CN103286299B - 一种氮封精定量式铸焊机 - Google Patents
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Abstract
一种氮封精定量式铸焊机，包括熔铅炉和熔铅精定量机构，所述的熔铅炉炉盖一侧插接导气管与氮气源相通，炉盖另一侧插接回气管，炉体斜上方焊接进自动进料导向管，导向管的对面接入负压管吸收铅渣，炉体下部装有出铅管；所述的熔铅精定量机构出铅管与耐高温电磁阀、过渡接管、精定量筒、耐高温电磁阀依次联通，高温电磁阀分别通过继电器控制工作。由于采用氮气密封自动进料与精定量铸焊，减少了铅的氧化物的产生，在铅蓄电池行业环保治理方面具有巨大的社会和经济效益，在节约资源方面产生了积极效果。
Description
技术领域
本发明属铅蓄电池制造的铸焊技术领域，具体涉及一种氮封精定量式铸焊机。
背景技术
铅蓄电池是一种以铅及铅基合金为主要原料的产品，而目前其产品的生产，均采用熔铅炉将铅加温熔化后进行铸造或铸焊。现有熔铅炉多为开口式熔铅炉，熔铅炉炉口直接与大气相通。工作时，必然发生氧化反应而产生2～3％的氧化铅渣，而且炉内温度加热到≥450℃(一般在450℃～530℃范围内)时，往往会叠加开始产生铅烟，并会随着温度升高而加剧。不仅造成严重的且很难治理的环境污染，而且危害人体健康，并造成资源和能源浪费。所以，如何减少铅及铅基合金蓄电池生产过程的氧化物的产生即固态废料氧化铅、气体废料铅烟，是铅蓄电池行业环保治理和节约资源的重大课题。
众所周知，氮封是一种常用的防氧化技术，但用在铅蓄电池制造的极板群铸焊用熔铅炉的工艺条件下还必须解决许多相关联的技术难题。其一：氮封后，要实现工况动态过程添加铅时不带入氧气；其二：铅在投料前的加工及贮存过程，其表面总会有微量的铅的氧化物、碳酸铅、油污等存在，加入熔铅炉后，必将形成少量的铅渣，随着炉内熔铅时间的积累，铅渣会渐渐增多，漂浮在表面，但堆积过多时在焊接过程中随着铅液的流动而进入铸焊件，以致影响铸焊质量，故也必须及时清理出铅渣，这个过程也不允许有氧气进入炉内。敞口式熔铅炉出渣一般采用人工捞渣，但在氮封的情况下显然是不允许的；并且传统铅蓄电池行业一般用的铅材都铸成“铅锭”使用，重约50kg，其形状和重量加入这种氮封式熔铅炉很困难。
目前，铅蓄电池极板群铸焊，由于对液态铅计量精度很难准确控制，导致极板群铸焊后其厚度、平整度、连接处不符合要求，废品率高，物耗能耗高。另外，铅蓄电池极板群铸焊又是一种特殊的“铸造”和“焊接”过程，铸件没有浇口、冒口，只有一个铸焊底模模腔，铸成后即成为铅蓄电池的一个零部件，通过铸焊底模模腔将所有极板群连接在一起，故对每次铸焊注铅量的误差要求较高，一般约±1.5％，例如100g铸焊件，允许重量范围是98.5～101.5g，而3g熔铅液体积仅为0.26cm3，出熔铅液的频率约2～3分钟/次，不言而喻，如此高频次精控出液态铅量更是一个技术难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种以氮气密封自动送料、自动出渣，铸焊铅及铅基合金蓄电池极板群时精确定量注铅量的一种氮封精定量式铸焊机。
一种氮封精定量式铸焊机，包括熔铅炉，其特征在于所述的熔铅炉炉体与炉盖之间用耐高温密封圈密封，炉盖一侧插接导气管与氮气源相通，炉盖另一侧插接回气管与外部旋风除尘器出口相通，炉体上方焊接进料导向管，进料导向管的对面接入负压管与旋风除尘器进气口相通，炉体下部装有出铅管，熔铅液面与炉盖下部组成氮封气相空间，熔铅电阻丝固定在熔铅炉的下部。
所述的炉盖中部插入一个立轴，下联排渣叶轮，熔铅液面的边缘设有集渣区，排渣叶轮旋转产生离心力使铅渣涌向炉体边形成粉状铅渣堆，启动负压管负压吸出铅渣。
所述的进料导向管斜向插入炉内，中间空心部分为棒料的进口，棒料与进料导向管之间用反唇式密封圈和密封圈密封，棒料制成圆柱形线盘料，棒料从进料导向管插入不断自动进入熔铅炉内。
所述的棒料为圆柱形或矩形，制作成线盘状，进料导向管、反唇式密封圈、密封圈的形状与棒料的进行形状配合。
所述的炉内浮渣通过负压管负压吸出，经旋风除尘器进行固体与纯氮气体分离，气体从出口经回气管流回炉内，形成一个密闭式气固分离循环体系。
一种氮封精定量式铸焊机，包括熔铅精定量机构，其特征在于所述的熔铅精定量机构进铅管与熔铅炉的出铅管接通，出铅管与第一个耐高温电磁阀、过渡接管、精定量筒、第二个耐高温电磁阀依次联通，耐高温电磁阀分别通过继电器控制工作。
所述的熔铅精定量机构在过渡接管上开有筒内空气导气槽，精定量筒为管状，两个耐高温电磁阀配合动作，第一个耐高温电磁阀打开，熔铅液流入管状精定量筒，管状精定量筒的熔铅液面达到要求产生触碰信号通过信号传感器传递给第一个继电器控制第一个耐高温电磁阀关闭，第二个继电器获取第一个耐高温电磁阀的关闭信号后控制打开第二个耐高温电磁阀，从管状精定量筒流出已定量的熔铅液，空气从导气槽流出，当熔铅液流尽，第二个继电器通过信号传感器获取了电信号关闭第二个耐高温电磁阀，同时第一个继电器获取下一个电信号再次打开第一个耐高温电磁阀进行下一个工作流程。
本发明具有以下优点：
1、由于本发明在焊接铅及铅基合金蓄电池极板群时使用的熔铅炉，采用氮气密封自动进料，添加原料实现动态熔铅工况过程不带入氧气，减少了铅的氧化物(固体废料：氧化铅、气体废料：铅烟)的产生，在铅蓄电池行业环保治理方面具有巨大的社会和经济效益，在节约资源方面产生了积极效果；
2、由于在清除炉内随着熔铅时间的积累而形成的铅渣时，在氮气密封的炉内进行自动出渣，这个过程也减少了铅的氧化物(固体废料：氧化铅、气体废料：铅烟)的产生。
3、本发明精定量是通过管状定量筒，先依生产铅蓄电池具体规格型号的极板群铸焊件所需铅基合金重量，其形状、体积已由铸焊底模模腔固定，精确计算筒体内的容积，然后将筒体内的容积乘以熔铅液的密度，从而得到铸焊件需要铅液的精确重量，具有简单、易操作、节省材料等优点。
附图说明
图1是生产铅蓄电池的流程图；
图2是本发明氮封熔铅炉的剖视图；
图3是本发明的熔铅精定量机构示意图；
图4是铸焊底模模腔示意图；
图5是铅蓄电池半成品示意图。
具体实施例
本发明以熔铅炉氮气密封自动送料、出渣与精定量铸焊技术方案为核心支撑点，形成一种新型铸焊机。其结构如图2所示：熔铅炉的主体由炉体16与炉盖23组成，炉体16与炉盖23之间用耐高温密封圈24密封，炉盖23中部插入立轴27，炉盖23与立轴27两者结合处密封处理，立轴27下联排渣叶轮15，炉盖23左部插接导气管26与氮气源相联，炉盖23右部插接回气管20与外部旋风除尘器出口相联。炉体16左斜上方焊接进料导向管12，中间空心部分为棒料11进口，炉体右侧设有一集渣区17，右上方接入负压管19与旋风除尘器进气口相联，炉体下部装有出铅管22与熔铅精定量机构的入口进铅管28相联，炉内熔铅液面37控制在能浸没一半排渣叶轮15为佳，它与炉底组成熔铅液区21，熔铅液面37与炉盖23下部组成氮封气相空间25，熔铅电阻丝38采用内挂式固定在熔铅炉内的下部，加热管部份平行排列在离底部8-10cm处。
本发明的加料技术方案将铅原料制成圆柱形线盘棒料11，如图2所示，圆柱形线盘棒料11从进料导向筒12插入熔铅炉内，圆柱形线盘棒料11与进料导向管12之间用反唇式密封圈13和O型密封圈14密封，以阻隔空气进入炉内，圆柱形线盘棒料11用步进电机按耗铅速率不断送入熔铅炉内，保持炉内熔铅液区21的液面高度基本不变。
氮封技术过程是往熔铅炉的炉膛内充盈工作氮气以前，利用负压空机将炉内气体抽出，而后充入99.99％的纯氮，在熔铅炉加热升温使固态铅熔化为液态铅形成熔铅液并保持一定工况的高温，一般为450～520℃范围，最高不超过600℃，在熔铅全过程中保持炉内的气相空间被99.99％纯氮占据，氮气压保持高于大气压0.02～0.03Mpa的气压，由于氮气是一种稳定的惰性气体，使得熔铅炉内的铅或熔铅液的固/气或液/气界面始终处于惰性气体氮气的保护中。
出渣技术方案如图2所示，当粉状氧化渣积累到一定程度，开动排渣叶轮15，旋转产生离心力使铅渣涌向炉体边缘，在边缘外侧，设计一个集渣区17，炉内浮渣在较短时间内全部集停在集渣区17形成粉状铅渣堆18，启动负压管19负压吸风，使带有粉状铅渣的气流流入旋风除尘器入口，旋风除尘器为市场上通用性环保设备，带粉尘气流经过旋风除尘器使固体与气体(气体也为纯氮气)分离后，气体从出口经回气管20流回炉内，形成一个密闭式气固分离循环体系，达到了既能出铅渣又无空气进入的目的，保持了炉内气相体系为纯氮的氛围。
熔铅精定量机构技术方案：鉴于铅蓄电池极板群铸焊没有浇口和冒口来调节铸件的注铅量，本发明熔铅精定量机构如图3所示，用螺纹进铅管28与图2直通熔铅炉底部的出铅管22联通，下端接耐高温电磁阀29的入口，在耐高温电磁阀29的出口依次与过渡接管30、管状定量筒31相接，在过渡接管30上端斜上方开一导气槽34，管状定量筒31的内腔容积按焊接工艺要求设计出其长度，管状定量筒31下端接另一耐高温电磁阀32入口，该阀出口接注铅管33，这就是熔铅液的终端出口。
本熔铅精定量机构是这样工作的：如图3所示熔铅液经过渡接管30流入管状定量筒31内，当管状精定量筒31的熔铅液面不断升高产生触碰信号通过信号传感器35传递给继电器39控制耐高温电磁阀29关闭时，延时2～3秒，继电器40获取耐高温电磁阀29的关闭信号后控制打开另一个耐高温电磁阀32，从注铅管33流出已定量的熔铅液，空气从导气槽34流出，当熔铅液流尽，继电器40通过信号传感器36获取了电信号关闭耐高温电磁阀32，延时2～3秒，同时继电器39获取下一个电信号再次打开耐高温电磁阀29进行下一个工作流程。筒内空气从导气槽34排出，导气槽34只有0.4～0.5毫米，加上熔铅在筒内停留仅2～3秒钟，产生的氧化极微，可忽略不考虑，另外定量筒每班进行校准时需要进行清理，保证熔铅精定量机构的准确性。
本熔铅精定量机构是通过图3管状定量筒31来实施的，在加工管状定量筒31时，先依据生产铅蓄电池具体规格型号的极板群铸焊件所需熔铅液的重量，其形状、体积已由铸焊底模模腔固定，精确计算筒体内的容积，然后将筒体内的容积乘以熔铅液的密度，从而得到铸焊件所需熔铅液的精确重量。例如，某铅蓄电池极板群组铸焊件需要重70g的熔铅液，在设计图3中管状定量筒31时，采用园柱形筒体，假设筒体内径为8毫米，则依70g的体积可求出管状筒体的长度。实例证明，采取此办法加工的管状定量筒31，连续放出的熔铅液冷凝后的重量均在69～71g之间。
使用本发明生产铅及铅基合金蓄电池过程如下：
利用现有铸焊炉如图1所示，由一个前置区1、极板群装载区2、焊前处理区3、铸焊机4、极板群卸载入槽5等四个工位区所组成。首先，配组包板好的极板群置入专用夹具6，在前置区1有序排列，经过传送带7送至极板群装载区2，用机械手将极板群从专用夹具6装入铸焊夹具8，完成极板群装载工艺过程，而后传送至焊前处理区3，对极板群的极耳进行整形、切耳、刷耳、沾助焊剂，完成焊前处理工艺过程，接着再传送至铸焊机4。首先，用精定量铸焊(见图3)从熔铅炉(见图2)中放出工艺定量熔铅液流入铸焊底模9(见图4)的铸焊底模型腔内，再将铸焊夹具8用机械手对准定位与铸焊底模9合模，待铸焊件冷却凝固成形后，再用机械手将铸焊夹具8取模，此时，已铸成了一个完整的极板群10(见图5)，铸焊机4的工艺运行完成，铸焊夹具8转至极板群卸载入槽区5，电池槽已按序排列在入槽工位，待装有极板群的铸焊夹具运至与电池槽对准定位，用机械手将极板群压入电池槽。至此，铸焊机4工艺流程完成，已入槽的极板群半成品电池即可转送下道工序。
据“中国行业咨询网”报导，全国铅蓄电池产量2012年约17500万KVAh，测算用铅约335万吨。如果铅蓄电池铅粉、铸板和铸焊的熔铅炉均实现本发明“氮封”式密闭化，年节约环保设备折旧费与运行费约1.3亿元；据行业调查，铅粉熔铅烧损率为0.5～1％，铸板、铸焊熔铅烧损率为1～3％，三项综合熔铅烧损率为1.5～4％，以最低烧损率1.5％计，即可节约铅资源约5.01万吨，价值约6.9亿元，由此可见，本发明的实施与推广是具有可观的经济效益和社会效益的项目。
Claims (4)
1.一种氮封精定量式铸焊机，包括熔铅炉，其特征在于所述的熔铅炉炉体与炉盖之间用耐高温密封圈密封，炉盖一侧插接导气管与氮气源相通，炉盖另一侧插接回气管与外部旋风除尘器出口相通，炉体上方焊接进料导向管，进料导向管的对面接入负压管与旋风除尘器进气口相通，炉体下部装有出铅管，熔铅液面与炉盖下部组成氮封气相空间，熔铅电阻丝固定在熔铅炉的下部；所述的炉盖中部插入一个立轴，下联排渣叶轮，熔铅液面的边缘设有集渣区，排渣叶轮旋转产生离心力使铅渣涌向炉体边形成粉状铅渣堆，启动负压管负压吸出铅渣；所述的进料导向管斜向插入炉内，中间空心部分为棒料的进口，棒料与进料导向管之间用反唇式密封圈和密封圈密封，棒料制成圆柱形线盘料，棒料从进料导向管插入不断自动进入熔铅炉内。
2.根据权利要求1所述的氮封精定量式铸焊机，其特征在于所述的棒料为圆柱形或矩形，制作成线盘状，进料导向管、反唇式密封圈、密封圈的形状与棒料的进行形状配合。
3.根据权利要求1或2所述的氮封精定量式铸焊机，其特征在于所述的炉内浮渣通过负压管负压吸出，经旋风除尘器进行固体与纯氮气体分离，气体从出口经回气管流回炉内，形成一个密闭式气固分离循环体系。
4.一种氮封精定量式铸焊机，包括熔铅精定量机构，其特征在于所述的熔铅精定量机构进铅管与熔铅炉的出铅管接通，出铅管与第一个耐高温电磁阀、过渡接管、精定量筒、第二个耐高温电磁阀依次联通，耐高温电磁阀分别通过继电器控制工作；所述的熔铅精定量机构在过渡接管上开有筒内空气导气槽，所述的精定量筒为管状，两个耐高温电磁阀配合动作，第一个耐高温电磁阀打开，熔铅液流入管状精定量筒，管状精定量筒的熔铅液面达到要求产生触碰信号通过信号传感器传递给第一个继电器控制第一个耐高温电磁阀关闭，第二个继电器获取第一个耐高温电磁阀的关闭信号后控制打开第二个耐高温电磁阀，从注铅管流出已定量的熔铅液，空气从导气槽流出，当熔铅液流尽，第二个继电器通过信号传感器获取了电信号关闭第二个耐高温电磁阀，同时第一个继电器获取下一个电信号再次打开第一个耐高温电磁阀进行下一个工作流程。
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