JPS5836658B2 - 鉛合金に低比重物質を添加する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉛合金に低比重の物質を添加する装置に係る
もので、その目的とするところは、鉛より比重が小さい
ために鉛合金中に添加することが難シいセレン、イオウ
、テルル等の結晶微細化元素を効率良く、添加すること
を可能ならしめることにある。

一般に、鉛蓄電池用の極板格子体は、ｐｂ−ｓｂ系合金
又はＰｂ−Ｏａ系合金を用い鋳造法によって製造されて
いる。

しかしｐｂ−ｓｂ系合金を用いて格子体を鋳造する場合
の問題に凝固割れ、シュリンケージポロシテイがある。

凝固割れの発生過程は、鋳造時に鋳型に鋳込まれた溶湯
が凝固するに従い凝固によって生威した結晶を取りまく
残液量が少なくなり、結晶は隣接の結晶と結合して外力
に対する抵抗力を有するに至る。

この様な段階でいまだ凝固の完了しない液膜状態の局部
が存在すると、凝固金属の収縮応力がその部分に集中す
る結果、凝固の遅れた液膜の個所で割れが発生する。

また、シュリンケージポロシテイは、凝固過程で戒長じ
て来た結晶の間隙に滞留した残液が外部との液の連絡を
たたれるために、凝固収縮にともない、結晶間に空洞を
生じる。

この空洞をシュリンケージポ口シティという。

この様な鋳造欠陥を含む格子体が鋳造直後に見い出され
た場合には、直ちにその格子体を再溶解し、鋳造し直す
ことが出来る。

しかし、格子体の内部にこの様な鋳造欠陥を含む場合は
、鋳造工程で発見されず後工程で外力を加えられること
によって、格子体が折れるということになる。

鋳造欠陥の発生を防止するために、従来から金型の冷却
方法、加熱方法など主に金型の温度分布を改良し、鋳造
される格子体を速やかに冷却してやることによって、均
一に凝固させる方法が検討されて来た。

しかし、温度分布を改良し、急冷することによって、上
記鋳造欠陥の発生を無くすことには限界がある。

即ち、凝固するのに時間を要するため、鋳造欠陥の発生
し易い部分を急冷し、速やかにかつ均一に凝固させよう
とすると金型全体の温度バランスを崩し、鋳造を円滑に
行なうことが出来なくなる。

一方、セレン、テルル、イオウ等の元素を０． ０ Ｏ
５〜ｏ．ｏ１％添加することによって、結晶を微細化
し上記鋳造欠陥の発生を防止することが考えられている
。

結晶を微細化することは、凝固割れシュリンケージポロ
シテイの発生過程から見て効果のあることは確実であり
、実際に実験的段階では、セレン、イオウ等を０．００
５％添加しただけで、鋳造欠陥を皆無にすることが確認
されている。

しかし、実際の製造工程でこれら元素を添加することは
困難であり、例えば、イオウは溶けた鉛中に添力目しよ
うとすると、溶湯上に浮いてしまい、十分に溶湯と接触
せず、かつ熱によって燃えてしまう。

それに伴ない有害な亜硫酸ガスを発生し、大規模にイオ
ウを添加することには問題が多かった。

その他セレン、テルル等を用いる場合も溶湯と接触しに
くい点はイオウの場合と同様であるが、これら元素の場
合には高価であるということもあり、実際の製造工程へ
の使用は難しい。

本発明は、これら欠点を克服して鉛合金中に上記微細化
元素の目標量を効率良く、かつ確実に添加することを可
能にすると共に、イオウの場合には、亜硫酸ガスの発生
等の問題も十分解決できる手段を提供するものである。

溶湯の構或母材より比重の小さい元素を溶湯中に添加す
るのに取られる方法は、損失分を見込んで目標添加量の
数倍添加することであるが、適当な治具に添加元素を収
納し、溶湯上に浮いてこない様に押え込むことが行なわ
れる。

しかしイオウの場合、いたずらに添加量を増すことは有
毒な亜硫酸ガスの発生を多くする。

また、セレン、テルル等の場合にはコスト高になる。

治具で押え込む方法は、治具に添加元素の溶融物が付着
することになり、長時間溶湯中に押え込んだとしても実
質添加される量は目標量の１／１０以下程度になってし
まう。

治具に付着した添加元素はその表面を溶湯との反応生成
物で覆われており、それ以上溶湯中に浸漬しておいても
溶け出さない。

以上の状況から本発明は、微細化元素を溶湯中に必要時
間保持するための容器に微細化元素の表面を覆ってしま
った反応生戒物を削る手段を備え、微細化元素の表面を
新らたに出現させ、更に溶湯と接触させることによって
微細化元素の必要量を確実に添加することが期待出来る
ものである。

本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図、第２図において、１はイオウ、セレン、テルル
等の微細化元素を収納する円筒容器であり、上面には５
〜ＩＱｍ＄の開口２を有し、側面には下方１／３程度の
ところに矩形の開口３を有し、底面は開放されている。

円筒容器１はパイプ状の回転軸４に連結され、周方向に
回転する。

第２図に示すように、円筒容器１には円筒容器１の内径
より１〜３顯小さい径の底板５が装着される。

該底板５は回転軸４を貫通する軸６に連結され、通常は
円筒容器１の開放された底面と同一位置にあるが、軸６
に連結したスプリング（図示せず）の伸縮により円筒容
器１内壁を摺動可能となっている。

また、第３図、第４図に示すように、底板５は５〜１０
７ＩｌＩＩｌφの開口γを有し、高さ３０〜５０版、幅
３０Ｍの断面楔形の突出片８を板面に十分に設けている
。

本発明装置は上記のような構造を有し、次のように使用
する。

まず、底板５を引き降し、微細化元素の必要量を底板５
の上に置き、底板５を通常の位置まで戻して円筒容器１
内に収納する。

次いで、円筒容器１を６０〜１００ｒｐｍ程度で回転さ
せながら、４５０〜５００℃程度に加熱された鉛合金溶
湯中に装置を投入する。

この時円筒容器１の内部の空気は開口から放出される。

溶湯は矩形の開口３から円筒容器１の内部に入り，微細
化元素と接触する。

溶湯が円筒容器１の内部を満たすと微細化元素は浮上し
て円筒容器１の上部の内壁に付着する。

適当時間、例えば２〜５分間程度溶湯と微細化元素を接
触させた後円筒容器１の回転を１５０〜２０Ｏｒｐｍ程
度に増加する。

それと同時に軸６に連結したスプリングを圧縮すること
によって、底板５を上方へ移動させる。

この時円筒容器１内の溶湯は開口１から外部へ出る。

円筒容器１が比較的高速で回転し、その中を底板５が上
昇すれば、軸６と回転軸４との間に間隙があるため、底
板５は円筒容器１の内壁と衝突しながら上昇することに
なる。

これによって円筒容器１の内壁に付着した微細化元素を
騒き落とすことが出来る。

更に円筒容器１の上端の内壁に付着した微細化元素は、
突出片８が円筒容器１の上端の内壁に接近してくると同
様に騒き落とされる。

また、軸６に付着した分は、軸６が上昇する時点でパイ
プ状の回転軸４の下端と接触することにより同じく１騒
き落とされる。

このようにして、円筒容器１及び軸６に付着した微細化
元素を騒き落すと共に微細化元素の表面を覆った反応生
成物を削り取ることによって、まだ溶湯と接触していな
い微細化元素の新しい表面を露出させる。

次に軸６に連結したスプリングを伸ばすことによって、
底板５を下げれば開口３から溶湯が入り込み、新たに露
出した微細化元素の表面と接触し更に添加を可能にする
。

以後この操作を３０〜４０分程くり返えす。

なお、この装置は円筒容器１の外側而又は回転軸４の部
分に攪拌羽根を設けて溶湯を攪拌しながら他の添加元素
であるアンチモン、砒素、スズ等を添力目する様にして
も良い。

本発明装置を用いて鉛合金溶湯中にイオウを添加したと
きの効果を、治具でイオウを溶湯中に押え込む従来の方
法と比較して第１表に示す。

効果は、使用したイオウ量と実際に鉛合金中に含有され
たイオウの量とで表わした。

なお、使用したイオウは、径が５〜５０＃程度の結晶で
ある。

第１表から明らかなように、従来方法によれば使用する
イオウの量は鉛合金中に含有される量の１０〜１６倍を
必要とするのに対し、本発明装置を使用した場合には１
．３〜１．５倍程度の量で済み、極めて効率よく添加が
できる点本発明の工業的価値は犬なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す斜視図、第２図は
第１図のＡ−Ａ’線２こ沿う断面図、第３図は本発明装
置に使用する底板の一例を示す平面図、第４図は第３図
のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。 １は円筒容器、２，３は開口、４は回転軸，５は底板、
６は軸、７は開口、８は突出片。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上面および側面に開口を有し底面が開放された円筒
   容器と、開口および鋭利な突出片を有し前記円筒容器内
   壁を軸方向に摺動可能な底板と、前記円筒容器を周方向
   に回転させる手段とからなり、鉛合金溶湯中に浸漬され
   る鉛合金に低比重物質を添加する装置。