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摘 要：在湿法锌冶炼行业中，铅银合金的大型（3.2m2）阳极板如何有效处理阳极泥，是提高能耗及析出锌指标的关键。本文主要提出了一种高效的阳极板自动刷板机，成功的解决了大极板阳极泥、钙镁结晶难以处理的问题。
关键词：大极板；刷板；阳极泥
中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0282-02
引 言
湿法锌冶炼自20世纪初投入生产以来，其技术不断发展改进，在锌电积工序当中，阴阳极板的管理成为能耗控制和析出锌指标提高的关键，尤其3.2m2铅银合金阳极板的处理，是锌电积过程中的重点和难点。目前国内采用3.2m2大阳极板的湿法锌冶炼企业因阳极泥、钙镁结晶难以处理导致的电积过程中烧板锌片析出质量不佳、锌锭铅超标品级率低、阳极板消耗快以及直流单耗居高不下成为该行业生产技术上的突出问题，阳极板自动刷板机的应用，成功解决了大极板阳极泥、钙镁结晶难以处理的问题。
1 设备系统组成
阳极板自动刷板机是由PLC控制的成套设备，该装置主要有成套PLC控制柜、变频器、带减速器电机、滑轮组、牽引钢丝绳、阳极吊架、刷链轴及刷链、刷链电机、接近开关和行程开关组成。
1.1 驱动装置
（1）提升驱动装置：JM2慢速卷扬机
提升驱动选型：3.2m2铅银阳极板重量约为220kg，刷板机吊架及竖直方向牵引钢丝绳重量小于50kg，加上刷板时所受垂直方向离心力作用，竖直方向所受最大拉力不超过5kN；提升速度宜在7～10m/min比较合适，考虑提升时额外受力及安全可靠性选用JM2型慢速卷扬机。
（2）刷链驱动装置：四级电动机驱动
因刷链需较高的转速驱动才能有较好的板面清理效果，因此刷轴可直接用联轴器与四级电机（电机转速1400r/min）联接，电机按转速方向竖直向下接线。
1.2 牵引装置：采用滑轮组牵引钢丝绳
测量吊架铅垂面中心线，找出最上方吊架水平方向零受力中心点。制作两个定滑轮，一个依照吊架水平方向（南北向）零受力中心点为基准焊接在设备顶部，作为钢丝绳由水平方向牵引吊架升降的支撑点，一个等高度安装在特制支架顶部，作为钢丝绳由驱动卷筒向顶部的支撑点制作800mm高钢结构平台，平台由地脚螺栓固定，将制动卷扬机固定在800mm高平台，钢丝绳经过两组定滑轮牵引提升架，从而解决吊架在提升过程中水平方向受力造成设备运行异常的问题。
1.3 提升装置：钢制提升吊架，采用055～70.2Z复合轴承
（三向轴承）与80#槽钢配合作为吊架升降的从动约束装置因刷板时随着结晶和阳极泥的厚度不同提高水平方面约束力、减小竖直方向摩擦力。
1.4 刷板装置
该装置采用不锈钢链作为刷板机构，刷链固定在特制支架并装配在刷轴，支架与轴由键固定，在电机驱动下不锈钢链做离心运动以达到除去阳极泥的效果。
1.5 控制装置
（1）吊架升降及刷子启停采用三个倍加福接近开关，分别设置下限位、中间限位、上限位。
下限位：24VDC，接常开点，作为提升电机反转停止（吊架向下）继电器的输入点，作为阳极小车前进后退功率继电器的输入点；当下限位激活，吊架停止下降，延时3s，阳极小车向前移动，当下限位没有激活阳极小车无法启动。
中间限位：24VDC，接常开点，设置在吊架提起阳极板至可刷板合理位置，作为刷子驱动电机启停的输入点；当吊架提升，阳极板上沿至刷子位置中间限位激活，刷链驱动电机开始运行，进行阳极板刷板。
上限位：24VDC，接常闭点，作为电机正转停止的输入点和吊架反转启动的输入点，即吊架提升至最高位开始向下运行；作为刷链驱动电机停止的输入点。
（2）阳极小车与阳极刷板机联锁运行采用两个行程开关进行控制。
2 主要结构特点及优势
（1）采用定滑轮组，避免卷扬机钢丝绳收放过程中在卷筒轴向位移带来的诸多隐患，如钢丝绳脱歪斜、吊架脱轨，吊架摩擦力过大电机过载卷扬机的结构缺陷：电机带动展开式减速器，减速机连接卷筒（卷筒为光滑圆柱体式），提升架钢丝绳由卷筒牵引，由于整个提升装置安装于刷板机正上方，在提升过程中钢丝绳在卷筒缠绕会与提升架中心面形成夹角，吊架落至最低位时与铅垂面形成5°左右夹角，最高位时有15°左右夹角，导致提升架在升降过程中水平方向受力，造成轨道磨损严重，提升架容易脱轨，安装定滑轮组很好解决了上述问题。
（2）采用三向轴承作为吊架在轨道内受力及运动的约束装置，完美解决了阳极板吊起时左右重量不一导致的吊架不水平问题，也增大了吊架在轨道三个接触面上承受的应力，在水平方向受较大力时依然可以保持垂直方向上的运行，大大降低了摩擦力带来的影响。
（3）极板运动的平稳性，如果提升速度太快，会使刷出来的板局部未刷完全，那样对锌冶炼中电积锌会有影响，提升太快，力量较大，会对极板造成损坏。
（4）刷轮材质的好坏，刷轮材质即要耐腐蚀有不能太硬，但也不能太软，太硬容易划伤极板，造成极板消耗大，太软会使极板上的杂物不能刷干净。
3 结束语
在阳极板自动刷板机实际投入生产以后，使得阳极板上的的阳极泥及钙镁合金的结晶得到有效处理，降低了阳极板消耗率以及直流电耗，下一步将优化该设备的自动化控制系统，做到与车间设备的整体联动控制。
参考文献
[1]巩云鹏，田万禄，等主编.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社，2000.
[2]孙志礼，冷兴聚，魏严刚，等主编.机械设计.沈阳：东北大学出版社，2000.
[3]刘鸿文，主编.材料力学.北京：高等教育出版社，1991.
[4]哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学.北京：高等教育出版社，1997.
收稿日期：2018-9-5
作者简介：牛永德（1990-），大学本科，从事机电专业工作。
关键词：大极板；刷板；阳极泥
中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0282-02
引 言
湿法锌冶炼自20世纪初投入生产以来，其技术不断发展改进，在锌电积工序当中，阴阳极板的管理成为能耗控制和析出锌指标提高的关键，尤其3.2m2铅银合金阳极板的处理，是锌电积过程中的重点和难点。目前国内采用3.2m2大阳极板的湿法锌冶炼企业因阳极泥、钙镁结晶难以处理导致的电积过程中烧板锌片析出质量不佳、锌锭铅超标品级率低、阳极板消耗快以及直流单耗居高不下成为该行业生产技术上的突出问题，阳极板自动刷板机的应用，成功解决了大极板阳极泥、钙镁结晶难以处理的问题。
1 设备系统组成
阳极板自动刷板机是由PLC控制的成套设备，该装置主要有成套PLC控制柜、变频器、带减速器电机、滑轮组、牽引钢丝绳、阳极吊架、刷链轴及刷链、刷链电机、接近开关和行程开关组成。
1.1 驱动装置
（1）提升驱动装置：JM2慢速卷扬机
提升驱动选型：3.2m2铅银阳极板重量约为220kg，刷板机吊架及竖直方向牵引钢丝绳重量小于50kg，加上刷板时所受垂直方向离心力作用，竖直方向所受最大拉力不超过5kN；提升速度宜在7～10m/min比较合适，考虑提升时额外受力及安全可靠性选用JM2型慢速卷扬机。
（2）刷链驱动装置：四级电动机驱动
因刷链需较高的转速驱动才能有较好的板面清理效果，因此刷轴可直接用联轴器与四级电机（电机转速1400r/min）联接，电机按转速方向竖直向下接线。
1.2 牵引装置：采用滑轮组牵引钢丝绳
测量吊架铅垂面中心线，找出最上方吊架水平方向零受力中心点。制作两个定滑轮，一个依照吊架水平方向（南北向）零受力中心点为基准焊接在设备顶部，作为钢丝绳由水平方向牵引吊架升降的支撑点，一个等高度安装在特制支架顶部，作为钢丝绳由驱动卷筒向顶部的支撑点制作800mm高钢结构平台，平台由地脚螺栓固定，将制动卷扬机固定在800mm高平台，钢丝绳经过两组定滑轮牵引提升架，从而解决吊架在提升过程中水平方向受力造成设备运行异常的问题。
1.3 提升装置：钢制提升吊架，采用055～70.2Z复合轴承
（三向轴承）与80#槽钢配合作为吊架升降的从动约束装置因刷板时随着结晶和阳极泥的厚度不同提高水平方面约束力、减小竖直方向摩擦力。
1.4 刷板装置
该装置采用不锈钢链作为刷板机构，刷链固定在特制支架并装配在刷轴，支架与轴由键固定，在电机驱动下不锈钢链做离心运动以达到除去阳极泥的效果。
1.5 控制装置
（1）吊架升降及刷子启停采用三个倍加福接近开关，分别设置下限位、中间限位、上限位。
下限位：24VDC，接常开点，作为提升电机反转停止（吊架向下）继电器的输入点，作为阳极小车前进后退功率继电器的输入点；当下限位激活，吊架停止下降，延时3s，阳极小车向前移动，当下限位没有激活阳极小车无法启动。
中间限位：24VDC，接常开点，设置在吊架提起阳极板至可刷板合理位置，作为刷子驱动电机启停的输入点；当吊架提升，阳极板上沿至刷子位置中间限位激活，刷链驱动电机开始运行，进行阳极板刷板。
上限位：24VDC，接常闭点，作为电机正转停止的输入点和吊架反转启动的输入点，即吊架提升至最高位开始向下运行；作为刷链驱动电机停止的输入点。
（2）阳极小车与阳极刷板机联锁运行采用两个行程开关进行控制。
2 主要结构特点及优势
（1）采用定滑轮组，避免卷扬机钢丝绳收放过程中在卷筒轴向位移带来的诸多隐患，如钢丝绳脱歪斜、吊架脱轨，吊架摩擦力过大电机过载卷扬机的结构缺陷：电机带动展开式减速器，减速机连接卷筒（卷筒为光滑圆柱体式），提升架钢丝绳由卷筒牵引，由于整个提升装置安装于刷板机正上方，在提升过程中钢丝绳在卷筒缠绕会与提升架中心面形成夹角，吊架落至最低位时与铅垂面形成5°左右夹角，最高位时有15°左右夹角，导致提升架在升降过程中水平方向受力，造成轨道磨损严重，提升架容易脱轨，安装定滑轮组很好解决了上述问题。
（2）采用三向轴承作为吊架在轨道内受力及运动的约束装置，完美解决了阳极板吊起时左右重量不一导致的吊架不水平问题，也增大了吊架在轨道三个接触面上承受的应力，在水平方向受较大力时依然可以保持垂直方向上的运行，大大降低了摩擦力带来的影响。
（3）极板运动的平稳性，如果提升速度太快，会使刷出来的板局部未刷完全，那样对锌冶炼中电积锌会有影响，提升太快，力量较大，会对极板造成损坏。
（4）刷轮材质的好坏，刷轮材质即要耐腐蚀有不能太硬，但也不能太软，太硬容易划伤极板，造成极板消耗大，太软会使极板上的杂物不能刷干净。
3 结束语
在阳极板自动刷板机实际投入生产以后，使得阳极板上的的阳极泥及钙镁合金的结晶得到有效处理，降低了阳极板消耗率以及直流电耗，下一步将优化该设备的自动化控制系统，做到与车间设备的整体联动控制。
参考文献
[1]巩云鹏，田万禄，等主编.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社，2000.
[2]孙志礼，冷兴聚，魏严刚，等主编.机械设计.沈阳：东北大学出版社，2000.
[3]刘鸿文，主编.材料力学.北京：高等教育出版社，1991.
[4]哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学.北京：高等教育出版社，1997.
收稿日期：2018-9-5
作者简介：牛永德（1990-），大学本科，从事机电专业工作。