Máquina de colar en 45kg disco con molde vertical para placas anódicas de plata

Máquina de colado de placas anódicas de plata de 45 kg de grado industrial (tipo disco de molde vertical)

Parámetros técnicos y especificaciones del equipo:

- - 【 Capacidad de producción 】 60-120 piezas / hora
  - 【 Rango de peso de la placa 】 9-45 kg / pieza
  - 【 Fuente de alimentación 】 CA 380 ± 5%
  - 【 Energía Instalada 】 ~ 250kw + 30KW
  - 【 Sistema hidráulico 】 10-12MPa
  - 【 Aire comprimido 】 0.5-0.8MPa
  - 【 Presión de agua de enfriamiento externo 】 0.2-0.4MPa, temperatura de entrada del agua ≤ 35 ℃, caudal ≥ 30 t / h (diámetro de la tubería: DN65)
  - 【 Peso total 】 12t
  - 【 Requisito de espacio para equipos 】 8000mmx6500mmx3000mm

Comparative Analysis of Flat – Mold and Vertical – Mold Casting Equipment for Silver Anode Plates

Abstract

This paper focuses on the core casting process of silver anode plates and systematically compares the process characteristics, product quality, and production efficiency of flat – mold and vertical – mold casting equipment. Considering the high thermal conductivity of silver (a material property where silver has a thermal conductivity of up to 429 W/(m·K), far exceeding that of metals like copper and aluminum), the causes of quality defects in flat – mold casting are analyzed. Moreover, the advantages of the vertical – mold constant – volume process in terms of dimensional accuracy, surface quality, and automated production are explained, providing theoretical support for equipment selection and process optimization in the industry.

Introduction

Silver anode plates are the core carriers in the electrolytic refining process, and their quality directly determines the electrolysis efficiency, product purity, and production stability. Casting, as a key step in anode plate forming, shows significant differences in quality control and production efficiency between flat – mold and vertical – mold casting due to their distinct process principles. Given silver’s high thermal conductivity (with a thermal conductivity of 429 W/(m·K), much higher than that of copper and aluminum), the heat exchange during casting is extremely intense, and the cooling rate changes non – linearly, which further amplifies the sensitivity of process parameters. Therefore, a thorough comparison of the technical characteristics of these two types of equipment is of practical significance for improving the quality of anode plates and meeting the requirements of electrolytic production lines.

1. Comparison of Casting Equipment Process Principles

1.1 Flat – Mold Casting

Flat – mold casting uses an open – faced planar mold, and the casting surface has a large surface area. After the silver melt is poured in, due to silver’s high thermal conductivity, the heat exchange rate between the melt and the mold is extremely fast (the cooling rate can reach 2–3 times that of conventional metals), resulting in a very short solidification process. Slight fluctuations in process parameters (mold temperature, silver melt temperature, and casting speed) can directly affect the filling ability and solidification uniformity of the silver melt, laying hidden dangers for quality defects.

1.2 Vertical – Mold Casting

Vertical – mold casting is based on the principle of constant – volume casting, and the volume of the molten metal is precisely controlled through a closed mold. The mold structure integrates the forming design of hanging silver hooks, enabling the integrated casting of anode plates. The process has strong 密封性 (sealability), and the flow of the silver melt is more stable, effectively avoiding the impact of external interference on the solidification process.

2. Comparison of Product Quality Characteristics

2.1 Analysis of Forming Defects

(1) Typical Defects in Flat – Mold Casting

Corner Deficiency: When the mold temperature is too low, the silver melt is over – cooled, or the casting speed is slow, the filling ability of the silver melt drops sharply, and the solidification front cannot completely fill the mold cavity, resulting in the loss of the corners of the anode plate.
Thickness Unevenness: Flat – mold casting relies on manual or semi – automated control, and it is difficult to stabilize the casting flow. In addition, the anisotropic cooling shrinkage of the silver melt easily causes thickness deviations on the plate surface (which can reach more than ±0.5 mm).
Flash and Splashing: The open – type casting makes it easy for the silver melt to overflow into the mold gaps, forming flash and burrs. Moreover, the impact of the liquid flow during high – speed casting can also cause metal melt splashing, deteriorating the production environment.

(2) Quality Advantages of Vertical – Mold Casting

Molding Integrity: The constant – volume mechanism ensures that the silver melt fully fills the mold cavity, and the incidence of corner deficiency defects is reduced to less than 0.5% (while it reaches 5%–8% in flat – mold casting).
Thickness Uniformity: The constant volume makes the solidification shrinkage more uniform, and the thickness deviation of the plate surface can be controlled within ±0.1 mm, meeting the requirement of “uniform – thickness anodes” for electrolytic production lines.
Surface Cleanliness: The closed – process significantly reduces flash and burrs (with a burr height ≤0.2 mm) and splashing, reducing the subsequent grinding cost.

2.2 Dimensional Accuracy and Functionality

Flat – Mold Casting: Drilling is required for the subsequent processing of hanging silver hooks, which not only adds processes (with a drilling accuracy error of ±0.3 mm) but also easily causes stress concentration. The weight deviation of the anode plate is affected by fluctuations in the casting amount, reaching ±2% (while it is only ±0.5% in vertical – mold casting).
Vertical – Mold Casting: Hanging silver hooks are directly formed, eliminating the drilling process and avoiding processing losses. The constant – volume characteristic ensures weight accuracy, and it can be adapted to the automated weighing and detection system, improving production coordination.

3. Analysis of Production Efficiency and Cost

3.1 Automation Level

Flat – Mold Casting: It relies on manual adjustment of the casting speed and mold temperature, and the parameter consistency is poor (with a deviation of ±5% for the same batch), making it difficult to achieve continuous production.
Vertical – Mold Casting: It supports full – automated control (including temperature closed – loop and flow closed – loop) and can achieve 24 – hour continuous production, improving the process stability by more than 60%.

3.2 Comprehensive Cost Comparison

Cost Dimension	Flat – Mold Casting	Vertical – Mold Casting
Equipment Investment	Low initial investment (simple mold structure)	High initial investment (complex constant – volume system)
Rejection Rate	8%–12% (caused by defects)	＜3% (stable quality)
Process Cost	Includes drilling and grinding processes	Integrated forming, no additional processes
Labor Cost	Requires 3–4 workers per shift	1–2 workers per shift (automated)

Although the initial equipment investment in vertical – mold casting is high, due to reduced rejection rates, simplified processes, and reduced labor, the long – term operating cost is 20%–30% lower than that of flat – mold casting, demonstrating a significant scale effect.

4. Conclusion

Vertical – mold casting, with its constant – volume process, integrated forming, and automation advantages, significantly outperforms flat – mold casting in terms of the quality of silver anode plates (thickness uniformity, surface integrity, and weight accuracy) and production efficiency. The high thermal conductivity of silver amplifies the parameter sensitivity of flat – mold casting, making its quality control extremely difficult. The industry should give priority to promoting vertical – mold equipment. Meanwhile, further research should be carried out in directions such as optimization of the temperature field and improvement of mold service life for constant – volume casting, so as to further tap the process potential and help the silver electrolytic refining industry upgrade towards “high precision, low cost, and intelligence.”

Análisis Comparativo de Equipos de Colada de Placas de Ánodo de Plata con Molde Plano y Molde Vertical

Resumen

Este artículo se centra en el proceso nuclear de colada de placas de ánodo de plata y compara sistemáticamente las características del proceso, la calidad del producto y la eficiencia de producción de los equipos de colada con molde plano y molde vertical. Considerando la alta conductividad térmica de la plata (una propiedad del material en la que la plata tiene una conductividad térmica de hasta 429 W/(m·K), que supera con creces a la de metales como el cobre y el aluminio), se analizan las causas de los defectos de calidad en la colada con molde plano. Además, se explican las ventajas del proceso de volumen constante con molde vertical en términos de precisión dimensional, calidad de superficie y producción automatizada, lo que proporciona soporte teórico para la selección de equipos y la optimización del proceso en la industria.

Introducción

Las placas de ánodo de plata son los soportes centrales en el proceso de refinado electrolítico, y su calidad determina directamente la eficiencia de electrólisis, la pureza del producto y la estabilidad de producción. La colada, como un paso clave en la formación de las placas de ánodo, muestra diferencias significativas en el control de calidad y la eficiencia de producción entre la colada con molde plano y la colada con molde vertical debido a sus principios de proceso distintos. Dada la alta conductividad térmica de la plata (con una conductividad térmica de 429 W/(m·K), mucho más alta que la del cobre y el aluminio), el intercambio de calor durante la colada es extremadamente intenso y la tasa de enfriamiento cambia no linealmente, lo que amplifica aún más la sensibilidad de los parámetros del proceso. Por lo tanto, un comparativo detallado de las características técnicas de estos dos tipos de equipos tiene un significado práctico para mejorar la calidad de las placas de ánodo y satisfacer los requisitos de las líneas de producción electrolítica.

Comparación de los Principios del Proceso de los Equipos de Colada

1.1 Colada con Molde Plano

La colada con molde plano utiliza un molde plano de cara abierta y la superficie de colada tiene una gran superficie. Después de que se vierte el fundido de plata, debido a la alta conductividad térmica de la plata, la tasa de intercambio de calor entre el fundido y el molde es extremadamente alta (la tasa de enfriamiento puede alcanzar 2 - 3 veces la de los metales convencionales), lo que resulta en un proceso de solidificación muy corto. Ligeras fluctuaciones en los parámetros del proceso (temperatura del molde, temperatura del fundido de plata y velocidad de colada) pueden afectar directamente la capacidad de llenado y la uniformidad de solidificación del fundido de plata, creando riesgos latentes para los defectos de calidad.

1.2 Colada con Molde Vertical

La colada con molde vertical se basa en el principio de colada de volumen constante y el volumen del metal fundido se controla con precisión a través de un molde cerrado. La estructura del molde integra el diseño de formación de ganchos de plata colgantes, lo que permite la colada integrada de las placas de ánodo. El proceso tiene una alta hermeticidad (capacidad de sellado) y el flujo del fundido de plata es más estable, evitando efectivamente el impacto de la interferencia externa en el proceso de solidificación.

Comparación de las Características de Calidad del Producto

2.1 Análisis de los Defectos de Formación

(1) Defectos Típicos en la Colada con Molde Plano

Deficiencia en las Esquinas: Cuando la temperatura del molde es demasiado baja, el fundido de plata se enfría demasiado o la velocidad de colada es lenta, la capacidad de llenado del fundido de plata disminuye abruptamente y el frente de solidificación no puede llenar completamente la cavidad del molde, lo que resulta en la pérdida de las esquinas de la placa de ánodo.
Desigualdad de Grosor: La colada con molde plano depende del control manual o semi - automatizado y es difícil estabilizar el flujo de colada. Además, la contracción anisotrópica de enfriamiento del fundido de plata causa fácilmente desviaciones de grosor en la superficie de la placa (que pueden alcanzar más de ±0,5 mm).
Rebaba y Salpicadura: La colada de tipo abierto hace que sea fácil que el fundido de plata se derrame en los espacios del molde, formando rebabas y vellones. Además, el impacto del flujo líquido durante la colada a alta velocidad también puede causar salpicadura del metal fundido, empeorando el entorno de producción.

(2) Ventajas de Calidad en la Colada con Molde Vertical

Integridad de Formado: El mecanismo de volumen constante asegura que el fundido de plata llene completamente la cavidad del molde y la incidencia de defectos de deficiencia en las esquinas se reduce a menos del 0,5% (mientras que en la colada con molde plano alcanza el 5% - 8%).
Uniformidad de Grosor: El volumen constante hace que la contracción de solidificación sea más uniforme y la desviación de grosor de la superficie de la placa se puede controlar dentro de ±0,1 mm, lo que satisface el requisito de “ánodos de grosor uniforme” para las líneas de producción electrolítica.
Limpieza de Superficie: El proceso cerrado reduce significativamente las rebabas y vellones (con una altura de vellón ≤0,2 mm) y la salpicadura, reduciendo el costo de pulido posterior.

2.2 Precisión Dimensional y Funcionalidad

Colada con Molde Plano: Es necesario perforar para el procesamiento posterior de los ganchos de plata colgantes, lo que no solo agrega procesos (con un error de precisión de perforación de ±0,3 mm) sino que también causa fácilmente concentración de tensiones. La desviación de peso de la placa de ánodo se ve afectada por las fluctuaciones en la cantidad de colada, alcanzando ±2% (mientras que en la colada con molde vertical es solo ±0,5%).

Colada con Molde Vertical: Los ganchos de plata colgantes se forman directamente, eliminando el proceso de perforación y evitando pérdidas en el procesamiento. La característica de volumen constante asegura la precisión de peso y se puede adaptar al sistema automatizado de pesado y detección, mejorando la coordinación de producción.

Análisis de la Eficiencia y Costos de Producción

3.1 Nivel de Automatización

Colada con Molde Plano: Depende del ajuste manual de la velocidad de colada y la temperatura del molde, y la consistencia de los parámetros es pobre (con una desviación de ±5% para la misma lote), lo que hace difícil alcanzar la producción continua.

Colada con Molde Vertical: Apoya el control completamente automatizado (incluyendo control cerrado de temperatura y control cerrado de flujo) y puede alcanzar una producción continua de 24 horas, mejorando la estabilidad del proceso en más del 60%.

3.2 Comparación de Costos Integrales

Dimensión de Costo	Colada con Molde Plano	Colada con Molde Vertical
Inversión en Equipo	Inversión inicial baja (estructura de molde simple)	Inversión inicial alta (sistema de volumen constante complejo)
Tasa de Rechazo	8% - 12% (causado por defectos)	＜3% (calidad estable)
Costo de Proceso	Incluye procesos de perforación y pulido	Formado integrado, sin procesos adicionales
Costo Laboral	Requiere 3 - 4 trabajadores por turno	1 - 2 trabajadores por turno (automático)

Aunque la inversión inicial en equipo de la colada con molde vertical es alta, debido a la reducción de la tasa de rechazo, la simplificación de los procesos y la reducción de mano de obra, el costo de operación a largo plazo es 20% - 30% menor que el de la colada con molde plano, lo que demuestra un efecto de escala significativo.

Conclusión

La colada con molde vertical, con su proceso de volumen constante, formado integrado y ventajas de automatización, supera significativamente a la colada con molde plano en términos de la calidad de las placas de ánodo de plata (uniformidad de grosor, integridad de superficie y precisión de peso) y la eficiencia de producción. La alta conductividad térmica de la plata amplifica la sensibilidad de los parámetros de la colada con molde plano, lo que hace que su control de calidad sea extremadamente difícil. La industria debe dar prioridad a la promoción de equipos con molde vertical. Al mismo tiempo, se deben realizar más investigaciones en direcciones como la optimización del campo de temperatura y la mejora de la vida útil del molde para la colada de volumen constante, de modo que se pueda aprovechar aún más el potencial del proceso y ayudar a la industria de refinado electrolítico de plata a actualizarse hacia “alta precisión, bajo costo e inteligencia”.

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