M18单圆盘铜浇铸机工艺分析与控制方案设计

1、M18单圆盘铜浇铸机工艺分析与控制方案设计金昌冶炼厂炯于上个世圮加年代建设的老厂，浇注丄艺非常落后，老式Ml8浇注工艺流程如B2i所示，高温铜液从阳极炉出口沿溜槽流入浇持包，持浇耨包铜液注满后，浇铸包由电动卷扬或手动杠杆原理.浇入铜模.电机启动匿盘，等待下一个浇注按个过程对浇铸速度、咸型产品st.冷刼及取极等环节均蔽靠人T”现场控制"1t击按讥2禺松卜盪包；4楷樓；左価鱼亮蚌祝；4&址置；7冷却贰權；£”丈车團24人工控制：£欢俺错示竟图22控制系统总体方案2.I甘单圆盘铜浇铸机控料系统目前存左的主要问懸何1!（单圆盘铜泛铸机完全是人工控覩，徉在的问题主要

2、包括：1）工艺方面.无中间包.舸液直擾流入浇注包.嶺液由人工观察液体的深度，逋过人工调舉炉匚的打开丈小来控制t2）淺铸包和铜模内的液体多少乜依靠人工观察调整这样会使模板内阳极铜厚薄不均、重呈上下波动，从而产生较多的残次晶*合格率低；3）圆盘的转动冋隙控制由打程开关来确定位置，如果行堤开关散障就会煙得模梅備高浇蒔位置：4昭动題盘的电机启停时奄冲击力、致使浇铸到模取的铜液面晃动，从而便阳扱板表面平整性差：5）喷涂聂置采用人工抽涂这萍会便硫战叔的瞬涂不均，有粘模"现象存在：6）电气控制是老的线电控制"现场控制点多.生产中需要的人员务.工作环境恶劣离温、烟气对身体伤害大，安全隐愿多

3、.问題解决思路经过分析日前设备存左的主要问题.从硬件勺软件两方面来解决：1）工艺人员对工艺进厅升级改谨增加中屈包乜增加配琵工艺硬件设备；2) 增加称重系统；3) 增加操作室。集中控制：4) 在工艺完备后设计控制系统；其改进后的工艺流程如图22所示:伺浪a力中何包V9取板.堆坂.A0®2-2改进后工艺洸程图在盛个工艺过程中，置于浇铸包下的传感器装置是控制浇铸重量的核心，当流入铸模内的铜水重量达到预期值时，浇铸包停止。由于圆盘在浇铸的过程中是间隙运行，每次的电机启动停止会有一定的冲击力，容易使阳极板表面不平整，因此改进时选用变频驱动，能有效抑制圆盘启停过程带来的彫响.另外，经过改造生产工

4、艺流程中的冷却系统也进一步完善，冷却控制由人工控制转变为自动控制，冷却水的喷洒方向涵盖了阳极板的上下左右，冷却效果将明显改菩.由原有的集中冷却控制变为分模冷却.为了减小阳极板在在空气中因滞留时间长形成的表面氧化物增加，冷却成型的阳极板由自动取板装置直接放入冷却水槽进行堆板分组，一旦分组完成，最后经运送机构将该组阳极板运送到液压升降系统进行升起.叉车员将其运送到电解环节.当圆盘上空的铜模转至涂模位置时，涂模系统开始对其喷涂BaSOq混合物，目的是防止下个浇铸周期时出现“粘模”现象.改进后的M18铜阳极板浇铸机控制系统流程图如图23所示。控制系统设计方案经过综合比较，结合当今工业发展现状与未来趋势

5、，该项目设计的控制系统网络结构如图24所示。下位机(PLC)和上位机(IPC)之间的通讯网络利用的是现场总线网络PROFIBUS-DP,工厂管理层与监控层的通倍由当今较为常用的以太网连接。阳擾板毎炉内高温管理PC医24龙童洗铸监控系统的结构在该控制系统中，控制站能够对现场的数据迸行实时采集，经过预定程序运算,然岳驱动现场设备按照工艺要求动作，系统运行的稳定性和町靠性得到提高,同时操作简便，维护保养工作量也降低了。PLC是DP一类主站，经过综合性能比较后选用Siemens公司的S7-3OO1101系列，其处理器选择了运算处理能力强大的CPU3152DP。研华工控机作为上位机，构成DP类型的二类主

6、站。它的作用是监控与管理.3台智能变频稚构成从站，选用的是西门子MM440型号.是用來分别控制圆盘的转速、取板机的速度。程序编译好后，下我到PLC的存储器中，PLC可脱离上位机自动运行该程序，控制现场硬件设备。为了保证系统的稳定性，上位机可实现热备用，构成双机冗余.监控站的作用是集中控制，能集中完成系统配置、组态和系统维护检査工作,操作站人机界面友好，操作人员可通过屏幕画面在线对现场不同检测点的运行状态进行监视与控制，同时，工程技术人员可对参数进行设置修改。能生成各种统计报表等.圆盘浇铸机控制系统的各部分组成M18单圆盘铜浇铸机的主要装置构成图如图25所示：M18单圆盘铜浇|铸机机构组成in淋

7、却1噴冷装图25M18单圓盘钥法铸机的结构组成图1、浇铸过程的自动定量控制在浇铸的过程中，由安装在浇铸包下的传感器将检测到的毛量信号转化为电压借号，经过A/D转换传絵到PLC的处理器，处理器按照预置的程序进行运毎，再经过放大环节运送到浇铸包的液压驱动装置，使液压比例阀上升（或下降）一段距离，从而驱动浇铸包的倾斜角度，使其倒出的铜量正好等于阳极板的设定重量，达到定量浇铸的目的卩4.由于浇铸速度的快慢对阳极板的重最误差、每小时的生产能力及表面平整等方面都有较大影响，因此控制浇铸速度也非常关键.在整个的浇铸时间内希甲速度随时间耀交化的，设定的速度变化过程是慢-快-慢，这个过程山PLC依据实时采样的重

8、量信号进行计算，然后作用于液压伺服阀来控制的.2、圆盘浇铸机的圆盘转动控制圆盘驱动系统的动力来自交流电机.该交流电机是通过变频器来控制运转的。通过对变频器参数的设定可以使电机在不同负载及不同的过程（如启动、运行、制动）下按照预定的轨迹运行，因此能对圆盘在运行中的速度合理控制。这样可以有效的防止浇铸过程中圆盘的晃动1"3、圆盘取板装置的控制取板机装置主要主驱动电机和传动装置构成.电机在取板的过程中，电机的运行控制要依振阳极板的运动轨迹确定.在将阳极板从奘模内提起时，电机的负载相对较大，这时为了防止提升时机械机构的冲击力对阳极板损害，要电机的速度相对较慢：当提起后的阳极板运送到冷式槽上方

9、的过程中，阳极板的位置是水平移动，因此电机负載相对絞小，可以通过快速运行以提高生产效率；最后当阳极松被从空中下放到冷却槽时，由于璽力的作用会使阳极板下放时产生一个冲击力，这时要求电机的运动状态为慢速制动运行C4、喷淋冷却装置的控制在喷淋管道的水入口处、每个底部和顶部喷淋位置上都安装了可控的水阀，这些水阀可以通过动（有些剖位还兼装了手动阀）来唏冷却效果，同时当浇铸操作因故中时停止冷却水可以通过系缎&程设誉禁止向停止浇铸的模子里喷水.5、吋涂装賈的控制当一个模子到达涂模区并且园盘已经停止时，喷模装置开始启动，驱动装置驱功喷嘴到指定位貫后喷嘴的阀门打开，按照喪定的时间利位直将硫酸锁自动的喷涂

10、再铸模的各个部分.6、排板控制当提取机将阳极板置入冷却槽的传粧机后，传输机后在链条的带动不自动向前移动一个位置（这样后续的阳极板就可以被置入进来），当一定数呈的阳极板按先后次序堆放成组后（数量是控制系统预先设置的），输送机将其传送到提升装賈上，提升装置将阳极板组提起，叉车将其运走。为防止己经成组的阳极板没有及时运走，系统设置了监視报警，一旦报警启动，提取装置也随之停止工作。2.2.5控制模式在该项口中主要设备的控制模式有三种：1、本地控制模式该控制模式是由安装在设备附件的电气控制装置实现渠作的.2、上位机的手动挖制模式将安装在设备附近控制箱上的远程与本地按钮选择开关设定在远程位置后，操作人员在控制室内利用鼠标和键盘来控制设备的运行状