DE3413256A1

DE3413256A1 - Apparatus for treating melts composed of lead and lead alloys

Info

Publication number: DE3413256A1
Application number: DE19843413256
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. Dr. 8750 Aschaffenburg Kallup
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1984-04-07
Filing date: 1984-04-07
Publication date: 1985-10-17

Abstract

To improve the castability of molten lead or of lead alloys, use is made of a melting vessel 1 which is divided by means of a dividing wall 4 into a charging chamber 2 and an emptying chamber 3, although the chambers communicate in the vicinity of the bottom and the molten material passed through is cleaned and, at the same time, quieted at least in the emptying chamber 3. A protective tube 12 here shields the molten metal from the rotary motion of the pump shaft 10. The separation of the predominantly oxidic impurities from the melt reduces casting defects. <IMAGE>

Description

Vorrichtung zur Behandlung von Schmelzen aus Blei Device for the treatment of melts made from lead

und Bleileqierunqen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Blei oder Bleilegierungen in einem Schmelzkessel. The invention relates to a device for treatment of lead or lead alloys in a melting pot.

Bei der Raffination von Werkblei wird das Rohmetall gewöhnlich in Schmelzkesseln von der Art erschmolzen, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 30 16 160 bekannt ist. Hier finden in der mittels Rührer bewegten Schmelze und unter dem Einfluß von Luftsauerstoff Reaktionen statt, die zur Bildung von Produkten mit geringerem spezifischen Gewicht als dem der Schmelze führen.When refining industrial lead, the raw metal is usually used in Melting kettles of the type, for example, from DE-PS 30 16 160 is known. Here, in the melt moved by means of a stirrer, and under the influence of atmospheric oxygen reactions that lead to the formation of products with lower specific weight than that of the melt lead.

Diese steigen daher zur Badoberfläche auf und können von dort als teils flüssige, teils feste Schlackenschicht abgeschöpft oder gemäß dem obenerwähnten Patent mit einer Förderschnecke entfernt werden.These therefore rise to the bath surface and can from there as partly liquid, partly solid slag layer skimmed off or according to the above Patent can be removed with a screw conveyor.

In der Akkumulatorenindustrie werden nun besonders hohe Ansprüche an die Qualität der für Elektrodengitter bestimmten Metallwerkstoffe, insbesondere der Blei-Antimon-Legierungen und Blei-Calcium-Legierungen, gestellt. Die Erfahrung hat indessen gezeigt, daß die nach bekannten Verfahren hergestellten und von Fremdbestandteilen offensichtlich befreiten Raffinate beim Vergießen oft nicht den Erwartungen entsprechen. Es stellen sich unvorhersehbare Gußfehler ein, welche die Funktionsfähigkeit der Gußerzeugnisse stark beeinträchtigen können. Diese Mängel treten übrigens auch bei Schmelzen auf, die, obwohl sie sich in der Legierungszusammensetzung exakt gleichen, trotzdem unterschiedliche Neigungen beispielsweise zu Warmrißbildung, Lunkerbildung oder zu ungenügendem Fließvermögen besitzen. Für das Gießen komplizierter Formen, darunter besonders Startergitter mit extrem dünnen Stegen oder sehr lange Industriegitter, sind die erwähnten Gießfehler ein gravierendes Problem.Particularly high demands are now made in the accumulator industry the quality of the metal materials intended for electrode grids, in particular the lead-antimony alloys and lead-calcium alloys. The experience has shown, however, that those produced by known processes and of foreign constituents obviously freed raffinates often do not live up to expectations when potted. There are unpredictable casting defects that affect the functionality of the Can seriously affect cast products. Incidentally, these shortcomings also occur Melts which, although they are exactly the same in alloy composition, nevertheless different tendencies, for example to the formation of hot cracks, formation of cavities or have insufficient fluidity. For casting complicated shapes, including especially starter grilles with extremely thin bars or very long industrial grilles, the mentioned casting defects are a serious problem.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der Aufbereitung von Bleischmelzen zur Weiterverarbeitung in Gießformen in einem Schmelzkessel Maßnahmen anzugeben, welche die Gießbarkeit dahin verbessern, daß die Entstehung von zufälligen und nicht zu erwartenden Gießfehlern auf ein Mindestmaß reduziert ist Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.The invention is therefore based on the task of processing of lead melts for further processing in casting molds in a melting kettle measures indicate which improve the castability so that the occurrence of accidental and unexpected casting defects are reduced to a minimum the The object is achieved according to the invention with the aid of the characterizing part of the claim 1 resolved.

Danach führen vor allem konstruktive Eingriffe in die herkömmliche Gestalt des Schmelzkessels und verbunden mit diesen eine methodische Behandlung des flüssigen Schmelzgutes zum Ziel.After that, mainly constructive interventions lead to the conventional one Shape of the melting kettle and associated with this a methodical treatment of the liquid melting material to the goal.

Anhand dreier Figuren wird der Erfindungsgegenstand im folgenden näher erläutert.The subject of the invention is explained in more detail below with the aid of three figures explained.

Figur 1 zeigt einen Zweikammerkessel gemäß der Erfindung mit einer Beschickungsvorrichtung und einer in das Schmelzbad tauchenden Förderpumpe.Figure 1 shows a two-chamber boiler according to the invention with a Feeding device and a feed pump immersed in the melt pool.

Figur 2 zeigt einen zum Begasen der Schmelze eingerichteten Zweikammerkessel.FIG. 2 shows a two-chamber boiler set up for gassing the melt.

Figur 3 zeigt einen sowohl zur Begasung als auch zur Filtration der Schmelze eingerichteten Zweikammerkessel.Figure 3 shows a both for gassing and for filtration of the Melt-set up two-chamber boiler.

Gemeinsam ist allen Ausführungsformen der Erfindung die Aufteilung des Schmelzkessels 1 in zwei Kammern 2,3 - es kommen aber auch Mehrkammerkessel infrage - durch eine Trennwand 4, die jedoch in Bodennähe der Kammern einen Zwangsweg für die Schmelze freigibt, so daß die Kammern miteinander kommunizieren. Die Füllung des Schmelzkessels erfolgt stets über die eine, die Entnahme des gießfertigen Schmelzgutes über die andere Kammer.Common to all embodiments of the invention is the division of the melting kettle 1 in two chambers 2, 3 - but there are also multi-chamber kettles in question - by a partition 4, which, however, has a compulsory path near the bottom of the chambers releases for the melt, so that the chambers communicate with one another. The filling of the melting kettle is always done via the one, the removal of the melt material ready for casting across the other chamber.

Gemäß Figur 1 kann der Kessel 1 mittels einer aus Rollenbahn 5 und Einfüllrutsche 6 bestehenden Zugabevorrichtung auch mit festem Schmelzmaterial, z.B. in Barrenform, laufend nachgefüllt werden. Durch die hochstehende Kante 7 am Ende der Einfüllrutsche, die eine Rutschschranke bildet, indem sie die Festkörper vor einem zu vehementen Eintauchen in die Badflüssigkeit bremst, werden unnötige Turbulenzen in der Schmelze der Kammer 2 vermieden. Wichtig ist jedoch, daß die Schmelze in der Kammer 3, aus der sie ausgetragen wird, gereinigtes Blei enthält und sich in einem beruhigten Zustand befindet.According to Figure 1, the boiler 1 by means of a roller conveyor 5 and Filling chute 6 existing adding device also with solid melting material, e.g. in the form of bars, to be continuously refilled. Due to the upstanding edge 7 am End of the feed chute, which forms a slide barrier by holding the solids brakes before immersing too vigorously into the bath liquid become unnecessary Turbulence in the melt of the chamber 2 avoided. It is important, however, that the Melt in the chamber 3, from which it is discharged, contains purified lead and is in a calm state.

Zur Entleerung durch den Ausgang 8 dient eine Förderpumpe 9, vorzugsweise Kreiselpumpe, welche über die Welle 10 mit einem Motor 11 verbunden und von einem Schutzrohr 12 so ummantelt ist, so daß das Schmelzbad von Wirbelbewegungen durch die rotierende Welle, die sich auf das Rohrinnere beschränken, abgeschirmt ist. Anstelle der Kreiselpumpe ist auch eine Hubkolbenpumpe einsetzbar. Für die Entnahme der Schmelze, also die Positionierung der Pumpe, ist eine größere Badtiefe günstig, da im Zweifelsfall noch verbliebene Verunreinigungen der Schmelze dort weniger erfaßt würden, sondern eher in der Nähe der Badoberfläche anzutreffen sind, wo sie sich aufgrund ihrer geringeren Dichte anreichern.A feed pump 9 is preferably used for emptying through the outlet 8 Centrifugal pump, which is connected via the shaft 10 to a motor 11 and from a Protective tube 12 is sheathed so that the weld pool from vortex movements through the rotating shaft, which is limited to the inside of the pipe, is shielded. A reciprocating piston pump can also be used instead of the centrifugal pump. For the removal the melt, i.e. the positioning of the pump, a greater bath depth is favorable, because in case of doubt, remaining impurities in the melt are less captured there but are more likely to be found near the surface of the bath, where they are enrich due to their lower density.

Gemäß Figur 2 ist die Einfüllkammer, hier mit einem Einlauf 13 für bereits vorgeschmolzenes Blei, mit einer Gasspülvorrichtung versehen, welche aus einer Bodenfritte 14 mit Gaszuleitung 15 besteht, zusätzlich oder als Alternative zur Bodenfritte aber auch eine bis in die Tiefe des Schmelzbades eintauchende Gaslanze 16 umfasen kann. Es war nämlich bei Untersuchungen der Schallemission und Gießbarkeit beim Erstarren von Blei-Antimon-Legierungen gefunden worden, daß Schmelzen mit geringem Oxid- und Fremdstoffgehalt bei verringerter Schallemission auch mit weniger Guß fehlern erstarren und daß man Schmelzen von dieser Qualität erhalten kann, wenn man eine Zeit lang neutrale oder reduzierende Gase durch sie hindurchleitet. Als solche kommen z.B. Argon, Helium, Stickstoff oder Wasserstoff sowie deren Mischungen infrage.According to Figure 2, the filling chamber, here with an inlet 13 for already premelted lead, provided with a gas purging device, which from a bottom frit 14 with gas supply line 15, in addition or as an alternative for the bottom frit, however, there is also a gas lance that plunges into the depth of the weld pool 16 can encompass. Namely, it was in investigations of the sound emission and castability when solidifying lead-antimony alloys it has been found that melting with little Oxide and foreign matter content with reduced noise emission even with less casting defects solidify and that melts of this quality can be obtained if neutral or reducing gases are passed through them for a while. as such as argon, helium, nitrogen or hydrogen and their mixtures in question.

Hinzu kam der Befund, daß sich bei bestimmten Schmelzbehandlungen, insbesondere beim Stehenlassen der Schmelzen, sehr deutlich die Guß fehler, z.B.In addition, there was the finding that with certain enamel treatments, especially when the melts are left to stand, the casting defects, e.g.

Warmrisse, bei gleichbleibendem Gußgefüge verringerten. Dies läßt den Schluß zu, daß in der Schmelze enthaltene Metalloxide verstärkt Guß fehler bewirken und für deren Abtrennung zumindest ein ruhiges Abstehen des Schmelzbades günstig ist, während dem ihr schwerkraftbedingtes Aufsteigen zur Schmelzenoberfläche erfolgt. Andererseits wird diese Aufstiegsbewegung durch das Einleiten von Gasen erheblich beschleunigt. Die konsturktiven Maßnahmen des erfindungsgemäßen Schmelzkessels nach Figur 2, bei dem das Schmelzgut zunächst in Kammer 2 durch eine "Begasungszone" und dann in Kammer 3 durch eine "Ruhezone" mit "sauberem" Blei wandert, tragen diesen Gegebenheiten mit dem gewünschten Erfolg Rechnung.Hot cracks, reduced with constant cast structure. This leaves the conclusion that metal oxides contained in the melt cause casting defects to a greater extent and for their separation at least a quiet standing of the molten bath favorable is during which their gravitational ascent to the melt surface takes place. On the other hand, this movement of ascent becomes considerable due to the introduction of gases accelerated. The structural measures of the melting kettle according to the invention Figure 2, in which the melting material is initially in chamber 2 through a "gassing zone" and then wanders through a "quiet zone" with "clean" lead in chamber 3, wear it Conditions with the desired success account.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmelzkessels nach Figur 3 ist die Bodenfritte 14 mit einem Filter 17 aus Metall oder Keramikmaterial in der Weise kombiniert, daß die Schmelze das Filter vor Eintritt in die Ruhe- bzw. Entleerungskammer 3 passieren muß. Auch diese Einrichtung geht auf Befunde zurück, denen zufolge das Gießverhalten einer Bleischmelze durch vorausgehendes Filtrieren stark verbessert worden war.In a further embodiment of the melting vessel according to the invention According to Figure 3, the bottom frit 14 with a filter 17 made of metal or ceramic material combined in such a way that the melt clears the filter before entering the rest or Emptying chamber 3 must pass. This facility is also based on findings according to which the pouring behavior of a lead melt through previous filtration had been greatly improved.

Im einfachsten Fall (nicht dargestellt) fehlt die Bodenfritte, und an irgendeienr Stelle auf dem Zwangswege der Schmelze durch den Kessel ist lediglich ein Filter vorgesehen.In the simplest case (not shown) the bottom frit is missing, and at some point on the forced path of the melt through the boiler is only a filter is provided.

Schließlich liegt es im Rahmen der Erfindung, daß Gasspülung und Filtration der Bleischmelze hintereinander in einem einfachen Durchfluß rohr stattfinden.Finally, it is within the scope of the invention that gas purging and filtration the lead melt take place one behind the other in a simple flow tube.

Claims

Claims 1. Device for treating lead or lead alloys in a melting kettle, characterized in that the melting kettle (1) by a partition (4) is divided into at least two chambers, which are close to the floor Communicate in the area of the partition wall, whereby the boiler via the one chamber (2) can be filled with the melting material and emptied via the other chamber (3), and that the melt is freed of impurities, at least in the emptying chamber and is reassured.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that for emptying a feed pump (9) immersed deep in the calmed melt with a surrounding one Protective tube (12) is provided.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the feed pump is a centrifugal pump or piston pump.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the fillable chamber with an addition device for solid lead or solid Lead alloys is provided.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the adding device comprises a roller conveyor (5) with a filling chute (6).

6. Apparatus according to claim 6, characterized in that the filling chute at its end dipping into the melt, an upstanding edge (7) as a slide barrier owns.

7. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that A filter (17) is arranged in the forced path of the melt through the boiler.

8. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the fillable chamber (2) gas purging devices in the form of a bottom frit (14) and / or in the form of a lance (16).

9. Device according to claims 7 and 8, characterized in that that the filter (17) is arranged lying above the bottom frit (14).