CN101696479A - 一种铅钙合金的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铅钙合金的生产方法，所述方法包括以下步骤：(1)将铅熔化；(2)在一定温度下，向铅熔液中直接加入金属钙，搅拌至所加物料完全熔化；(3)继续搅拌。另外，可在第(1)步和第(2)步之间，进行捞渣操作并在一定的温度下，添加适量的保护剂；在第(3)步之后可进行浇铸铸型。该方法工序短，能够适应于生产所有成分的铅钙合金。

Description

一种铅钙合金的生产方法

技术领域

本发明涉及一种金属合金的生产方法，更具体地涉及一种铅钙合金的生产方法。

背景技术

用于铅酸蓄电池板栅材料的铅钙合金常需要含有钙铝锡的四元铅基合金。传统的生产铅钙合金的方法是两步冶炼法，即：首先将钙和一部分铅混合熔炼，制成所谓铅钙中间合金，再将该中间合金与其余的铅及其他成分一起进行第二次熔炼，制得成品。这种方法存在如下缺陷：(1)工艺流程过长，分铅钙中间合金制备和成品铅钙合金制备两道工序；(2)金属的损失大，合金元素钙与铝均存在两次烧损；(3)铅钙中间合金成分不稳定，尤其对于铝含量高的合金，铝分布不均，样品的化验结果难以真实反映铅钙中间合金的铝含量从而容易导致成品铅钙合金铝含量不合格，铅钙合金一次合格率较低，生产成本高。

发明内容

为克服现有技术中所存在的工序长、不适于生产低铝含量铅钙合金的缺陷，本发明提供了一种铅钙合金的生产方法。该方法工序短，能够适应于生产所有成分的铅钙合金。

本发明的方法包括以下步骤：a.将铅熔化，在搅拌状态下加入钙保护剂；b.在550℃～650℃的温度并在搅拌状态下向铅熔液中直接加入金属钙和其余成分例如锡，搅拌至完全熔化所加物料，其中所述金属钙是钙屑、钙块或颗粒的形式；c.继续搅拌20～30分钟。

在一种优选方式中，投入所述钙保护剂的温度为580～640℃。

在一种优选方式中，所述该保护剂为铝粉。

在一种优选方式中，金属钙为钙块。

在一种优选方式中，在熔炼之后的浇铸工序包括以下操作：1)将铅合金液输入到一保温桶(2)内；2)通过保温桶底部的放铅口(6)将铅合金放到浇铸装置(4)的铅合金液接收部；3)浇铸装置(4)将铅合金液浇铸到模具(5)内。作为进一步的优选，在浇铸过程中，所述浇铸装置的合金液接收部以放铅口为轴心作半圆周运动。

本发明利用单一的金属钙替代通过铅钙中间合金生产成品铅钙合金，取得了如下优点：(1)缩短了铅钙生产工序，无需配制中间合金便直接制得成品铅钙合金，配料程序简单；(2)可适于所有铅钙合金的生产，特别是低铝铅钙合金的生产。

在本发明的优选方式中，以钙块的形式加入钙，不采用钟罩集中的加入方式，其操作简便，通过控制工艺条件能够获得较高的钙的利用率(92％以上)，更加降低了钙的损失；(4)能够获得稳定的铝的利用率，从而提高了铅钙合金的一次合格率，一次合格率可达99％以上。

附图说明

图1示出用于本发明的一种浇铸装置；

图2是现有技术与根据本发明的铅钙合金生产方法的实例比较图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种既能缩短工序、适于所有铅钙合金生产，又能获得较高的钙的利用率、稳定化学成分的铅钙合金。

本发明的一个特点在于，不是采用两步熔炼法向铅中加入钙屑，而是在搅拌状态下直接将钙加入铅液中。

根据本发明的方法，首先将铅熔化，然后在保护剂的存在下和搅拌状态下将钙金属加到铅熔浆中，继续在搅拌下熔炼适宜的时间。

在本发明中，保护剂是用于保护所加入的钙不至于在熔炼过程被大量氧化而影响最终产品的品质。该钙保护剂通常为铝。在保护剂的成分不影响合金产品的预期性能的前提下，保护剂也可以是含铝物质，即包含除铝之外的其他元素。

在本发明中，保护剂是在搅拌状态下加入到铅熔浆中，加入的温度通常不高于加入钙成分时或之后的熔炼温度。有利地，可以在不高于640℃的温度下加入保护剂。例如，可以在580～640℃的温度加入并搅拌，例如在590℃、600℃、610℃。保护剂通常以粉末态加入，使其可以在较短时间内熔化。在搅拌状态下，大部分熔化的铝漂浮在铅熔浆的表面，形成一层保护膜，以阻断空气进入熔浆中。

在本发明中，可以在550℃～650℃、优选在610℃～650℃温度下加入钙。温度过高，会造成合金元素的损耗增加；温度过低，则钙块不能在熔炼液中有效熔化。另外，搅拌时间也要适当控制，在加入钙块和其他成分例如锡之后，搅拌时间不能过长，以使所加入的金属完全合金化为宜。若搅拌时间过长，将使其中的合金元素钙、铝过度损耗；搅拌时间过短则使合金容易产生偏析，合金成分不均一。适宜的操作是待所有物料加完之后，再搅拌20分钟～30分钟，以此获得所需成分稳定的铅钙合金。

本发明中使用的钙金属可以是钙块、钙屑、钙粉或钙粒的形式。作为优选，可以以钙块的形式加入金属钙，在使用钙块的情况下，其加入温度可以稍高些，例如在610℃以上。钙块是指呈块状的金属钙。相较于钙屑、钙粒，采用钙块具有这样的优势：不需要钟罩，可直接加入，操作方便简单，钙利用率稳定。

用于本发明中的钙的量可以根据产品的需要加以调节。通常根据铅钙合金中的钙量计算所需要的钙块的量。

在本发明中，作为优选方式，可以对钙块加以选择。本发明优选使用常规的电解法生产的钙块作为原料，这是因为电解法生产的钙块较还原法生产的钙块杂质含量低。

通常，在铅熔化之后，可以进行一个捞渣的操作，用来防止合金元素的氧化。

在完成熔炼操作之后，即可进行浇铸。该浇铸可以按传统方法进行。传统的方法是在熔炼锅的底部开一个孔，并安装调节塞杆装置。

作为本发明的进一步优选，借助图1所示的装置进行浇铸。参见图1，在熔炼铸型锅上安装一台可调整控制流量的输铅泵，输铅泵打出的铅合金液通过输铅管1进入保温桶2内。保温桶2安装在熔炼炉旁边，保温桶底部开一个适当的放铅孔6，放铅孔上安装调节塞杆装置3。浇铸装置(合金浇铸溜子)4安装在保温桶2下面的放铅口6处，合金浇铸溜子4可以以保温桶放铅口为轴心作半圆周或者圆周移动进行浇铸作业。合金浇铸溜子4直接将铅合金液浇铸到模具5内。

上述优选方法很好地解决了铅钙合金在浇铸过程的造渣问题，大大降低了合金浇铸过程中的氧化损失，能够获得好的外观质量。

从图2可明显看出，根据本发明的方法相比于现有技术简化了步骤。

采用本发明的加料方法，通过控制工艺条件能够获得较高的钙与铝的利用率，避免了现有技术中利用钟罩加入钙屑带来的不足。在现有技术中，由于钙屑活性较高，钙屑的加入通常是采用钟罩集中方式加入，这是为了尽量减少钙的烧损；但这种操作较不方便，加之钟罩内的钙屑集中放热容易产生放炮现象，安全隐患大，钙、铝利用率不稳定，造成成品铅钙合金化学成分不稳定。

本发明的其他有益效果是：由于添加物料少，没有降温过程，另外，在投入金属钙时还能提高合金熔液的温度，从而缩短了生产时间，提高了劳动效率，适于铅钙合金的大规模生产；而在现有技术中，由于投入的铅钙中间合金量大，需要一个升温过程，导致生产时间过长，劳动效率低。

实施例1：

先将铅锭熔化至610℃，先投入铅重量0.015％的铝粉，待其熔化完再分批次加入铅重量0.1％的钙块，通过搅拌使钙块旋入铅液中，然后加入铅重量0.8％的锡，最后搅拌25分钟，浇铸温度控制在630℃，经浇铸装置浇铸成品铅钙合金。其中，钙的利用率为91.5％，铝的利用率为75％，锡的利用率为99％。

实施例2：

先将铅锭熔化至600℃，先投入铅重量0.01％的铝粉，待其熔化完再升温至620℃分批次加入铅重量0.08％的钙块，通过搅拌使钙块旋入铅液中，然后加入铅重量1％的锡，最后搅拌30分钟，浇铸温度控制在640℃，经浇铸装置浇铸成品铅钙合金。其中，钙的利用率为91％，铝的利用率为76％，锡的利用率为99％。

实施例3：

先将铅锭熔化至620℃，先投入铅重量0.015％的铝粉，待其熔化完再升温至650℃，分批次加入铅重量0.1％钙块，通过搅拌使钙块旋入铅液中，然后加入铅重量1％锡，最后搅拌25分钟，浇铸温度控制在630℃，经浇铸装置浇铸成品铅钙合金。其中，钙的利用率为91.5％，铝的利用率为74％，锡的利用率为98％。

实施例4

将1262kg铅锭装入铁锅中，加热熔化升温到600℃，在搅拌下加入金属钙屑1.65kg，搅拌12min，出炉铸锭，取样化验结果(wt％)：Ca：0.119％，Ca利用率：91％。

实施例5

将1252kg铅锭装入铁锅中，加热熔化升温到650℃，加入1.3kg保护剂(Al合金)熔化，搅拌下加入1.65kg金属钙屑，加完后继续搅拌15min，出炉铸锭，取样化验结果(wt％)：Ca：0.121％、Al：0.036％，Ca和Al的利用率分别为93％、40％。

实施例6

将1261kg铅锭装入铁锅中，加热熔化升温到580℃，加入8kg金属锡后，搅拌下加入1.8kg金属钙屑，加完后续搅拌10min，出炉铸锭，取样化验结果(wt％)：Ca：0.128％、Sn：0.6％，Ca和Sn的利用率分别为89％、95％。

实施例7

将1250kg铅锭装入铁锅中，加热熔化升温到660℃，加入1.3kg钙保护剂(铝粉)熔化后，加入12kg金属锡，压入1.8kg钙屑，继续搅拌16min出炉铸锭，取样化验结果(wt％)：Ca：0.095％、Al：0.038％、Sn：0.91％，Ca和Al、Sn的利用率分别为92％、41％、96％。

实施例8

将1231kg铅锭装入铁锅中，加热熔化升温到630℃，压入金属钙屑，继续搅拌18min出炉铸锭，取样化验结果(wt％)：Ca：0.995％，Ca的利用率为95％。

Claims (8)

1.一种铅钙合金的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将铅熔化后在搅拌状态下加入钙保护剂；

b)在550℃～650℃的温度并在搅拌状态下向铅熔液中直接加入金属钙，搅拌至所述金属钙完全熔化，其中所述金属钙是钙屑、钙块或颗粒的形式；

c)继续搅拌20～30分钟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述铅熔液中直接加入所述金属钙之后，还加入锡。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，投入所述钙保护剂的温度为580～640℃。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述钙保护剂为铝粉。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述金属钙为钙块。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)加保护剂之前，进行捞渣操作。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行以下步骤的浇铸铸型：1)将铅合金液输入到一保温桶(2)内；2)通过保温桶底部的放铅口(6)将铅合金放到浇铸装置(4)的铅合金液接收部；3)浇铸装置(4)将铅合金液浇铸到模具(5)内。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在浇铸过程中，所述浇铸装置(4)的合金液接收部以放铅口(6)为轴心作半圆周运动。

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