PL175356B1 - Urządzenie do wytwarzania taśmy metalowej - Google Patents

Abstract

1 Urzadzenie do w ytw arzania tasmy m etalowej, za- wierajace kadz na partie stopionego m etalu oraz sasiadujaca z nia chlodzona pow ierzchnie odlew nicza, osadzona na beb- nie odlew niczym , przy czym beben odlew niczy |est polaczony z zespolem obracajacym przem ieszczajacym po- w ierzchnie odlew nicza ku górze przez partie stopionego m e- talu. znamienne tym, ze kadz (14) zawiera kom ore zasilajaca (42). kom ore pow rotna (44) i kom ore rozdzielcza (49), które sa kolejno polaczone przeplyw ow o ze so b a za po- m oca kanalów, przy czym kadz (14) m a otw arta czesc przed- m a usytuow ana z m alym odstepem od powierzchni odlew niczej (72) a w otwartej przedniej czesci kadzi (14) test um ieszczona, m ajaca dno (62) i usytuowane naprzeciw - ko siebie scianki boczne (64, 66) dostosow ane do um iesz- czenia kadzi (14). w kladka zalew ow a (60), która posiada otw arta przednia czesc ograniczona dnem (62) i sciankami bocznym i (6 4 , 66) um ieszczona przy powierzchni odlewm- cze| (72) bebna odlew niczego (12), przy czym w kladka zale- wowa (60) |est polaczona w jej dolnej czesci przeplywowo z kom ora rozdzielcza (49), zas w kadzi (14) jest usytuowany zespól regulujacy poziom (48) stopionego m etalu w kom o- rze rozdzielczej (49) i we wkladce zalewowe] (60), przy czym zespól regulujacy zaw iera regulow any próg przelew o- wy (45), oddzielaiacy kom ore rozdzielcza (49) od kom ory powrotnej (44) FIG 2 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania taśmy metalowej, zwłaszcza ciągłej taśmy z ołowiu i jego stopów o szerokim przedziale krzepnięcia, przeznaczonej na siatki elektrodowe do akumulatorów.

175 356

Od wielu lat producenci akumulatorów ołowiowo-kwasowych wytwarzają siatki do akumulatorów z różnorodnych stopów ołowiu. Wytwarza się je między innymi techniką odlewania w formy składane, odlewania w sztaby a następnie walcowania do postaci wyrobu do obróbki plastycznej w formie taśmy, odlewania taśmy, odlewania taśmy bliźniaczej, odlewania metodą podwójnego bębna oraz wylewania na bęben wirujący w kąpieli płynnego stopu, tak zwana technika “krzepnięcia ekstraktu ze stopu” lub “odlewania zanurzeniowego”. Ostatni z tych sposobów umożliwia produkcję taśmy stopowej bezpośrednio z płynnego stopu.

Warunikiem prawidłowego przebiegu procesu odlewania zanurzeniowego taśmy jest zapewnienie płynnego przepływu nie zawierającego popiołów stopionego metalu do strefy, w której wiruje obrzeże chłodzonego bębna do odlewania. Z kolei warunkiem uzyskania równomiernej grubości taśmy w poprzek bębna jest odprowadzanie z niej ciepła z równomierną szybkością w poprzek jej szerokości. Odlewanie zanurzeniowe nadaje się do odlewania wyrobów z czystego ołowiu i stopów ołowiu o wąskim przedziale krzepnięcia, takich jak stopy ołowiu z wapniem lub stopy ołowiu z wapniem i cyną. W przypadku produkcji siatek akumulatorowych z odlewanej taśmy, taśmę ze stopu ołowiu rozciąga się i formuje do postaci siatki, używanej jako siatka akumulatorowa.

Innymi sposobami produkcji siatek są: bezpośrednie odlewanie stopu w wyrób w postaci siatki oraz odlewanie siatek za pomocą wirującego bębna, którego powierzchnia jest ukształtowana w formę odpowiedniej siatki.

Znany jest sposób wytwarzania taśmy z ołowiu lub stopów ołowiu z wapniem albo stopów ołowiu z wapniem i cyną techniką krzepnięcia ekstraktu ze stopu, który ujawniono w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3,926,247 i 3,858,642, natomiast rozciąganie i kształtowanie odlanej taśmy z przeznaczeniem do produkcji siatek do akumulatorów ołowiowo-kwasowych ujawniono w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,291,443, 4,297,866 i 4,315,356.

Obecnie wielu producentów akumulatorów samochodowych preferuje wytwarzanie siatek na elektrody dodatnie do akumulatorów bezobsługowych ze stopów antymonu z ołowiem o małej zawartości antymonu. Producenci ci utrzymują, że stopy tego typu zapewniają dłuższą żywotność akumulatorów w porównaniu z żywotnością innych stopów ołowiu, takich jak stopy ołowiu z wapniem. Zawartość antymonu w stopach tego typu używanych do wyrobu dodatnich płyt akumulatorowych wynosi na ogół od 0,5% do 4,0%. W samochodowych akumulatorach rozruchowych stosuje się zazwyczaj stopy zawierające od około 1% do nie więcej niż około 2.5% wagowego udziału antymonu. Siatki akumulatorowe wykonane ze stopu zawierającego poniżej 1% Sb majązmniejszone możliwości długiej cyklicznej pracy. W celu zwiększenia lejności oraz mechanicznych i elektrochemicznych własności stopów ołowiu z antymonem, zazwyczaj dodaje się do nich jeden lub kilka składników stopowych. Do składników tego typu należą arsen, miedź, cyna, siarka, selen, tellur, srebro, kadm, bizmut, wapń, magnez, lit i fosfor w ilościach od około 0,001% do 0,5% udziału wagowego w stosunku do ołowiu. Wiele z tych dodatkowych składników stopowych, takichjak siarka, miedź, selen, tellur i srebro, dodaje się jako pierwiastki rozdrabniające ziarno.

Przemysł uznał, że dodanie jednego lub kilku składników rozdrabniających ziarno jest niezbędne do uzyskania siatek akumulatorowych o zadowalającej strukturze i parametrach i powszechnieje zaakceptował. W rezultacie jeden lub kilka składników rozdrabniających ziarno znajduje się obecnie w większości stopów antymonu z ołowiem o niskiej zawartości antymonu.

W przypadku wytwarzania ze sztab odlewanych z niskoantymonowego stopu ołowiu siatek akumulatorowych techniką ich walcowania, do przykładowo, 10% pierwotnej grubości, siatki wykonane z taśm po przeróbce plastycznej, używane na dodatnie elektrody, nie mają zadowalającej żywotności ze względu na ich słabą odporność na korozję i niepożądane pęcznienie, w związku z czym nie ma ich na rynku. Obecnie siatki na dodatnie elektrody akumulatorowe wytwarza się techniką odlewania grawitacyjnego (określaną również techniką odlewania w formach składanych), wskutek czego są one stosunkowo grube i ciężkie, ich mikrostruktura jest porowata i niejednolita, co stymuluje korozję, może przyczyniać się do pęcznienia siatki i powoduje

175 356 duże straty wody w akumulatorze. Wszystkie te cechy skracają żywotność akumulatora. Jednakże technika odlewania grawitacyjnego okazuje się jedynym sposobem stosowanym na skalę rynkową do wytwarzania dodatnich elektrod siatkowych ze stopów niskoantymonowych.

Znany jest sposób wytwarzania taśmy z niskoantymonowych stopów ołowiu na siatki do bezobsługowych akumulatorów kwasowo-ołowiowych, poprzez odlewanie zanurzeniowe w stopie wirującego bębna lub wylewanie stopu na wirujący bęben z powierzchniąw formie siatki lub odlewanie kokilowe w formie mającej kształt siatki lub odlewanie grawitacyjne i tłoczenie (np. według opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3,789,909, nr 3,789,910, nr 4,455,724 i 4,456,579).

W związku z licznymi niepowodzeniami przy wytwarzaniu taśmy techniką odlewania zanurzeniowego, ten sposób nie jest stosowany obecnie w przemyśle. Podobnie, nie wytwarza się elektrod dodatnich na skalę przemysłową techniką odlewania na wirujący bęben z powierzchniąw formie siatki, ponieważ pojawiająsię poważne problemy z parametrami technicznymi akumulatorów z płytami dodatnimi wykonanymi z niskoantymonowych stopów ołowiu odlewanych tą techniką.

Taśmę z niskoantymonowego stopu ołowiu można odlewać techniką odlewania dwuwalcowego z natychmiastową kontrolą temperatury po walcowaniu w celu zapewnienia równomiernej struktury drobnokrystalicznej (opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,498,519). Wiadomo, że antymonowe stopy ołowiu do obróbki plastycznej są z natury rzeczy miękkie i wymagają obróbki cieplnej, w celu ich utwardzenia do stanu, w którym nadają się do produkcji siatek akumulatorowych. Różnorodne sposoby obróbki cieplnej, w tym hartowanie lub chłodzenie oraz starzenie, ujawniono w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 1,674,954 do 1,674,959; 4,629,516 i 4,753,688. Również w patentach Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,629,516 i 4,753,688 ujawniono sposoby zwiększania wytrzymałości stopów ołowiowo-antymonowych techniką walcowania stopu, ogrzewania stopu do uzyskania struktury rekrystalizacyjnej, która wzmacnia stopy podczas starzenia, oraz hartowania stopu. Zwiększa to wytrzymałość obrobionych stopów na rozciąganie. Stopy tego typu zawierają odpowiednio 0,5% do 6% Sb, 0,002% do 1%o As i resztę ołowiu oraz 0,5% do 6%Sb, 0,002% do 1%o As, 0,02% do 0,5% Sn i resztę ołowiu. W wyniku walcowania stopu powstaje taśma po obróbce plastycznej, którą ogrzewa się a następnie hartuje. Ale w siatkach akumulatorowych wytwarzanych według tych patentów występująte same problemy z korozjąi niepożądanym pęcznieniem, skracającymi żywotność akumulatorów. Ujemne płyty akumulatorowe wytwarza się obecnie ze stopów ołowiowo-antymonowych, ołowiowo-wapniowych lub ołowiowo-wapniowo-cynowych techniką odlewania grawitacyjnego lub rozciągania taśmy ze stopu ołowiowo-wapniowego lub ołowiowo-wapniowo-cynowego.

Istniejądwa powody uniemożliwiające odlewanie niskoantymonowych stopów ołowiu techniką odlewania zanurzeniowego na gładki wirujący bęben. Po pierwsze, skutkiem istnienia antymonu w stopie jest szeroki przedział krzepnięcia płynnego stopu w granicach do 60°C dla zalecanego przedziału zawartości Sb od 1% do 2,5%. Po drugie, grawitacja niszczy ciągłość stopionego metalu na bębnie. W rezultacie nie można uzyskać spójnej, litej, cienkiej taśmy o równomiernej grubości. Dotyczy to zwłaszcza stopów o zawartości antymonu w przedziale od 1,0% do 1,5% Sb, w którym przedział krzepnięcia stopu jest maksymalny.

Znane jest urządzenie do wytwarzania taśmy metalowej, które zawiera chłodzony, wirujący bęben, na który wylewa się roztopiony metal z kadzi głównej. Do kadzi głównej jest dołączona kadź pośrednia lub naczynie do odlewania umieszczone ponad bębnem lub z jego boku. Sposób odlewania realizowany przez to urządzenie jest określany jako “ciągnienie ze stopu. Odlewanie taśm z metalu techniką ciągnienia ze stopu jest stosowane do wytwarzania taśm aluminiowych, ze stopów aluminiowych, miedzi, stopów miedzi i stali, ale według naszych informacji sposobu tego nie stosowano dotychczas na skalę przemysłową do wytwarzania taśm ze stopów ołowiu o szerokim przedziale krzepnięcia, takich jak niskoantymonowe stopy ołowiu.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3,858,642, ujawniono urządzenie do doprowadzania stopionego metalu o szerokim przedziale krzepnięcia do spokojnego base175 356 nu ze stopionym metalem w dnie wirującego bębna zanurzonego w basenie. Urządzenie to zawiera kadź zasilającą z zespołem sekcji zbiornikowych i odlewniczych, progami przelewowymi, przegrodami i przewodami do zapewniania regulowanego przepływu stopionego metalu o równomiernej temperaturze, nie zawierającego popiołów ani wtrąconych pęcherzyków gazu, do basenu z metalem.

Urządzenie do wytwarzania taśmy metalowej, według wynalazku, zawierające kadź na partię stopionego metalu oraz sąsiadującą z nią chłodzoną powierzchnię odlewniczą, osadzoną na bębnie odlewniczym, przy czym bęben odlewniczy jest połączony z zespołem obracającym przemieszczającym powierzchnię odlewniczą ku górze przez partię stopionego metalu, charakteryzuje się tym, że kadź zawiera komorę zasilającą, komorę powrotną i komorę rozdzielczą, które są kolejno połączone przepływowo ze sobą za pomocą kanałów, przy czym kadź ma otwartą część przednią usytuowaną z odstępem od powierzchni odlewniczej, a w otwartej przedniej części kadzi jest umieszczona, mająca dno i usytuowane naprzeciwko siebie ścianki boczne dostosowane do umieszczenia kadzi, wkładka zalewowa, która posiada otwartą przednią część ograniczoną dnem i ściankami bocznymi umieszczoną przy powierzchni odlewniczej bębna odlewniczego. Wkładka zalewowa jest połączona przepływowo z komorą rozdzielczą w ich dolnych częściach. W kadzi jest usytuowany zespół regulujący poziom stopionego metalu w komorze rozdzielczej i we wkładce zalewowej, przy czym zespół regulujący zawiera regulowany próg przelewowy oddzielający komorę rozdzielczą od komory powrotnej.

Kadź posiada dno, leżące naprzeciwko siebie ścianki boczne, ściankę końcową, otwartą część przednią, znajdującą się w pewnej odległości od ścianki końcowej, oraz leżącą w pobliżu otwartej części przedniej pionowąprzegrodę, w której jest otwór dla przepływu stopionego metalu, a wkładka zalewowa posiada otwartączęść tylnąznaj dującąsię w pewnej odległości od ścianki przegradzającej kadzi.

Przy ściance końcowej kadzi jest usytuowana komora zasilająca, a komora powrotna znajduje się w sąsiedztwie pionowej przegrody, zaś komora rozdzielcza jest usytuowana pomiędzy zasilającą i komorą powrotną i jest oddzielona od komory zasilającej płytą turbulencyjną a od komory powrotnej regulowanym w pionie progiem przelewowym.

Pionowa przegroda posiada dolnąkrawędź usytuowaną z odstępem od dna kadzi, a pomiędzy komorą rozdzielczą i wkładką zalewowąjest usytuowana przepływowa szczelina dla stopionego metalu.

Wkładka zalewowa jest grafitowa, a czołowa powierzchnia jej dna i czołowe powierzchnie jej ścianek bocznych mają zarys odpowiadający zarysowi powierzchni odlewniczej.

Cylindryczny bęben odlewniczy posiada kanały chłodzące połączone ze źródłem cieczy chłodzącej. Na powierzchni odlewniczej bębna odlewniczego jest oparta para rozstawionych rolek osadczych, które są zamontowane obrotowo. Za bębnem odlewniczym są zamontowane obrotowo rolki przeciągające odbierające pod naprężeniem taśmę metalową z powierzchni odlewniczej.

Za pomocą urządzenia według wynalazku możliwe jest wytwarzanie w regulowanych warunkach roboczych taśmy ze stopów ołowiu, a zwłaszcza ze stopów o szerokim przedziale krzepnięcia, takich jak niskoantymonowe stopy ołowiu, techniką ciągnienia ze stopu. Taśmę odlaną poddaje się dalszej obróbce, na przykład obróbce cieplnej w przypadku taśm z niskoantymonowych stopów antymonu z ołowiem. Wytworzoną na urządzeniu według wynalazku obrobioną cieplnie taśmę można z powodzeniem rozciągać i nadawać jej postać rozciągniętych siatek, przeznaczonych na dodatnie elektrody płytowe, o znakomitych własnościach elektrochemicznych. Urządzenie według wynalazku zapewnia uzyskanie taśmy metalowej o doskonałych własnościach na siatki techniką odlewania z niskoantymonowych stopów ołowiu, bez stosowania konwencjonalnych składników stopowych rozdrabniających ziarno. Bardziej konkretnie, w odniesieniu do płyt dodatnich, istnieje możliwość odlewania ze stopionego stopu z kadzi na wirujący, chłodzony bęben niskoantymonowych stopów ołowiu zawierających od około 0,5% do około 4%, korzystnie od około 1,5% do około 3,0%, a najbardziej korzystnie, od około 1,5% do około 2,0% antymonu w stosunku wagowym do ołowiu i niewielkich ilości jednego lub więcej

175 356 dodatkowych składników stopowych, techniką ciągnienia ze stopu. Dodatkowymi składnikami stopowymi mogą być arsen i cyna, natomiast nie ma potrzeby dodawania składników rozdrabniających ziarno. Arsen i cynę dodaje się w celu poprawy własności elektrochemicznych i mechanicznych stopów antymonu z ołowiem. Korzystnie, zawartość arsenu i cyny wynosi odpowiednio, od około 0,1% do 0,2% As, i od około 0,2% do 0,7% cyny.

Urządzenie według wynalazku do realizacji techniki ciągnienia ze stopu umożliwia ciągłe wytwarzanie z dużą prędkością z niskoantymonowych stopów ołowiu taśm na elektrody dodatnie o znakomitych własnościach do akumulatorów samochodowych. Technika ta umożliwia również wytwarzanie nieporowatych, cieńszych i lżejszych elektrod akumulatorowych o wyższej gęstości energii i mocy oraz o lepszych parametrach z punktu widzenia ładowania i rozładowania. Dodatkowa waga akumulatorów to dodatkowe koszty. Ponieważ rośnie liczba płyt elektrodowych w jednym akumulatorze ze względu na nacisk rynku na wytwarzanie i sprzedaż akumulatorów o wyższej mocy rozruchowej, więc akumulatorowe płyty elektrodowe powinny być możliwie lekkie z powodu wymogów serwisowych kładących nacisk na minimalizację kosztów produkcji.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do wytwarzania taśmy metalowej, w widoku z boku; fig. 2 - przekrój podłużny kadzi i bębna odlewniczego urządzenia z fig. 1; oraz fig. 3 - przekrój poprzeczny kadzi z fig. 2 dokonany wzdłuż linii 3-3 na fig. 2.

Na fig. 1 przedstawiono schematycznie urządzenie do wytwarzania ciągłej taśmy metalowej. Urządzenie zawiera kadź 14 ze stopionym metalem przy której jest umieszczony bęben odlewniczy 12, na który odlewa się taśmę 10 ze stopu ołowiu z kadzi 14. Za bębnem odlewniczym j est umieszczona ogrzewana płyta odbiorcza 16, po której przemieszcza się taśmę 10 do stanowiska obcinającego 18 zawierającego nożyce wielokrążkowe, w którym odcina się krawędzie boczne taśmy 10. Za stanowiskiem obcinającym 18 są ustawione jeden za drugim grzejniki gazowe 20,22 i 24, pod którymi przeprowadza się taśmę 10 do walca 26, na którym ogrzewa się jądodatkowo przed nawinięciem w zwój 30 na trzpieniu 28.

' ’ Na fig. 213 pokazano szczegółowo bęben odlewniczy 12ikadź 14.Kadź 14 posiada poziome dno 33, ściankę końcową 34 i dwie równoległe ścianki boczne 35 i 36 oraz otwartą przednią część. Kadź 14 posiada wlot w postaci wlewu dennego 40, którym dopływa stopiony stop ołowiu do komory zasilającej 42 ograniczonej ścianką końcową 34 i płytą turbulencyjną47. Płynny stop ołowiu przepływa ponad progiem, jakim jest górna część płyty turbulencyjnej 471 wpływa do komory rozdzielczej 49. Kadź 14 zawiera zespół regulujący w postaci ruchomego regulowanego progu 45. Część stopionego stopu ołowiu jest kierowana do komory powrotnej 44, ograniczonej ścianką43, dnem 38 i regulowanym progiem 45. Zadaniem regulowanego progu 45, osadzonego zawiasowo w dnie 38 komory powrotnej 44, jest regulacja wysokości poziomu 48 stopionego stopu ołowiu. Szczelina 49' pomiędzy dnem 38 a dolną krawędzią pionowej przegrody 50 umożliwia przepływ płynnego stopu ołowiu do komory odlewniczej 52 do wysokości równej poziomowi 48 w komorze rozdzielczej 49. Wkładka zalewowa 60, zamocowana w kadzi 14, posiada dno 62 i równoległe ścianki boczne 64, 66 wyznaczające dno i ściany boczne komory odlewniczej 52. Tylną ściankę komory odlewniczej 52 wyznacza pionowa przegroda 50, a jej część przednią bęben odlewniczy 12.

Jak widać na fig. 3, wkładka zalewowa 60, demontowalnie osadzana w kadzi 14, posiada ścianki boczne 64, 66 z przeciwległymi powierzchniami wewnętrznymi, korzystnie odchylającymi się ku górze na zewnątrz. Skośne ścianki boczne 64, 66 nadają pochyłość krzepnącym krawędziom stopu metalu odlewanego w taśmę.

Wracając do fig. 2, bęben odlewniczy 12 jest zamontowany obrotowo na poziomej osi 71. Zewnętrzna powierzchnia obwodowa 72 bębna odlewniczego 12 jest w zasadzie gładka i korzystnie obrobiona, na przykład techniką pneumatycznego śrutowania śrutem szklanym, dzięki czemu powstająna niej punkty zarodkowania krzepnięcia stopionych stopów. Z wirującym bębnem odlewniczym 12 współpracują również rolki osadcze 75, z których pokazano tylko jedną, zapewniające całkowite skrzepnięcie krawędzi metalowej taśmy 10 przed jej zdjęciem z powierzch175 356 ni 72 bębna. Rolki osadcze 75 silnie dociskają zewnętrzne krawędzie boczne taśmy do powierzchni 72 bębna odlewniczego 12, zapewniając niezbędne chłodzenie metalowej taśmy, a następnie wytwarzając odpowiednie krawędzie ciągłej taśmy metalowej 10. Wewnębrznąpowierzchnię bębna odlewniczego 12 chłodzi się wodą za pomocą dobrze znanych środków obiegowych (nie pokazanych). Średnica bębna odlewniczego 12, jego prędkość obrotowa, wykończenie i temperatura jego zewnętrznej powierzchni 72, oraz temperatura i poziom 48 stopionego metalu w kadzi 14, wyznaczają ilość stopionego metalu wyciąganego na zewnętrznąpowierzchnię 72 z kąpieli metalowej w kadzi 14, wyznaczając tym samym grubość taśmy. Chłodzona powierzchnia 72 bębna odlewniczego 12 powoduje stygnięcie lub krzepnięcie stopionego metalu w taśmę 10 o w zasadzie stałej szerokości i grubości.

Stop metalu płynie z zasobnika zbiorczego (nie pokazanego) przez odśrodkową pompę do metalu (nie pokazaną), a następnie przez wlot denny 40 do komory zasilającej 42, po czym nad progiem przelewowym, jaki tworzy płyta turbulencyjna 47, do komory rozdzielczej 49. Na końcu komory rozdzielczej 49 przepływ metalu dzieli się na dwie części; jedna jego część płynie nad regulowanym progiem przelewowym 45 do komory powrotnej 44, a druga regulowaną szczeliną49. Stop metalu przepływający nad regulowanym progiem przelewowym 45 wpływa do komory powrotnej 44, a stamtąd upustem 15 do zasobnika zbiorczego stopu. Poziom 48 reguluje się za pomocą regulowanego progu przelewowego 45, co zapewnia właściwy poziom stopionego metalu w komorze odlewniczej 52 przy bębnie odlewniczym 12. Stopiony metal pompuje się do komory wlotowej 42 kadzi 14 z wydajnością zawsze zapewniającą jego nadmiar i ciągły przepływ nad progiem przelewowym 45 do komory powrotnej 44. Ewentualny żużel powstający lub znajdujący się w stopionym metalu oddziela się łatwo od stopionego metalu w kadzi 14 pomiędzy płytą turbulencyjną 47 a ścianką 43 komory powrotnej 44. Regulowany próg przelewowy 45, pionowa przegroda 50 regulująca przepływ i szczelina regulacyjna 49 skutecznie regulują ilość stopionego metalu w kadzi, jego poziom 48 oraz, łącznie z płytą turbulencyjną47, turbulencję stopionego metalu w kadzi 14. W rezultacie, do wirującego bębna odlewniczego 12 dociera w zasadzie uspokojony przepływ stopionego metalu o w zasadzie stałej grubości.

Warunkiem prawidłowego nakładania stopionego metalu na powierzchnię 72 bębna odlewniczego 12 jest właściwa konstrukcja i odpowiednie położenie wkładki zalewowej 60 i czołowej powierzchni 61 jej dna 62, stykającej się z bębnem odlewniczym 12. Konstrukcja wkładki zalewowej 60 musi gwarantować brak wszelkich przeszkód, które mogłoby powodować podczas odlewania przywieranie do niej krzepnącego metalu. Z tego względu boczne ścianki 64,66 wkładki zalewowej 60 są skośne ku górze i na zewnątrz. Stykające się z bębnem odlewniczym 12 czołowe powierzchnie 63 ścianek bocznych 64,66 wkładki zalewowej 60 jest dokładnie dopasowana do krzywizny powierzchni 72 bębna odlewniczego 12. Czołowe powierzchnie 63 ścianek bocznych 64,66 wkładki zalewowej 60 powinny znajdować się możliwie blisko powierzchni 72 bębna odlewniczego 12 w położeniu zbliżonym do pozycji określanej jako “pomiędzy godziną dziewiątąa dziesiątą na zegarze”. Czołowe powierzchnie 63 nie dotykajądo powierzchni 72 bębna odlewniczego 12 podczas przemieszczania się stopionego metalu z wkładki zalewowej 60 na powierzchnię 72 bębna odlewniczego 12. Z kolei skutkiem zbyt dużej odległości czołowych powierzchni 63 od powierzchni 72 bębna odlewniczego 12 jest wylewanie się stopionego metalu i przerwanie procesu odlewania. Do szybkiego i dokładnego przemieszczania kadzi 14 i wkładki zalewowej 60 do i od bębna odlewniczego 12 i jego powierzchni 72, w celu uzyskania odpowiedniego położenia i właściwej odległości 90 pomiędzy nimi, służy zespół sterujący 65, na przykład bardzo dokładny mechanizm złożony z drążka prowadzącego i łożyska kulkowego, mechanizm zębatkowy lub ślizgacz trapezowy.

Wkładka zalewowa 60 jest wykonana z grafitu, ponieważ grafitjest bardziej miękki od metalu, z jakiego jest wykonana powierzchnia 72 bębna odlewniczego 12. Ponadto grafitowej czołowej powierzchni 63 można łatwo nadać kształt zbliżony do kształtu powierzchni 72 bębna odlewniczego 12,' owijając na bębnie odlewniczym 12 papier ścierny i dociskając czołową powierzchnię 63 ścianek bocznych 64,66 wkładki zalewowej 60 do powierzchni 72 bębna odlewni8

175 356 czego 12 podczas jego wirowania. Grafit dobrze nadaje się do tego celu, ponieważ nie daje się łatwo zwilżyć stopionym metalem.

W miarę wirowania bębna odlewniczego 12, na jego powierzchnię odlewniczą 72 wyciągana jest określona ilość stopionego metalu. Stop metalu krzepnie tworząc taśmę 10, która zazwyczaj schodzi z bębna odlewniczego 12 w położeniu zbliżonym do “pomiędzy godziną dwunastą a pierwszą na zegarze”. Gotową taśmę 10 ściąga się z wirującego bębna odlewniczego 12 za pomocą dwóch równoległych, pokrytych gumą, rolek ściągających 92, z których jedną pokazano na fig. 1, a które mogą stanowić część zespołu noży krążkowych 18. Rolki 92 napędza się silnikiem o regulowanej prędkości (nie pokazanym), kontrolującym prędkość odlewania w powiązaniu z prędkością obrotową bębna odlewniczego 12 w taki sposób, żeby uzyskać i, korzystnie, ciągle utrzymywać właściwe naprężenie taśmy 10, w miarę jej odrywania od powierzchni 72 bębna odlewniczego 12.

Przed dojściem do rolki odbiorczej 26, taśma 10 przechodzi pomiędzy regulowanymi obrotowymi nożami w stanowisku nożyc krążkowych 18, które obcinająjej krawędzie zewnętrzne, dzięki czemu uzyskuje się taśmę 10 o bardzo dokładnej, wymaganej szerokości. Taśma 10 może przechodzić przez czujnik wiroprądowy (nie pokazany) kontrolujący w sposób ciągły rozkładjej grubości wzdłuż szerokości. Urządzenie jest wyposażone we wskaźnik cyfrowy dostarczający informacji niezbędnych do zapewnienia, że grubość taśmy 10 jest i może być utrzymywana na pożądanym poziomie. Następnie taśma przechodzi na trzpień 28 o regulowanym momencie, na którym jest formowany zwój.

Taśmy wykonanej z niskoantymonowego stopu ołowiu nie można zastosować od razu do produkcji siatek akumulatorowych, ponieważ nie ma ona odpowiedniej wytrzymałości na pękanie podczas późniejszych operacji cięcia i rozciągania. W celu zwiększenia wytrzymałości taśmy 10 na pękanie podczas operacji cięcia i rozciągania, poddaje się ją natychmiast po odlaniu i podczas nawijania obróbce cieplnej stanowiącej jedną z operacji ciągłego procesu wytwarzania taśmy, albo też po nawinięciu poddaje się wytworzone zwoje taśmy 10 seryjnej obróbce cieplnej. Taśmę 10 z niskoantymonowego stopu ołowiu ogrzewa się do temperatury powyżej około 190°C, korzystnie do temperatury w zakresie od około 200°C do 230°C, i utrzymuje w podwyższonej temperaturze przez co najmniej około 10 minut, do równomiernego rozprowadzenia antymonu w postaci drobnych ziaren w sieci ołowiu, uzyskując w wyniku tego taśmę o dobrej rozciągliwości z równoczesną dobrą ciągłością materiału i wytrzymałością mechaniczną. Obróbka cieplna niskoantymonowych stopów ołowiu umożliwia produkcję rozciągniętych, nie uszkodzonych siatek akumulatorowych, o znakomitych właśnościach elektrochemicznych.

Poniżej zilustrowano przykład stosowania wynalazku.

Typowy niskoantymonowy stop ołowiu o składzie wagowym 1,8% Sb, 0,15%As, 0,16-0,2% Sn i reszta ołów, ogrzewano do około 400°C w kadzi 14 według wynalazku, a następnie odlewano z niego z szybkością0,18-0,19 metrów/sekundę taśmę o grubości 5,52 mm i szerokości 9,15 cm na powierzchnię 72 bębna odlewniczego 12 obrobioną uprzednio techniką śrutowania pneumatycznego za pomocą śrutu szklanego. Temperatura taśmy 10 na bębnie odlewniczym 12 w środku jego górnej części wynosiła 140°C, zewnętrzną powierzchnię 72 bębna odlewniczego 12 chłodzono za pomocą krążącej w nim wody o temperaturze od 38-43°C. Taśma 10 wędrowała po ogrzewanej płycie odbiorczej 16 o długości 0,61 m ogrzewanej w centralnej części do temperatury 190°C za pomocą czterech 0,33 m grzejników 98 o mocy 125 Wat, które ogrzewały ją do temperatury około 170°C.

Następnie taśmę 10 przemieszczano poprzez ciągnięcie przez rolki wyciągowe 92 przez nożyce krążkowe 18 obcinające jej krawędzie boczne i biegła ona na odcinku 3,0 m pod grzejnikami 20, 22 i 24, każdy szerokości 10 cm i długości 0,91 m, do rolki odbiorczej 26. Wszystkie grzejniki 20,22 i 24 majądługość 10 cm, metalowe boki oraz część górną umożliwiającą częściowe-otaczanie przesuwającej się przez nie taśmy 10. Korzystnie, do uzyskania odpowiedniej ciągliwości w połączeniu z dobrą ciągłością struktury i wytrzymałością mechaniczną, taśmę 10 podgrzewano do temperatury co najmniej 190°C i utrzymywano ją w tej temperaturze przez co najmniej 10 minut. Korzystnie, temperatura pierwszego w szeregu grzejnika 20 była największa,

175 356 natomiast kolejne grzejniki 22 i 24 zapewniały taśmie 10 nieco niższe temperatury w stosunku do temperatury docelowej około 200°C. Taśmę 10 dodatkowo ogrzewano za pomocą palnika acetylenowego 100, ogrzewającego jąpośrednio, przez ogrzewanie rolki odbiorczej 26, do temperatury około 200°C. W celu opóźnienia chłodzenia zwoju taśmy 102 ogrzewa się go rozproszonym płomieniem z palnika propanowego.

Taśmę 10, korzystnie ogrzewa się w sposób ciągły podczas procesu produkcji, jak pokazano na fig. 1 i utrzymuje się ją w podwyższonej temperaturze co najmniej 190°C w zwoju 30 przez co najmniej 10 minut przed powolnym ochłodzeniem. Alternatywnie, wyprodukowaną taśmę można bezpośrednio nawinąć na trzpień, uzyskując zwój bez ogrzewania i pozwolić mu na ostygnięcie. W późniejszym czasie zwój można poddać odpowiedniej obróbce cieplnej u producenta siatek akumulatorowych.

Taśma wytworzona za pomocą urządzenia według wynalazku nie jest porowata, ma gładkie powierzchnie oraz ściśle określoną i bardzo dokładną szerokość oraz ściśle określoną i w zasadzie równomierną i stałą grubość. Grubość taśmy jest taka, że wyprodukowane z niej siatki mogą być cieńsze od siatek w akumulatorach konwencjonalnych wykonanych technikami znanymi dotychczas. Grubość taśmy może zawierać się w przedziale od około 0,5 do około 1,0 mm, co stanowi około 50% grubości siatek stosowanych dotychczas. Cieńsze siatki umożliwiają producentom akumulatorów produkcję akumulatorów o wyższej gęstości energii i mocy. Siatki te są odporne na korozję oraz pełzanie podczas eksploatacji oraz stwierdzono, że znacznie przewyższają siatki obrobione plastycznie o takim samym składzie, wytwarzane za pomocą innych urządzeń podobnego typu.

Do wytwarzania taśm w urządzeniu według wynalazku stosuje się niskoantymonowe stopy ołowiu, chociaż można również odlewać taśmy z takich metali jak czysty ołów i inne stopy ołowiu. Niskoantymonowe stopy ołowiu do akumulatorów wymagających niewielkiej obsługi mogą zawierać antymon, którego udział wagowy może wynosić od 0,5% do nie więcej niż około 4,0%. Jest to największy zakres zawartości antymonu, jaki uważa się za mający zastosowanie w akumulatorach samochodowych. Stopy do akumulatorów bezobsługowych zawierają antymon w ilości wagowej od około 1% do około 3%. Zawartość antymonu w siatkach akumulatorowych, wynosząca poniżej około 1% Sb, jest zbyt mała i akumulatory tracą własności niezbędne do głębokiej cykliczności pracy. Akumulatory z siatkami zawierającymi powyżej około 2% Sb silnie gazują. Jednakże drobnoziarnista struktura wyrobu umożliwia stosowanie antymonu w ilości do około 3,0% bez znaczniejszego wzrostu gazowania. W związku z tym zawartość antymonu w stopach z których wytwarza się taśmę za pomocąurządzenia według niniejszego wynalazku, wynosi korzystnie od około 1 % do około 3,0%, a bardziej korzystnie od co najmniej około 1,5% do około 2,2%. Najbardziej zalecane zawartości antymonu wynoszą od około 1,5% do około 2% udziału wagowego w stopie, a resztę stanowi ołów i przypadkowe zanieczyszczenia.

W niskoantymonowych stopach ołowiu może ponadto znajdować się jeden lub więcej składników stopowych, takich jak arsen, miedź, cyna, siarka, selen, tellur, srebro, kadm, bizmut, wapń, magnez, lit lub fosfor, każdy w ilości wagowej od około 0,001% do około 0,5%. Przyczyny ich dodawania sąróżne. Co prawda urządzenie według wynalazku umożliwia odlewanie z powodzeniem niskoantymonowych stopów ołowiu o różnych składach, bez dodatkowych składników stopowych, ale zaleca się dodawanie do nich pewnej ilości arsenu i cyny w celu poprawy lejności i płynności stopu, co zwiększa wydajność oraz poprawia własności odlanej taśmy. Ilość dodawanego arsenu wynosi od około 0,1% do 0,2% udziału wagowego w stopie, a ilość cyny od około 0,2% do około 0,7% udziału wagowego w stopie.

175 356

175 356

FJG-2.

175 356

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do wytwarzania taśmy metalowej, zawierające kadź na partię stopionego metalu oraz sąsiadującąz niąchłodzonąpowierzchnię odlewniczą, osadzoną na bębnie odlewniczym, przy czym bęben odlewniczy jest połączony z zespołem obracającym przemieszczającym powierzchnię odlewniczą ku górze przez partię stopionego metalu, znamienne tym, że kadź (14) zawiera komorę zasilającą(42), komorę powrotna(44) i komorę rozdzielcza(49), które sąkolejno połączone przepływowo ze sobą za pomocą kanałów, przy czym kadź (14) ma otwartą część przednią usytuowaną z małym odstępem od powierzchni odlewniczej (72) a w otwartej przedniej części kadzi (14) jest umieszczona, mająca dno (62) i usytuowane naprzeciwko siebie ścianki boczne (64, 66) dostosowane do umieszczenia kadzi (14), wkładka zalewowa (60), która posiada otwartą przednią część ograniczoną dnem (62) i ściankami bocznymi (64,66) umieszczoną przy powierzchni odlewniczej (72) bębna odlewniczego (12), przy czym wkładka zalewowa (60) jest połączona w jej dolnej części przepływowo z komorą rozdzielczą (49), zaś w kadzi (14) jest usytuowany zespół regulujący poziom (48) stopionego metalu w komorze rozdzielczej (49) i we wkładce zalewowej (60), przy czym zespół regulujący zawiera regulowany próg przelewowy (45), oddzielający komorę rozdzielczą (49) od komory powrotnej (44).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kadź (14) posiada dno (33), leżące naprzeciwko siebie ścianki boczne (35, 36) ściankę tylną (34), otwartą część przednią znajdującą się w pewnej odległości od ścianki tylnej (34), oraz leżącą w pobliżu otwartej części przedniej pionową przegrodę (50), w której jest otwór dla przepływu stopionego metalu, a wkładka zalewowa (60) posiada otwartą część tylną, znajdującą się w pewnej odległości od ścianki przegradzającej (50) kadzi (14).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że przy ściance tylnej (34) kadzi (14) jest usytuowana komora zasilająca (42), a komora powrotna (44) znajduje się w sąsiedztwie pionowej przegrody (50), zaś komora rozdzielcza (49) jest usytuowana pomiędzy zasilającą (42) i komorą powrotną (44) i jest oddzielona od komory zasilającej (42) płytą turbulencyjną (47), a od komory powrotnej (44) regulowanym w pionie progiem przelewowym (45).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że pionowa przegroda (50) posiada dolną krawędź usytuowaną z odstępem od dna (33) kadzi (14), a pomiędzy komorą rozdzielczą (49) i wkładką zalewową (60) jest usytuowany otwór do przepływu stopionego metalu.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 4, znamienne tym, że wkładka zalewowa (60) jest grafitowa, a czołowa powierzchnia (61) jej dna (62) i czołowe powierzchnie (63) jej ścianek bocznych (64, 66) mają zarys odpowiadający zarysowi powierzchni odlewniczej (72).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że cylindryczny bęben odlewniczy (12) posiada kanały chłodzące połączone ze źródłem cieczy chłodzącej.
7. 7. Urządzenie według zastrz 6, znamienne tym, że na powierzchni odlewniczej (72) bębna odlewniczego (12) jest oparta para rozstawionych rolek osadczych (75), które są zamontowane obrotowo.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że za bębnem odlewniczym (12) są zamontowane obrotowo rolki przeciągające (92), odbierające pod naprężeniem taśmę metalową z powierzchni odlewniczej (72).