[发明专利]用于连铸铅带的钢带轮式连铸机

说明书

技术领域

本发明涉及有色合金的连铸设备，尤其是一种用于连铸铅带的钢带轮式连铸机。

背景技术

板栅是铅酸蓄电池的重要组成部分，其作用包括作为电子集流体和固定活性物质。铅酸蓄电池的使用过程中，多孔的活性物质会渗透硫酸，导致板栅发生腐蚀，影响板栅的循环使用寿命，进而对蓄电池的耐用性造成重要的影响；同时，电子的传递要求板栅具有良好的导电性，要求在使用过程中其腐蚀产物具有较低的阻抗，尤其是正极板栅。板栅的耐腐蚀性和晶体结构之间存在密切的关系，因此为了改进板栅的晶体结构，以改善板栅的耐腐蚀性能和钝化产物，通常的方法包括加入锑等合金元素以及铸轧工艺的采用。与直接铸造成型的板栅相比，铸轧成型工艺首先铸成铸坯，然后对铸坯压延形成薄铅带，之后通过切口拉伸等工艺最终形成板栅。由于轧制使得铅带的组织更致密、机械强度高，因此所生产的板栅耐穿透腐蚀、循环寿命延长。

铸坯的成型可采用模铸或连铸。铅的模铸采用重力浇铸法，模具的型腔、分型面均沿纵向设置，实施容易，但凝固时间长，生产效率低，铅液大量暴露且位置分散，铅烟污染大。连铸的自动化程度高，铅液仅在结晶轮附近暴露，可通过集中抽风的方式降低铅烟污染，因此污染小。但铅密度极大——1m³的纯铅重约11.3吨，抗拉强度极低——纯铅的抗拉强度约为3～7kgf/mm²，且质软，导致目前的连铸设备在生产铅带时，铸坯断面尺寸均受到一定的限制。针对常用的连铸设备，具体说明如下：

一、浸铸设备，通过将旋转的冷却成型辊筒浸入熔池中，在成型辊筒表面连续的形成具有一定厚度的金属带。熔料牵引连铸设备，通过中间包和旋转的冷却成型辊筒相配合，中间包熔池中的金属液不间断地在旋转的冷却成型辊筒表面涂覆并形成具有一定厚度的金属带。但由于重力会破坏熔化金属在辊筒上的连续性，在采用浸铸设备和熔料牵引连铸设备连铸铅带时，无法连铸厚度较大的铅带，尤其是针对低锑铅合金等凝固区间较宽的铅合金。目前，采用两者连铸的铅带厚度通常为1mm左右。但浸铸设备和熔料牵引连铸设备连铸的铅带薄，凝固速度快，无型腔，排气方便，因此铸造组织好，极少形成气泡、裂纹和疏松等铸造缺陷。目前浸铸设备、熔料牵引连铸设备主要用于直接连铸板栅。

二、双辊连铸机，常用于钢带的板坯连铸，两辊相对设置，金属液由两辊上方浇入两辊辊缝处形成熔池；随辊的转动，熔池内的金属液经辊的冷却形成连续的坯壳并进入辊下方的冷却辊道；坯壳内未凝固的金属液在冷却辊道进一步冷却，最终形成凝固完全的铸坯。但用于铅连铸时，由于铅质软、抗拉强度低且密度大，因此坯壳强度低、易变形，为了保证所生产铅带厚度的均匀性，就需要限制坯壳内未凝固铅液的量，因此难以提高其连铸的铅带厚度，其连铸铅带的厚度通常在5mm左右、不超过10mm。

三、钢带轮式连铸机，包括结晶轮、钢带轮系、无头钢带，钢带通过钢带轮系绷紧并随主动钢带轮的转动而运动，结晶轮自转且外圆柱面上设置有内凹的结晶腔；结晶轮安装于钢带外侧，其部分外圆柱面与钢带外侧面紧贴，并通过钢带封闭该部分的结晶腔形成沿结晶轮周向延伸的型腔；型腔两端，一端为浇铸口、另一端为拉坯口，通过冷却系统对钢带、结晶轮的冷却，由浇铸口注入的金属液在型腔内逐步凝固形成铸坯，随结晶轮、钢带的运动，铸坯由拉坯口拉出，然后铸坯经弧形的引桥送入输送辊道。

钢带轮式连铸机在铸坯断面尺寸上同样受到极大的限制。具体的说，为了保证在凝固过程中金属液对凝固收缩的自动补充，型腔的浇铸口通常位于结晶轮上部；为了方便铸坯的牵引，拉坯口通常位于结晶轮的中部或下部，铸坯重量主要依靠钢带支撑；但钢带通过多个钢带轮绷紧并随主动钢带轮的转动而运动，钢带通过自身张力保证其和结晶轮的紧贴，因此要求钢带较薄，具备良好的弹性和韧性。弹性、韧性的要求限制了钢带自身强度的提高，因此钢带的承重能力受到了限制，相应的铸坯断面尺寸受到限制；尤其是对于铸坯的宽度尺寸，为了保证获得满足的轧制比，在铸坯具备一定厚度的前提下，随铸坯断面宽度的增加，受尺寸增加、承重增加的双重影响，钢带变形量增大，容易产生扭转等随机变形，导致铸坯厚度不均、钢带对结晶腔的密封不严甚至失效，密封不良进一步引起金属液外泄或冷却水进入型腔，而一旦冷却水进入型腔极易引起爆炸，因此必须对钢带也即铸坯的宽度进行限制。