CN115194105B - 一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统，铸轧系统包括沿制备工艺依次设置的铸咀、吹扫装置、轧机和吸附装置；使用包括以下步骤：S1、将铝合金按照配比投入熔炼炉中进行熔炼，在所述熔炼炉中添加微量元素；S2、将铝合金熔体输送至铸咀；S3、铸咀内腔伸入铸轧两辊辊缝之间，通过铸咀将熔体制备成铝卷；S4、吹扫装置用于将铝卷边缘处的颗粒物杂质吹扫；S5、轧机对待处理铝卷的边缘处进行切边；S6、切边产生的料头经吸附装置进行吸附。本发明通过对铸咀内部结构进行改进、对铸轧工艺进行改进、增加吹扫装置以及吸附装置达到减小铸轧裂边量和缩减冷轧切边量的效果。
Description
技术领域
本发明涉及铝箔切边量的系统，更具体的是涉及一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统。
背景技术
随着我国能源结构的不断升级，动力锂电池市场快速发展，动力电池箔的需求量也在不断增加。电池箔是指应用于生产各种电池的铝箔产品，电池箔主要应用于电动汽车、电动自行车等领域，因后续加工对电池箔要求极高,具体体现在：电池用铝箔需具备高表面质量、高延伸、高抗拉等特点。
目前电池箔存在如下主要缺陷：
(1)断带：电池用铝箔主要的技术性问题就是断带，产生断带问题将会很大程度降低新能源电池的加工效率；
(2)针孔：电池用铝箔针孔超标，将会严重影响新能源电池的产品质量，且过多的针孔在涂覆过程中会造成断带；
在电池箔的加工当中，为减少断带次数，降低针孔数，常用的技术手段是通过采用多次切边的方式来控制冷轧裂边、防止边部铝粉压入，以免造成针孔超、大针孔、铝屑压入断带的问题，但通过多次切边来解决上述问题会造成大量的资源浪费，提高生产成本、降低生产效率。
发明内容
为解决现有技术中对铝箔进行多次轧制用于减少断带次数、针孔数因此造成资源浪费的问题，现提供一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统。
具体方案如下：
铸轧系统包括依次设置的铸咀、吹扫装置、轧机和吸附装置；
铸咀、吹扫装置、轧机和吸附装置的使用包括以下步骤：
S1、将铝合金按照配比投入熔炼炉中进行熔炼，在所述熔炼炉中添加微量元素；
S2、将铝合金熔体输送至铸咀；
S3、铸咀内腔伸入铸轧两辊辊缝之间，通过铸咀将熔体制备成铝卷；
S4、吹扫装置用于将铝卷边缘处的颗粒物杂质吹扫；
S5、轧机对待处理铝卷的边缘处进行切边；
S6、切边产生的料头经吸附装置进行吸附。
铸轧区的长度为35-40mm，当铸轧区增大时，坯料上下表面接触到铸轧辊的时间差会减小，导致铸轧坯料的上表面受到的熔体静压力较小、接触面积较小，从而使上表面的冷却强度比下表面的小，造成上表面前沿形成更大的温度梯度，使铸轧板坯上表面容易出现粗大颗粒，造成上下板面晶粒不均，因此对铸轧区的长度进行适当的减小以改善晶粒不均。
铸咀内部设有二级分流装置；铸咀的后端设有两处进液口；铸咀的两侧设有边部耳子，边部耳子与铝液的接触面为圆弧流线形；铸咀的出口处设置在的铸轧的两辊辊缝之间。
所述的二级分流装置为一级分流块与二级分流块，所述一级分流块的尺寸从中间到边部以5～15mm的增量逐渐递增，所述二级分流块的尺寸从中间到边部以8～20mm的增量逐渐递增，分流块的分布直接影响铸嘴内部的温度场、流场的均匀性，通过增大铸咀内部分流块的间隔，确保边部铝水的供给，同时通过设置二级分流装置减少铝液的温度波动，增加铝液流动的稳定性。
所述铸咀出口与边部耳子扩展区的距离为10-20mm，通过增加铸咀到边部耳子扩展区的距离，使得铝液先接触耳子边部形成致密的表层细晶区后再进行扩宽流程时，可阻止裂边的扩展。
所述边部耳子的软倒角处设有硅酸铝纸，所述的硅酸铝纸的厚度为1mm，基于硅酸铝具有的不粘铝、保温好、摩擦系数小等优点，因此可以降低铝液与边部耳子的摩擦力，降低温度的波动。
所述吹扫装置包括电机、连接管和吹扫风嘴，在工作状态时设置吹扫风压为0.2-0.8MPa，通过在轧机入口处设置吹扫装置，可以及时将边部的铝粉、铝屑以及铝卷附带的粉尘等杂质进行去除，避免上述杂质落入铝卷中造成压痕、杠印等缺陷。
所述吸附装置包括吸嘴、软管、滤芯过滤网、防尘袋和电机，在工作状态时设置吸附风压为0.5-1.5MPa，通过在轧机出口设置吸附装置，吸附装置通过施加吸附风力，将轧制过程中产生的粉尘、铝屑等杂质吸入到吸附装置内部，这些混合物首先经过滤芯过滤网，尺寸较大的铝屑被留在过滤网内，尺寸较小的粉尘则随着流动的空气进入到防尘袋内，防止产生的铝粉等杂质压入铝卷中，造成大针孔、断带等问题，同时做到无公害绿色排放。
所述铸咀腔体表面涂有氮化硼，所述氮化硼的质量分数为0.1-1.0％，氮化硼可提高铸咀内表面的润滑性，减小摩擦系数。
所述铸咀的材质为硅酸铝，硅酸铝材质具有强耐腐蚀性能、低膨胀系数、不粘铝等有益性能、保温好、摩擦系数小的优点。
所述S1中的微量元素为La或Ge中的一种或两种的混合物，在铝液中添加适量的微量元素La以提高铝液的流动性，La能增大铝合金溶液与钢基底板之间的润湿角，增加合金的流动性，从而减小摩擦力，减小铸轧裂边；在铝液中添加0.1％-1.0％的Ge元素以减少铝合金的晶界偏析，促进形核，从而降低应力腐蚀开裂敏感性，从而降低裂边。
有益效果：
本发明提供了一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统，通过对铸咀内部结构进行改进、对铸轧工艺进行改进、增加吹扫装置以及吸附装置达到减小铸轧裂边量和缩减冷轧切边量的效果，提升了加工效率、成品率，同时可有效减少大针孔的产生。
具体有益效果如下：
(1)通过在铸咀内部设置二级分流装置，其中一级分流块的尺寸从中间到边部以5～15mm的增量逐渐递增，二级分流块的尺寸从中间到边部以8～20mm的增量逐渐递增，通过增大铸咀内部分流块的间隔，确保边部铝水的供给，同时通过设置二级分流装置减少铝液的温度波动，增加铝液流动的稳定性；设置铸咀出口与边部耳子扩展区的距离为10-20mm，通过增加铸咀到边部耳子扩展区的距离，使得铝液先接触耳子边部形成致密的表层细晶区后再进行扩宽流程时，可阻止裂边的扩展。
(2)通过在铝液中添加微量元素La以提高铝液的流动性，La能增大铝合金溶液与钢基底板之间的润湿角，增加合金的流动性，从而减小摩擦力，减小铸轧裂边；在铝液中添加0.1％-1.0％的Ge元素以减少铝合金的晶界偏析，促进形核，从而降低应力腐蚀开裂敏感性，从而降低裂边。
(3)通过对铸轧区长度进行优化，进一步减小铸轧区的长度进一步改善晶粒不均的情况。
(4)通过在轧机入口处设置吹扫装置，可以及时将边部的铝粉、铝屑以及铝卷附带的粉尘等杂质进行去除，避免上述杂质落入铝卷中造成压痕、杠印等缺陷；在轧机出口设置吸附装置，吸附装置通过施加吸附风力，将轧制过程中产生的粉尘、铝屑等杂质吸入到吸附装置内部，这些混合物首先经过滤芯过滤网，尺寸较大的铝屑被留在过滤网内，尺寸较小的粉尘则随着流动的空气进入到防尘袋内，防止产生的铝粉等杂质压入铝卷中，造成大针孔、断带等问题，同时做到无公害绿色排放。
(5)本发明在步骤中增加了切边，克服了现有技术的偏见。
附图说明
图1是铸咀结构改进示意图；
图2是边部耳子示意图；
图3是铸咀和边部耳子的装配示意图；
图4是吹扫、吸附装置示意图。
图标：1、第一进液口；2、第二进液口；3、二级分流块；4、一级分流块；5、边部软耳；6、硅酸铝纸；7、铸咀；8、边部耳子；9、待轧卷；10、吹扫装置；11、轧机；12、吸附装置；13、已轧卷。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例：
一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统，包括沿制备工艺依次设置的铸咀7、吹扫装置10、轧机11和吸附装置12；
铸咀7、吹扫装置10、轧机11和吸附装置12的使用包括以下步骤：
S1、将铝合金按照配比投入熔炼炉中进行熔炼，在所述熔炼炉中添加微量元素La；
S2、将铝合金熔体输送至铸咀7；
S3、铸咀7内腔伸入铸轧两辊辊缝之间，通过铸咀7将熔体制备成铝卷；
S4、吹扫装置10用于将铝卷边缘处的颗粒物杂质吹扫；
S5、轧机11对待处理铝卷的边缘处进行切边；
S6、切边产生的料头经吸附装置12进行吸附。
图1是铸咀7结构改进示意图，铸咀7设置两个进液口，铸咀7的尺寸为85*15mm，通过设置两个进液口，保证铸咀7及铸轧区边部铝水的充盈能力，从而减小铸轧裂边。铸咀7内部使用二级分流，设置一级分流块4的尺寸从中间到边部依次为40mm，45mm，50mm，65mm，二级分流块3的尺寸从中间到边部依次为18mm，27mm，45mm，55mm，65mm，通过设置二级分流增大铸咀7内部分流块的间隔，保证边部铝水的供给；同时二级分流可减少铝液的温度波动，增加铝液流动的稳定性。铸咀7内部涂有质量分数为0.2％的氮化硼溶液，以增加铸咀7的润滑性，提高铝液的流动性。
图2是边部耳子8示意图，边部耳子8采用圆弧形结构，可减小铝水在流动过程中与边部耳子8的摩擦力，减小裂边。在靠近铸咀7一侧将1mm厚的硅酸铝纸6粘贴在软倒角的一面，硅酸铝具有不粘铝、保温好，摩擦系数小等优点，因此可以降低铝液与边部耳子8的摩擦力，降低温度波动。
图3是铸咀7和边部耳子8的装配示意图，铸咀7出口距离边部耳子8弧形扩展区的距离为15mm，增加铸咀7到弧形扩展区的距离，使得铝液先接触耳子边部形成致密的表层细晶区，随后再进行扩宽流程，可阻止裂边的扩展。
图4是吹扫装置10和吸附装置12的示意图，在轧机11入口处增加吹扫装置10，在出口处增加吸附装置12；在铝卷轧制前进行吹扫，将铝卷表面及边部的异物、铝屑吹扫干净，防止在轧制过程中压入形成表面质量不佳、异物压入断带等问题；吹扫装置10包括电机、连接管、吹扫风嘴；设定吹扫装置的压力为0.3Mpa，吹扫风嘴为直径30mm圆嘴；
吸附装置12包括吸嘴、软管、滤芯过滤网、防尘袋和电机，设置吸附压力为0.8MPa，吸附装置12通过施加吸附风力，将轧制过程中产生的粉尘、铝屑等杂质吸入到吸附装置12内部，这些混合物首先经过滤芯过滤网，尺寸较大的铝屑被留在过滤网内，尺寸较小的粉尘则随着流动的空气进入到防尘袋内，最后做无公害绿色排放。
作为进一步改进，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统，应用于超薄铝卷的制备，其特征在于，铸轧系统包括依次设置的铸咀、吹扫装置、轧机和吸附装置；
铸咀、吹扫装置、轧机和吸附装置的使用包括以下步骤：
S1、将铝合金按照配比投入熔炼炉中进行熔炼，在所述熔炼炉中添加微量元素；
S2、将铝合金熔体输送至铸咀；
S3、铸咀内腔伸入铸轧两辊辊缝之间，通过铸咀将熔体制备成铝卷；
S4、吹扫装置用于将铝卷边缘处的颗粒物杂质吹扫；
S5、轧机对待处理铝卷的边缘处进行切边；
S6、切边产生的料头经吸附装置进行吸附；
所述铸咀内部设有二级分流装置；铸咀的后端设有两处进液口；铸咀的两侧设有边部耳子，边部耳子与铝液的接触面为圆弧流线形；铸咀的出口处设置在的铸轧的两辊辊缝之间；
所述的二级分流装置为一级分流块与二级分流块，所述一级分流块的尺寸从中间到边部以5～15mm的增量逐渐递增，所述二级分流块的尺寸从中间到边部以8～20mm的增量逐渐递增；
所述S1中的微量元素为La或Ge中的一种或两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统，其特征在于，铸咀出口与边部耳子扩展区的距离为10-20mm，边部耳子的软倒角处设有硅酸铝纸。
3.根据权利要求1所述的一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统，其特征在于，铸轧区的长度为35-40mm。
4.根据权利要求1所述的一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统，其特征在于，吸附装置包括吸嘴、软管、滤芯过滤网、防尘袋和电机，所述吸附装置在工作状态时设置吸附风压为0.5-1.5MPa。
5.根据权利要求1所述的一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统，其特征在于，吹扫装置包括电机、连接管和吹扫风嘴，所述吹扫装置在工作状态时设置吹扫风压为0.2-0.8MPa。
6.根据权利要求1所述的一种减少新能源动力电池用铝箔切边量的系统，其特征在于，铸咀腔体表面涂有氮化硼，所述氮化硼的质量分数为0.1-1.0%，所述铸咀的材质为硅酸铝。
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