠偏装置由 2 个固定螺栓改为 3 个固定螺栓；增加的固定螺栓把夹住减速机 2 个立板紧紧压在一起。增加调整间隙和调整垫片；原来纠偏装置底板螺栓孔单面增加 5 mm 调整间隙，立板与减速机侧面单面增加 5 mm 调整间隙，通过在立板与减速机侧面增加减少垫片的方式调整纠偏左右位移量。3结语河南中原黄金冶炼厂有限责任公司在进口阳极整形机组零部件改进及国产化实践方面做的工作切实有效，不仅保证了设备连续稳定的运行，而且为企业节约了大量的资金，降低了生产成本，取得了明显的经济效益和社会效益。参考文献：1 赵伟业.阳极整形机组电液比例液压系统设计J.有色矿冶.2015，31（3）：49-51，422 黄湘，邵晓光.铜阳极板悬垂度控制技术在阳极整形机组的应用 J.有色设备.2014（1）：45-47.3 宋飞.常规电解阳极板加工机组压力机整形故障解析 J.铜业工程.2015（2）：85-88Improvement Practice of Parts Localization of Anode Shaping UnitYAN Yu-bin1，2，DU Xue-hai1，2（1.Henan Zhongyuan Gold Smelter Co.，Ltd.，Sanmenxia 472000，China；2.Henan Provincial Key Laboratory for Comprehensive Utilization of Gold Resources，Sanmenxia 472000，China）Abstract:The shaping unit for electrolytic copper anode plate is one which can reshape the flash protrusion,plate surface and liftinglug deformation of electrolytic copper anode plate,and select and classify according to the weight and thickness of the anode plate,itcan significantly improve the quality and production efficiency of electrolytic copper.Henan Zhongyuan Gold Smelter Co.,Ltd.adopts the European Union anode plate shaping unit,some parts are damaged for many times because of design defects or not suitable for working conditions,purchase imported spare parts,it has the disadvantages of high price,long purchase cycle and large capital,which brings great difficulties to the management and maintenance of equipment.This paper analyzes the causes of the problemsof the parts in the work of the anode shaping unit in the European Union.After some parts are improved,the aim of making the imported spare parts domestically and reducing the spare parts cost of the unit is achieved.Key words:anode shaper unit;spare parts;improved;localization