CN108067595A - 一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺及专用设备 - Google Patents
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Abstract
一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺及专用设备,属于铅酸蓄电池技术领域。所述成型工艺包括:在熔铅锅中将正极铅合金加热到480‑600℃,铅合金液搅拌均匀后,熔融的铅合金液流入或泵入储铅槽,熔融的铅合金液从储铅槽的浇口进入成型器。储铅槽有溢流口,保证储铅槽内铅合金液液面恒定,溢流铅合金液返回熔铅锅。成型器有铅液缓冲槽,缓冲槽有液位超高及液位超低报警。熔融的铅合金液进入通冷却水的成型器后快速冷却成型,成型铅坯从成型器出来后立即经过循环水槽进一步冷却。使用本发明工艺方法成型的正极铅坯可获得柱状晶微观结构,减少成分偏析,轧制成铅带并制备成正极板栅后具有良好的耐腐性。
Description
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池技术领域,具体涉及一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺。使用本发明工艺方法制备的正极铅坯主要用于拉网板栅或连冲板栅的制备。
背景技术
拉网板栅和连冲板栅是目前起动型铅酸蓄电池及启停蓄电池使用的主流板栅,正极板栅的耐腐性能是影响电池高温寿命、深循环寿命的主要因素之一,正极板栅的耐腐性能与铅带的制造工艺密切相关。
专利CN 102034974 A和专利CN 102074706 A介绍了一种将合金铅在熔炉中加热融化成合金铅液,利用铸带机将合金铅液铸造成铅带,再将铅带送入冲压机进行冲压成板栅带的工艺。其中铅带直接由熔融的合金铅液铸造而成,且铸造的铅带厚度可达到1mm以下)每分钟可以生产板栅带13米以上。
本发明不同于对比专利中利用铸带机直接将合金铅液铸造成铅带的方式,使用本发明工艺铅合金液浇铸成型后得到的是6-20mm的铅坯,该铅坯需要进一步经过轧制变形以制备成0.7-1.5mm正极铅带。本发明工艺通过严格控制铸坯的成型工艺,使铅坯成型时达到规定的冷却速度,从而进一步使铅坯晶粒尺寸保持在合适的范围(晶粒尺寸不能过于细小),以增强板栅的耐腐蚀性能。
发明内容
本发明提供一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺,经该工艺方法制备的铅坯轧制后制备的板栅耐腐蚀性能得到有效提高。
本发明还提供上述铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺的专用设备。
本发明是通过如下技术方案实现的:在熔铅锅中将正极铅合金加热到480-600℃,搅拌均匀后,熔融的铅合金液通过输铅管流入或泵入储铅槽,熔融的铅合金液从储铅槽的浇口进入成型器,储铅槽有溢流口,保证储铅槽内铅合金液液面恒定,溢流铅合金液返回熔铅锅;熔融的铅合金液进入通冷冻水的成型器后快速冷却成型,成型铅坯从成型器出来后立即经过循环水槽进一步冷却。
进一步地,熔铅锅中铅合金液的温度500-560℃。合金优选Pb-Ca-Sn-Al合金,若添加难熔金属成分或有细化晶粒作用的金属成分,应适当提高合金熔化温度,保证搅拌后合金成分均匀分布。
进一步地,输铅管中的铅液过量供应,使储铅槽中始终有铅液溢流返回熔铅锅。
进一步地,所述成型器有铅液缓冲槽,缓冲槽有液位超高及液位超低报警,以防止成型器内铅液溢出或供应不足。
进一步地,熔融的铅合金液进入成型器的初始温度为450-600℃,优选450-560℃,成型器铅液缓冲槽处优选使用火焰加热,以保证铅合金液温度。
进一步地,所述熔融的铅合金液进入通冷冻水的成型器后快速冷却成型的工步中,保持足够流量的冷冻水通入成型器冷冻水夹层,对合金铅液进行冷却。成型器长度0.6-1m,成型器运动钢带运行速度2.5-5m/min,铅坯成型时间优选8-15s,成型时的温度梯度(冷却速度)优选15-50℃/s,铅坯成型时间及成型时的温度梯度通过冷却水的流量及冷冻水温度进行控制,优选的冷冻水温度优选5-15℃,冷冻水的流量根据铅坯单位时间成型体积进行调节。
本发明的成型正极铅坯的厚度为6-20mm,宽度为70-360mm。
本发明用于铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺的专用设备为:熔铅锅下端的出料口经输铅管与储铅槽上端的进料口相连通,储铅槽一侧有浇口,浇口与成型器的铅液缓冲槽对应设置,铅液缓冲槽外有加热装置,装有循环水的水槽设置在成型器出料口的下端;成形器型壁夹层有冷冻水进水口、冷冻水出水口。
本发明的成型器,包括上下两侧相对运动的运动钢带,运动钢带有可通冷冻水的型壁夹层;两侧运动钢带之间形成一使熔融的铅合金液成型通道,所述成型器在进料口设有铅液缓冲槽。
所述运动钢带的型壁夹层,其冷冻水进水口设在成型器的进料端,所述型壁夹层的冷冻水出水口设在成型器的出料端。
本发明所述铅液缓冲槽外设有加热装置,铅液缓冲槽有液位超高及液位超低报警的液位感应器。本发明所述成型器长度0.6-1m,成型器运动钢带运行速度2.5-5m/min,
本发明的有益效果:使用本发明工艺方法成型的正极铅坯可获得柱状晶微观结构,以达到优化铅坯的合金微观结构的目的,减少合金成分偏析,有效降低轧制变形后铅带或板栅的化学不稳定性,增强板栅耐腐性能,轧制成铅带并制备成正极板栅后具有良好的耐腐性能。
附图说明
图1本发明正极铅坯成型工艺示意图;
图2本发明成型器结构示意图;
图3实施例1中铸坯的金相结构;
图4实施例2中铸坯的金相结构。
图中:1-搅拌器,2-熔铅炉,3-输铅管,4-储铅槽,5-溢流口及回流管,6-浇口,7-成型器,8-冷冻水进口,9-冷冻水出口,10-铅坯,11-水槽。
71-加热装置、72-铅液缓冲槽、73-液位感应器、74-铅液挡板、75-从动轮、76-主动轮。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和说明书附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示,熔铅锅2下端的出料口经输铅管3与储铅槽4上端的进料口相连通,储铅槽4一侧有浇口6,浇口6与成型器7的铅液缓冲槽对应设置,铅液缓冲槽外有加热装置,装有循环水的水槽11设置在成型器7出料口的下端。熔铅锅2内有搅拌器1,在熔铅锅2与储铅槽4之间有溢流口及回流管5。成形器7型壁夹层有冷冻水进水口8、冷冻水出水口9。铅坯10。
如图2所示,成型器7包括上下两侧相对运动的运动钢带,运动钢带有可通冷冻水的型壁夹层;两侧运动钢带之间形成一使熔融的铅合金液成型通道,所述成型器7在进料口设有铅液缓冲槽72。铅液缓冲槽72外有加热装置71(火焰加热器),铅液缓冲槽72设有液位超高及液位超低报警的液位感应器73,成型器7运动钢带由主动轮76带动运行,75为从动轮。74为铅液挡板。所述成型器7的型壁夹层,其冷冻水进水口8设在成型器7的进料端,所述型壁夹层的冷冻水出水口9设在成型器7的出料端。所述成型器7长度0.6-1m,成型器运动钢带运行速度2.5-5m/min。
在熔铅锅2中配制Pb-Ca-Sn-Al合金(Ca:0.03%,Sn:1.20%,Al:0.004%,余量Pb),铅合金加热到560-580℃,搅拌均匀后,熔融铅合金液泵入储铅槽4,熔融的铅合金液从储铅槽4的浇口6进入成型器7的铅液缓冲槽72,储铅槽4内铅合金液液面保持恒定,溢流口5溢出铅液泵回熔铅锅2,铅液缓冲槽72处铅合金液温度530-550℃,成形器7型壁夹层的冷冻水进水口8通3-5℃冷却水,成型器运动钢带长度0.8m,成型器运动钢带由主动轮76带动运行,运行速度3m/min,熔融的铅合金液从铅液缓冲槽72进入成型器7后快速冷却成型,铅坯厚度10-12mm,宽度200-220mm,冷冻水出水口9的水温不超过60℃。铅坯连续成型后进入装有循环水的水槽11进一步冷却。实施例1正极铸坯内部微观结构呈现为柱状晶,晶粒尺寸宽度30µm-60µm,长度200µm-2500µm之间,如图3所示。
熔铅锅2下端的出料口经输铅管3与储铅槽4上端的进料口相连通,储铅槽4一侧有浇口6,浇口6与成型器7的铅液缓冲槽72对应设置,铅液缓冲槽72外有火焰加热器71,装有循环水的水槽11设置在成型器7出料口的下端。
实施例2
在熔铅锅2中配制Pb-Ca-Sn-Al合金(Ca:0.06%,Sn:1.35%,Al:0.002%,余量Pb),铅合金加热到500-550℃,搅拌均匀后,熔融铅合金液泵入储铅槽4,熔融的铅合金液从储铅槽4的浇口6进入成型器7的铅液缓冲槽72,铅液缓冲槽72铅合金液温度480-520℃,在铅液缓冲槽72处使用乙炔火焰加热,保证浇口处铅合金液的温度。成型器7为上下两侧运动钢带,运动钢带夹层通冷冻水,冷冻水进水口8水温为10-15℃,冷冻水出水口9水温不超过60℃。熔融的铅合金液由重力作用流动,与运动钢带接触后冷却成型,并由运动钢带带动向前运行至循环水槽11进一步冷却,成型器运动钢带长度1m,运行速度2m/min,铅坯厚度6-8mm,宽度80-90mm。实施例2正极铸坯内部微观结构呈现为柱状晶,晶粒尺寸宽度100µm-500µm,长度500µm-3000µm之间,如图4所示。
实验分析:
将实施例1、实施例2制备的铸坯轧制后冲制成0.95mm板栅,装配成AGM 70Ah启停电池后,测试SAEJ2801寿命,结果显示板栅耐腐性能较好,SAEJ2801寿命达17-20单元,测试结果列于表1中。
表1 SAEJ2801寿命数据
铸坯状态 | SAEJ2801寿命单元数 |
实施例1 | 20 |
实施例2 | 17 |
以上对本发明实施例所提供的一种正极铅坯成型工艺进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺,其特征在于:在熔铅锅中将正极铅合金加热到480-600℃,搅拌均匀后,熔融的铅合金液通过输铅管流入或泵入储铅槽,熔融的铅合金液从储铅槽的浇口进入成型器,储铅槽有溢流口,保证储铅槽内铅合金液液面恒定,溢流铅合金液返回熔铅锅;熔融的铅合金液进入通冷冻水的成型器后快速冷却成型,成型铅坯从成型器出来后立即经过循环水槽进一步冷却。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺,其特征在于:所述熔铅锅中铅合金液的温度500-560℃。
3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺,其特征在于:所述输铅管中的铅液过量供应,使储铅槽中始终有铅液溢流返回熔铅锅。
4.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺,其特征在于:所述成型器有铅液缓冲槽,缓冲槽有液位超高及液位超低报警,以防止成型器内铅液溢出或供应不足。
5.根据权利要求4所述的一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺,其特征在于:所述熔融的铅合金液进入成型器的初始温度为450-600℃,优选450-560℃,成型器铅液缓冲槽处优选使用火焰加热,以保证铅合金液温度。
6.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺,其特征在于:所述熔融的铅合金液进入通冷冻水的成型器后快速冷却成型的工步中,保持足够流量的冷冻水通入成型器冷冻水夹层,对合金铅液进行冷却;所述成型器运动钢带运行速度2.5-5m/min,铅坯成型时间优选8-15s,成型时的温度梯度优选15-50℃/s,铅坯成型时间及成型时的温度梯度通过冷却水的流量及冷冻水温度进行控制,冷冻水温度优选5-15℃,冷冻水的流量根据铅坯单位时间成型体积进行调节。
7.一种权利要求1所述铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺的专用设备,其特征在于:熔铅锅下端的出料口经输铅管与储铅槽上端的进料口相连通,储铅槽一侧有浇口,浇口与成型器的铅液缓冲槽对应设置,铅液缓冲槽外有加热装置,装有循环水的水槽设置在成型器出料口的下端;成形器型壁夹层有冷冻水进水口、冷冻水出水口。
8.一种权利要求1所述铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺的专用设备,其特征在于:成型器包括上下两侧相对运动的运动钢带,运动钢带有可通冷冻水的型壁夹层;两侧运动钢带之间形成一使熔融的铅合金液成型通道,所述成型器在进料口设有铅液缓冲槽。
9.根据权利要求8所述铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺的专用设备,其特征在于:所述运动钢带的型壁夹层,其冷冻水进水口设在成型器的进料端,所述型壁夹层的冷冻水出水口设在成型器的出料端。
10.根据权利要求8所述铅酸蓄电池正极铅坯成型工艺的专用设备,其特征在于:所述铅液缓冲槽外设有加热装置,铅液缓冲槽有液位超高及液位超低报警的液位感应器;所述成型器长度0.6-1m,成型器运动钢带运行速度2.5-5m/min。
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