JP2001293541A - 鉛帯の連続鋳造方法および鉛帯の連続鋳造機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鉛帯中の気泡をなくす。 【解決手段】中間鉛ポットが一体化された杓の底部を回
転鋳型の最上部前後で回転鋳型の鋳型彫り込み面に摺動
自在に嵌合し、中間鉛ポットの湯面を検出制御する湯面
制御装置を設け、回転鋳型の内部には冷却水経路を設
け、該冷却水経路内の鋳型彫り込み面側に複数のフィン
を備える。そして、杓と中間ポットとは回転鋳型内の湯
面高さと杓内の湯面高さと中間ポット内の湯面高さとが
揃うように配置する。湯道はほぼ水平となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池の製造に用
いられる鉛帯の連続鋳造方法および鉛帯の連続鋳造機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、鉛蓄電池は自動車用や産業用をは
じめとしてあらゆる分野で用いられており、軽量化、コ
ストダウン、メンテナンス・フリー化、長寿命化、品質
の安定化等が強く求められている。

【０００３】鉛蓄電池に用いられる格子合金は鉛−アン
チモン系と鉛−カルシウム−錫系に大別できるが、特
に、近年はメンテナンス・フリー特性が重要視されてき
ており、鉛−カルシウム−錫系合金がよく使用されるよ
うになってきた。一方、鉛蓄電池用格子は、主に鋳造方
式またはエキスパンド加工あるいは打抜き加工による機
械加工方式によって製造されている。

【０００４】鋳造方式の長所は、例えば、電気抵抗が小
さくなる形状をはじめとして任意の形状の格子を形成で
きることや、また、格子の周囲を取り囲む枠が形成可能
なため、機械的に変形しにくい格子を作ることができる
ことがあげられる。短所としてはバッチ式であるために
生産性が劣ること、ペースト充填などの後工程に連結し
た一貫ラインとすることが困難であること、また、薄い
格子の場合には鋳造やその後のハンドリングが困難であ
ることなどがあげられる。

【０００５】これに対し、機械加工方式では、一般に、
鉛−カルシウム−錫系合金を連続鋳造して得られた厚さ
５〜３０ｍｍの鉛帯を多段圧延して圧延シートを作製
し、その圧延シートにエキスパンド加工あるいは打ち抜
き加工等の機械加工を施して格子を作製するものであ
る。機械加工方式は格子の連続生産が可能であり、ペー
スト充填・乾燥工程まで一貫したラインを設置できるこ
とから、鋳造方式に比べて生産性が極めて高いという特
徴を持っている。さらに、高出力化や軽量化のための薄
い格子の製造やその後のペースト充填等も容易である。

【０００６】その一方で、機械加工方式は圧延シートの
品質で後工程の生産性が左右されるという問題点を有し
ていた。そのため従来から、鉛帯の連続鋳造には溶融鉛
合金の供給、鋳型湯面制御、鉛帯及び鋳型の冷却等につ
いて改良がなされて来た。従来の鉛蓄電池極板用圧延シ
ート製造に用いる鉛帯の連続鋳造機の一例を図６に示し
て説明する。

【０００７】鉛帯の断面形状を円筒形の外周に彫り込ん
だ回転鋳型１´と、回転鋳型の同外周に彫り込んだベル
ト溝に嵌合して鋳型と一体になって回転するスチールベ
ルト２´は、その嵌合の範囲において連続した鋳型を形
成する。スチールベルト２´は、プーリ３´により回転
鋳型の最上部ｂ点から回転方向に約３０°の辺りで鋳型
と嵌合するよう張設され、他のプーリ及びテンションで
調整した張力により鋳型を一定範囲において連続してシ
ールする。溶融鉛合金（以下、湯という。）を鋳型に供
給する杓４´は回転鋳型とスチールベルトの隙間に位置
し、湯道は通常鋳型回転方向にやや斜め下向きになって
いる。また水による回転鋳型内部のシャワー冷却と、ス
チールベルト外側からのエア吹きにより鋳型および鉛帯
１２'を冷却、凝固できるよう構成されている。また、
スチールベルトの外側表面温度を測定することで湯面を
検出し、図に示さない外部設置の鉛溶解炉（以下、鉛ポ
ットという。）内のポンプ吐出量を制御する。

【０００８】鉛ポットからポンプアップした湯を杓４´
により鋳型に供給すると、湯は回転鋳型に沿って杓より
低い位置に流れ込み、鋳型の湯面は回転鋳型とスチール
ベルトが嵌合する鋳型シール位置より下部のほぼ一定位
置に形成される。供給された湯は回転鋳型内で冷却、凝
固されて連続した鉛帯１２'となり、スチールベルトが
鋳型と離れた後に次の圧延工程へと取出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法によ
る湯流れ状態では湯の落差により回転鋳型内の湯面に乱
流が発生し、湯の中に気泡１５が巻込まれ易い（図
７）。このような気泡は完全に排出されず、鉛帯は気泡
を含んだ状態のまま冷却、凝固する。気泡は多段圧延後
も残り、エキスパンド加工時に気泡部分で桟が引き千切
れるなど後工程でのトラブルの要因の一つになり、生産
性を低下させたり、気泡部分で桟の一部がバリ状に反り
返るとペーストの密着性が悪くなり、格子の腐食を引き
起こし電池性能の低下を招くことがあった。

【００１０】また、スチールベルトの外側表面温度を測
定して鋳型湯面を検出し鉛ポンプの吐出量を制御する方
法では、正確な湯面制御が困難で湯面がバラツキ易く、
気泡発生の要因のひとつとなっていた。さらに従来の冷
却方法では十分な冷却効果が得られないことから、鉛帯
はおおむね徐冷により凝固することになり、引けによる
鋳造製品寸法のバラツキや、金属結晶組織の粗大化など
の不具合が生じることもあった。本発明は、上記のよう
な従来の鉛帯の連続鋳造方法、連続鋳造機の欠点を解決
することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願発明の鉛帯の連続鋳造方法は、回転鋳型を用いた
鉛蓄電池極板用シート製造に用いられる鉛帯の連続鋳造
方法であって、回転鋳型内の湯面高さと供給される溶融
鉛の湯面高さとが揃うようにしながら溶融鉛を供給する
ことを特徴とする。

【００１２】上記本願発明の鉛帯の連続鋳造方法におい
ては、杓を回転鋳型に当接させ、杓内の湯面高さと回転
鋳型内の湯面高さとを揃えるようにする方法を用いるの
が良い。

【００１３】上記目的を達成する為の本願発明の鉛帯の
連続鋳造機は、杓と回転鋳型を備えた鉛帯の連続鋳造機
であって、杓の底部が回転鋳型の最上部前後で回転鋳型
の鋳型彫り込み面に摺動自在に嵌合されていることを特
徴とする。

【００１４】杓の底部を回転鋳型の最上部前後に亘って
配置することで、溶融鉛の供給を円滑に効率よく行うこ
とが可能となり、また、杓の底部を鋳型彫り込み面に摺
動自在に嵌合させることで、杓内の湯面高さと回転鋳型
内の湯面高さとを揃えることができ、回転鋳型内の湯面
高さと供給される溶融鉛の湯面高さとを揃えるようにし
ながら溶融鉛を供給することが可能となる。従って、上
記本願発明の連続鋳造機は、回転鋳型内の湯面高さと杓
内の湯面高さとが揃うように構成するのが良い。

【００１５】また、上記本願発明の連続鋳造機は、さら
に杓に中間鉛ポットを一体化した構成とするのが良く、
このようにすることでより使いやすい装置となる。そし
て、中間ポットを一体化して設ける場合には、回転鋳型
内の湯面高さと杓内の湯面高さと中間ポット内の湯面高
さとが揃うように構成するのが好ましい。

【００１６】さらに、上記中間ポットを備える場合に
は、中間鉛ポットの湯面を検出制御する湯面制御装置を
備えるようにするのがより好ましく、これにより、正確
な溶融鉛の供給量制御が可能となる。これは、中間鉛ポ
ットの湯面位置は正確に検出することが可能であり、本
装置の場合、この湯面が回転鋳型内の湯面位置と実質同
一であり、中間鉛ポットの湯面位置を検出することは回
転鋳型内の湯面位置を直接検知するのと実質的に変わら
ないからである。そして、検出された湯面位置の状況に
応じて、溶融鉛の中間ポットへの供給量を調整すること
で正確な供給量制御が可能となるのである。

【００１７】また、本願発明の鉛帯の連続鋳造機は、回
転鋳型の内部に冷却水経路が設けられ、該冷却水経路内
の鋳型彫り込み面側に複数のフィンを備えていることを
特徴とし、これにより冷却速度による問題を解消するこ
とが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、実施形態を説明することで
本願発明について更に説明する。

【００１９】本願発明は、従来の鉛蓄電池極板用圧延シ
ート製造に用いる鉛帯の連続鋳造方法とその装置の欠点
を改良し、生産性と品質の向上に優れた効果を得たもの
である。

【００２０】本願発明に係る鉛帯の連続鋳造機は杓と回
転鋳型を備えた鉛帯の連続鋳造機であって、例えば、中
間鉛ポットが一体化された杓の底部が回転鋳型の最上部
前後で回転鋳型の鋳型彫り込み面に摺動自在に嵌合さ
れ、中間鉛ポットの湯面を検出制御する湯面制御装置を
備え、回転鋳型の内部には冷却水経路が設けられ、該冷
却水経路内の鋳型彫り込み面側に複数のフィンを備えて
いる。そして、杓と中間ポットとは回転鋳型内の湯面高
さと杓内の湯面高さと中間ポット内の湯面高さとが揃う
ように構成されている。従って、本願発明の場合、湯道
はほぼ水平となる。

【００２１】回転鋳型内の湯面は、回転鋳型に密着され
るベルト面と鋳型彫り込み面との間で形成される空間内
に溶融鉛が供給されて形成される溶融鉛溜りの最上面で
ある。従って、ベルトは従来の装置よりも回転鋳型の上
部、ほぼ回転鋳型の最上部で密着するようにされる。杓
の底部は回転鋳型の最上部前後で嵌合されているが、こ
れはすなわち、杓の先端が回転鋳型の最上部から鉛帯凝
固側に出ていることを意味する。

【００２２】これには次のような効果がある。すなわ
ち、上記のように湯流れを改良したにもかかわらず、杓
の先端を回転鋳型最上部の回転方向の手前にした場合
に、鉛帯にクラックが発生することがあった。これは杓
の先端で湯が微小な滞留を起こし、鋳型内における正規
の鉛帯凝固位置の手前で別凝固することが原因と考えら
れた。そこで杓の先端を回転鋳型の最上部から鉛帯凝固
側に出すことで、湯が鋳型の円周なりに滞留することな
く流れ、クラックの発生をなくすことができたのであ
る。

【００２３】上記鋳造機のように、すなわち、中間鉛ポ
ットを設置し、杓の位置を従来とは変えて湯道を水平に
するなど湯の供給方法を改良したうえ、杓と一体になっ
た中間鉛ポットの湯面と連続して形成される回転鋳型最
上部の鋳型湯面が常に同一かつ一定の位置を保持するよ
うに鉛ポンプの吐出量を制御することで、湯流れの層流
を維持し、鋳型湯面の乱流による鉛帯内への空気の巻き
込みを防止して気泡を含まない鉛帯を得ることができ
る。

【００２４】さらに、回転鋳型内に冷却水を通し、かつ
スチールベルト等のベルトの外側から湯の凝固位置に対
して冷却エアーを集中的に吹き付けることにより湯を急
冷することで、凝固の際の引けを分散させ、引けによる
鉛帯厚み寸法のバラツキを防ぐことができると同時に、
均一で緻密な金属結晶組織の鉛帯を得る事ができるよう
になる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明の説明をする。

【００２６】図１は、本実施例の連続鋳造機の構成を説
明するための模式図である。図１に示すように、鉛帯の
断面形状を円筒形の外周に彫り込んだ回転鋳型１と、回
転鋳型の同外周に彫り込んだベルト溝に嵌合して鋳型と
一体になって回転するスチールベルト２を、その嵌合の
範囲において連続した鋳型を形成するように組み合わせ
た。

【００２７】スチールベルト２は、プーリ３により回転
鋳型の最上部ａ点で鋳型と嵌合するよう張設し、さらに
他のプーリ及びテンションで調整した張力により鋳型を
一定範囲において連続してシールするようにした。これ
はスチールベルト２をａ点で鋳型と嵌合させることによ
り、湯供給時の杓と鋳型湯面の落差をできるだけ小さく
するためである。

【００２８】湯を鋳型に供給する杓４はその底面が回転
鋳型の最上部前後に亘って鋳型彫り込み面に嵌合、摺動
し、かつ湯道がほぼ水平となるようにしてある。前述の
クラック防止のために、図２のように杓の先端が回転鋳
型の最上部から鉛帯凝固側に約１５ｍｍ（図５中のＬ参
照）出るように配設してある。杓４の材質は回転鋳型に
対して摺動抵抗の小さいものが好ましく、先端の厚みは
薄いほど好ましいが強度的には限界がある。本実施例に
おいては材質をＦＣ２０とし、先端の厚みを約１．５ｍ
ｍとした。なお、回転鋳型の材質は、ＳＳ４００とし
た。回転鋳型の材質としては、鉄を用いるのが良く、こ
の他にも例えば、Ｓ４５Ｃ、Ｓ４３Ｃ等を用いることが
出来る。

【００２９】鉛溶解炉内の鉛ポンプから鋳型へ供給する
湯は、回転鋳型の最上部に配置して杓４と一体になった
ＳＳ４００製の中間鉛ポット５でいったん受けるように
した。中間鉛ポットの湯面をレーザー変位センサー６で
常時監視して図に示さない鉛ポンプ吐出量をセンサーか
らのアナログ出力で連続的に自動制御することで、図２
に示す中間鉛ポットの湯面７と連続して形成される回転
鋳型最上部の鋳型湯面８が常に同一かつ一定の位置を保
持するようにした。これにより中間鉛ポット５の湯は杓
の湯道を通ってほぼ水平に鋳型に流れ込み、鋳型湯面は
乱流を起すことなく、従って気泡も発生しなかった。

【００３０】図４と図５は、ａ点における杓の取り付け
構造と湯面の状態を説明するための断面模式図である。
図４において８は湯面、１２は溶融鉛（鉛帯となる）、
２はスチールベルト、５は杓の取り付けられた中間ポッ
トである。図5においても同様であるが、網目を付した
箇所が溶融鉛、斜線を付した部分は杓４の底部である。

【００３１】回転鋳型に流れ込んだ湯は図に示さない冷
却エアーノズルでスチールベルトの外側から湯の凝固位
置に集中的に圧縮エアー９を吹付けることで急冷、凝固
して鉛帯となるようにした。

【００３２】また、図３に示すように回転鋳型内の鋳型
内壁全周に多数のフィン１０を有する冷却水経路を設け
て冷却水１１を通し、回転鋳型１および鉛帯を効率的に
冷却できるようにした。このように冷却効率を上げるこ
とにより鉛帯の断面積を従来の約１．４倍にすることが
できた。本実施例（ａ）と、従来例（ｂ）の鉛帯断面模
式図と概略寸法を図８に示す。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、良質の鉛帯を効率良く
得られるので、鉛蓄電池極板製造工程の生産性が向上
し、かつ品質のよい鉛蓄電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の連続鋳造機の模式図である。

【図２】実施例の溶融鉛合金供給部の詳細図である。

【図３】実施例の回転鋳型内の冷却水経路の断面図であ
る。

【図４】実施例ａ点の断面模式図である。

【図５】実施例の溶融鉛合金供給部の詳細図である。

【図６】従来の連続鋳造機の模式図である。

【図７】従来の溶融鉛合金供給部の詳細図である。

【図８】実施例と従来例の鉛帯の断面模式図である。

【符号の説明】

１、回転鋳型 ２、スチールベルト ３、プーリ ４、杓 ５、中間鉛ポット ６、レーザー変位センサー ７、中間鉛ポットの湯面 ８、鋳型湯面 ９、圧縮エアー １０、フィン １１、冷却水 １２、鉛帯 １５、気泡

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転鋳型を用いた鉛蓄電池極板用シート
   製造に用いられる鉛帯の連続鋳造方法であって、回転鋳
   型内の湯面高さと供給される溶融鉛の湯面高さとが揃う
   ようにしながら溶融鉛を供給することを特徴とする鉛帯
   の連続鋳造方法。
2. 【請求項２】 杓を回転鋳型に当接させ、杓内の湯面高
   さと回転鋳型内の湯面高さとを揃えるようにすることを
   特徴とする請求項１記載の鉛帯の連続鋳造方法。
3. 【請求項３】 杓と回転鋳型を備えた鉛帯の連続鋳造機
   であって、杓の底部が回転鋳型の最上部前後で回転鋳型
   の鋳型彫り込み面に摺動自在に嵌合されていることを特
   徴とする鉛帯の連続鋳造機。
4. 【請求項４】 杓に中間鉛ポットが一体化されているこ
   とを特徴とする請求項３記載の鉛帯の連続鋳造機。
5. 【請求項５】 回転鋳型内の湯面高さと杓内の湯面高さ
   とが揃うように構成されていることを特徴とする請求項
   ３または４記載の鉛帯の連続鋳造機。
6. 【請求項６】 回転鋳型内の湯面高さと杓内の湯面高さ
   と中間ポット内の湯面高さとが揃うように構成されてい
   ることを特徴とする請求項４記載の鉛帯の連続鋳造機。
7. 【請求項７】 中間鉛ポットの湯面を検出制御する湯面
   制御装置を備えていることを特徴とする請求項４または
   ６記載の鉛帯の連続鋳造機。
8. 【請求項８】 回転鋳型の内部に冷却水経路が設けら
   れ、該冷却水経路内の鋳型彫り込み面側に複数のフィン
   を備えていることを特徴とする鉛帯の連続鋳造機。