锌锭底部变黑问题及处理方案
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇锌锭底部变黑问题及处理方案范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：在锌锭冷却成型过程中，由于模具的底部散热很慢，高温锌水与铸铁模散热较慢的底部发生化学反应，在铸铁模底部生成一层铁锌化合物，导致脱模后的锌锭底部外观上发黑，影响产品表面质量及客户品牌价值。从三个方面对锌锭底部变黑问题进行系统研究，具有十分重要的现实意义。
关键词：锌锭 变黑 模型 因果轴
中图分类号：TG166
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）007-028-02
1 项目来源
1.1 产品简介
本项目产品为一种直线铸锭系统。国内锌锭必须经过锌阴极片经过熔炼设备如工频有芯、无芯感应电炉进行熔炼成锌液后，再通过锌液浇注装置注入到铸铁模具中，冷却，成型、脱模后，变成最终可上市交易的商品锌锭。
株洲火炬工业炉有限责任公司是央企北京矿冶研究总院控股子公司。在有色融炼领域特别是铅、锌熔炼领域在国内占有主导技术市场。现主要产品有工频有芯感应系列、蓄热式燃料炉系列、高效脱氟氯多膛炉系列、短流程还原熔炼、水雾、吹制锌粉系列、铅、锌锭自动铸锭、机器人堆码生产线等产品。
1.2 项目描述
公司生产的锌直线铸锭系统目前在客户现场发现锭脱模后，锌锭底部发黑，影响外观并导致客户产品每吨减少200元利润的问题（国内普遍存在，国际上暂无解决方案），虽然公司采用多用技术途径，但问题仍未解决。480?0℃的锌液从工频感应电炉通过定量浇铸装置缓慢注入到铸铁材料的锌锭模具中，模具在传送带上，锌液经冷却成型后从传送带上自动脱模，形成25公斤左右的成品锌锭。但在原有工艺的条件生产时，锌锭存在底部发黑的情况，从而影响产品的美观和质量。
1.3 问题研究
在锌锭冷却成型过程中，由于模具的底部散热很慢，高温锌水与铸铁模散热较慢的底部发生化学反应，在铸铁模底部生成一层铁锌化合物，导致脱模后的锌锭底部外观上发黑，影响产品表面质量及客户品牌价值。生产现场通过风冷以及适当延长传送链的长度的方式降低模具温度，但模具底部仍然很快会被氧化，导致模具更换较频繁，增加生产成本。
2 锌锭底部变黑问题的TRIZ项目背景及现状
2.1 产品类型及企业背景
本项目产品为一种直线铸锭系统。国内锌锭必须经过锌阴极片经过熔炼设备如工频有芯、无芯感应电炉进行熔炼成锌液后，再通过锌液浇注装置注入到铸铁模具中，冷却，成型、脱模后，变成最终可上市交易的商品锌锭。
株洲火炬工业炉有限责任公司是央企北京矿冶研究总院控股子公司。在有色融炼领域特别是铅、锌熔炼领域在国内占有主导技术市场。现主要产品有工频有芯感应系列、蓄热式燃料炉系列、高效脱氟氯多膛炉系列、短流程还原熔炼、水雾、吹制锌粉系列、铅、锌锭自动铸锭、机器人堆码生产线等产品。
2.2 产品现状分析
公司生产的锌直线铸锭系统目前在客户现场发现锭脱模后，锌锭底部发黑，影响外观并导致客户产品每吨减少200元利润的问题（国内普遍存在，国际上暂无解决方案），虽然公司采用多用技术途径，但问题仍未解决。
2.3 锌锭底部变黑问题的出现
在锌锭冷却成型过程中，由于模具的底部散热很慢，高温锌水与铸铁模散热较慢的底部发生化学反应，在铸铁模底部生成一层铁锌化合物，导致脱模后的锌锭底部外观上发黑，影响产品表面质量及客户品牌价值。
3 锌锭底部变黑问题的具体分析
3.1 锌锭底部变黑的组件模型
通过组件模型分析，我们描述了系统中的组件都有哪些，以及它们之间的相互关系，并得出形成铁锌化合物的二个功能因素：锌液与铸铁模具两者直接接触；模具未得到及时散热。
3.2 锌锭底部变黑的三轴分析
首先，因果轴的相关分析（图2）。根据因果轴分析,造成锌锭发黑的原因,是因为高温锌液与模具接触发生化学反应，生成铁锌化合物。为保证锌锭生产量，造成铸铁模具未得到及时散热。
其次，操作轴的相关分析（图3）。根据操作轴分析，上一操作：运动空模具空气中冷却传输到锌水注入准备位置，下一操作：锌水在模具中凝固成型，冷却、锌锭脱模。
再次，系统轴的相关分析。根据系统轴分析，找资源空气、水、材料的不同要素，然后通过系统分析找出相应的制约关系和因素。
4 阻止锌锭底部变黑的技术矛盾及方案分析
4.1 第一种技术矛盾及应对方案
(1)技术矛盾
根据因果分析,造成锌锭发黑的原因,是因为高温锌液与模具接触发生化学反应，生成铁锌化合物。为保证锌锭生产量，造成铸铁模具未得到及时散热。在设备运行的过程中，从而造成了系统的复杂性，造成了系统参数的恶化。
(2)应对方案
通过技术矛盾的因果分析，我们采用复合材料原理，对模具进行涂层处理。在模具的内腔镀上一层铜，铜的活性低于铁，阻断锌水与铁模直接发生反应。但是这个方案也存在自身的缺点：增加了铁模的成本，铜与锌水在长期作用下也会发生反应。
4.2 第二种技术矛盾及应对方案
(1)技术矛盾
(2)应对方案
通过技术矛盾的因果分析，我们采用分割原理，对模具进行一分为二。模具的底部作为一个部分，模具的四壁作为一个部分，二者可以很轻松的拆分。模具的底部随锌锭一起脱模。生产时只需多准备一批模具底部，在注入高温锌液之前将模具底部装入凹模中，即可让模具始终都是低温状态，从而使高温锌液与铁模发生的氧化反应极少，极大的延长模具使用寿命。缺点：需要增加一个人在高温锌液注入前将模具底部装入模具中，增加了劳动成本。
4.3 第三种技术矛盾及应对方案
(1)技术矛盾
通过上述技术的分析，运动物体的体积得到了改善，但是温度参数出现了恶化。
(2)应对方案
通过技术矛盾的因果分析，我们采用预先作用原理，在锌液倒入前对模具进行降温。原生产线的模具为自冷散热，现我们可对模具采用水冷散热。水冷：在生产线中加入水冷槽，将模具底部浸入水冷槽，并保证水槽内足够的水量流动，将模具的热量迅速的带走，把模具的温度控制在一个合理范围，杜绝铁锌化合物的生成。
通过技术矛盾的因果分析，我们采用预先作用原理，在锌液倒入前对模具进行降温。原生产线的模具为自冷散热，现我们可对模具采用风冷散热。风冷：生产线中模具为循环使用，在模具完成锌锭成型脱模，返回准备注入的过程中，我们可加装大功率或多数量的风机，对模具进行风冷散热，杜绝铁锌化合物的生成。
参考文献：
[1] 杨远平,严宏志.锌锭模热力行为数值模拟及时效分析[J].中南大学学报(自然科学版),2011(5).
[2] 娄立群.天津口岸锌锭出口激增[J].中国海关,1998(1).
[3] 王立源.锌锭模制造问题探讨与研究[J].铸造技术,2001(1).