DE3212067A1

DE3212067A1 - Application of the cast-rolling method

Info

Publication number: DE3212067A1
Application number: DE19823212067
Authority: DE
Inventors: Osbert Dipl Ing Doehl; Hans-Peter Dipl Ing Dr Sattler
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1982-04-01
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1983-10-06

Abstract

In the application of the cast-rolling method to lead alloys for the grids of lead batteries, the molten lead alloy is poured into the rolling gap, is there cooled rapidly and continuously and immediately rolled into an endless cast-rolled strip with the profile of the grid.

Description

Anwendung des Gießwalzverfahrens Application of the casting and rolling process

Die Erfindung betrifft die Anwendung des zur kontinuierlichen Herstellung eines endlosen Gußwalzbandes dienenden Gießwalzverfahrens, wobei eine Metallschmelze in einen Walzspalt gegossen, dort schnell und kontinuierlich abgekühlt und unmittelbar gewalzt wird.The invention relates to the use of the for continuous production of an endless cast-rolled strip serving the casting-rolling process, wherein a metal melt Poured into a roll gap, where it is rapidly and continuously cooled and immediately is rolled.

Der überwiegende Teil der Gitter von Bleiakkumulatoren wird im allgemeinen im Fallguß d.h. Kokillenguß mittels automatischer Gießmaschinen in mit Korkmehl wärmeisolationsgeschlichteten Kokillen hergestellt. Die Gießleistung solcher Gießmaschinen liegt bei ca. 15 Gittern/min, die Gießtemperatur bei 500 OC + 20 OC, die Kokillentemperatur bei 180 OC + 20 OC und die Erstarrungszeit bei ca. 2s.The predominant part of the grid of lead-acid batteries is used in general In drop casting, i.e. chill casting by means of automatic casting machines with cork powder heat-insulating coated molds produced. The casting performance of such casting machines is around 15 grids / min, the casting temperature at 500 OC + 20 OC, the mold temperature at 180 OC + 20 OC and the solidification time at approx. 2s.

Vergossen werden überwiegend Blei-Antimon-Legierungen mit Antimongehalten zwischen ca. 2,5 und 6 Gew.-% und mit weiteren Zusätzen von Arsen, Kupfer und Zinn, sowie häufig auch Schwefel oder Selen. Daneben haben auch Blei-Calcium-Legierungen mit Calciumgehalten von 0,05 - 0,1 Gew.-t mit oder ohne Zinnzusatz an Bedeutung gewonnen (Metallgesellschaft AG: Blei-Taschenbuch, Frankfurt 1980, Seite 87).Mainly lead-antimony alloys with antimony content are cast between approx. 2.5 and 6% by weight and with further additions of arsenic, copper and tin, and often also sulfur or selenium. They also have lead-calcium alloys with calcium contents of 0.05-0.1 wt. t with or without added tin of importance won (Metallgesellschaft AG: Blei-Taschenbuch, Frankfurt 1980, page 87).

Zur Erhöhung der Gießleistung ist in der DE-OS 31 07 175 eine Gießvorrichtung für Akkumulatorengitter vorgesehen, die eine umlaufende Trommel aufweist, deren Oberfläche mit dem Gießformmuster versehen ist und die mit einer feststehenden konkaven zylindrischen Oberfläche oder mit einem sich bewegenden biegsamen Band zusammenwirkt. Geschmolzenes Metall wird in den Formhohlraum eingeführt und die erstarrten Gitter werden kontinuierlich abgeführt. Die Hauptgießprobleme stellen im Falle beider Legierungstypen Auslauffehler und im Falle der Blei-Antimon-Legierungen zusätzlich Warmrisse und Innenporositäten dar. Auch eine geringe Härte der Gitter kann später zu Verarbeitungsschwierigkeiten führen. Auslauffehler zeigen sich als un-1 vollständige Gitter. Offene Warmrisse sind unmittelbar nach dem Guß erkennbar, während sich verdeckte Warmrisse und Innenporositäten infolge Querschnittsverminderung und Kerbwirkung - insbesondere nach der Aushärtung der Gitter - durch eine scheinbare Versprödung bzw. erhohte Bruchanfälligkeit äußern. Überdies sind Porositäten und Risse Orte bevorzugten Korrosionsangriffs im Batteriebetrieb.To increase the casting performance, DE-OS 31 07 175 describes a casting device provided for accumulator grid, which has a rotating drum, whose Surface is provided with the mold pattern and with a fixed concave cylindrical surface or cooperates with a moving flexible belt. Molten metal is introduced into the mold cavity and the solidified grids are continuously discharged. The main casting problems are in the case of both types of alloys Leakage defects and, in the case of lead-antimony alloys, additional hot cracks and Internal porosities. Even a low level of hardness in the grid can later lead to processing difficulties to lead. Leakage defects show up as un-1 complete lattices. Open hot cracks can be seen immediately after casting, while hidden hot cracks and internal porosities as a result of cross-section reduction and notch effect - especially after hardening the grid - express itself through an apparent embrittlement or increased susceptibility to breakage. In addition, porosities and cracks are the preferred locations for corrosion attack in battery operation.

Äußerliche Hinweise auf das Vorliegen von Innenporositäten bilden Einfallstellen und matte Stellen an den Gußstückoberflächen. Diese Fehler sind sowohl formtechnisch als auch legierungsbedingt. Die engen Kanalquerschnitte stellen extreme Anforderungen an das Fließvermögen, und stets wechselnde Querschnitte wirken der Nachspeisung entgegen.Form external indications of the presence of internal porosities Sink marks and dull spots on the casting surfaces. These errors are both in terms of shape and alloy. The narrow channel cross-sections represent extreme Requirements for fluidity and constantly changing cross-sections have an effect Make-up against.

Mikroporosität in den Materialanhäufungen, beispielsweise in den Knotenpunkten der Gitter, sind nicht zu vermeiden, und die schrumpfungsungünstige, starre Gitterform fördert darüber hinaus die Warmrißbildung warmrißanfälliger Legierungen. Neben dieser herkömmlichen Gießtechnologie ist es bekannt aus Bleilegierungen für Gitter von Bleiakkumulatoren Bänder oder Streifen zu gießen, indem die Schmelze zwischen zwei umlaufenden, wassergekühlten Stahlbändern zur Erstarrung gebracht wird. Das Gußband verläßt die Kokille mit einer Dicke von z.B. 20 mm und wird anschließend in einem Walzgerüst auf die gewünschte Dicke abgewalzt und dann zu Streckmetallgittern verarbeitet.Microporosity in the material accumulations, for example in the nodes the lattice, and the rigid lattice shape, which is unfavorable in terms of shrinkage, cannot be avoided In addition, it promotes the formation of hot cracks in alloys that are prone to hot cracking. Besides this conventional casting technology, it is known from lead alloys for grids of Lead batteries tapes or strips to pour by the melt between two circulating, water-cooled steel belts is made to solidify. That Cast strip leaves the mold with a thickness of e.g. 20 mm and is then rolled to the desired thickness in a roll stand and then into expanded metal grids processed.

Nach dem Strecken werden die Bänder oder Streifen pastiert und anschließend die Gitter ausgestanzt (DE-OS 27 21 560).After stretching, the tapes or strips are pasted and then punched out the grid (DE-OS 27 21 560).

Der Nachteil dieses Gießverfahrens ist darin zu sehen, daß das Gußband infolge der bei der Erstarrung erfolgenden Querschnittsverminderung nicht mehr an dem oberen Stahlband der mitlaufenden Kokille anliegt, wodurch es zur Ausbildung von offenen Warmrissen und/oder Innenporositäten kommt. An diesen Stellen erfolgt dann im Batteriebetrieb bevorzugt der Korrosionsangriff. Die vorstehend genannten Fehler sind demnach im wesentlichen formtechnisch bedingt.The disadvantage of this casting process is that the cast tape as a result of the reduction in cross-section that occurs during solidification rests against the upper steel band of the co-rotating mold, causing it to be trained comes from open hot cracks and / or internal porosities. At these points takes place then in battery operation the corrosion attack is preferred. The above Errors are therefore essentially due to form.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu konzipieren, mit deren Hilfe ein von Warmrissen und Innenporositäten freies Band aus einer Bleilegierung für die Gitter von Akkumulatoren herstellbar ist.It is the object of the present invention to provide a method and a Device for carrying out this procedure to be conceived, with the help of which a Lead alloy strip free of hot cracks and internal porosities for the Grid of accumulators can be produced.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Anwendung des zur kontinuierlichen Herstellung eines endlosen Gußwalzbandes dienenden Gießwalzverfahrens auf Bleilegierungen für die Gitter von Bleiakkumulatoren, wobei die Schmelze in den Walzspalt gegossen, dort schnell und kontinuierlich abgekühlt und unmittelbar das Gitterprofil gewalzt wird.The solution to this problem consists in the application of the continuous Production of an endless cast-rolled strip used in the casting and rolling process on lead alloys for the grid of lead accumulators, whereby the melt is poured into the roll gap, There it is cooled down quickly and continuously and the grid profile is rolled immediately will.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung entspricht die durch die Walzen erzeugte wirksame Kühllänge der Sumpflänge im Walzspalt.According to a special feature of the invention corresponds to that by Rolling produced effective cooling length of the sump length in the roll gap.

Zur Erzeugung eines einwandfreien Bandes beträgt die Gießgeschwindigkeit je nach gewünschter Banddicke und zu verarbeitender Bleilegierung 1,25 bis 7,5 m/min. Die Gießtemperatur sollte nicht mehr als 50 OC über der Liquidustemperatur der zu verarbeitenden Bleilegierung liegen, da sonst die Gießgeschwindigkeit erheblich gesenkt werden muß, um im Walzspalt eine ausreichende Erstarrung der Schmelze zu erreichen.The casting speed is to produce a flawless strip depending on the required strip thickness and the lead alloy to be processed, 1.25 to 7.5 m / min. The casting temperature should not be more than 50 OC above the liquidus temperature of the too processing lead alloy, otherwise the casting speed will be considerable must be reduced in order to achieve sufficient solidification of the melt in the roll gap reach.

In gleichem Maß wie das Gittergußwalzband aus dem Walzspalt austritt, wird kontinuierlich Schmelze in den Walzspalt nachgegossen. Das Gittergußwalzband wird nach dem Austritt aus dem Walzspalt in Teilstücke zerlegt, die dann nur noch pastiert werden müssen.To the same extent as the lattice cast rolled strip emerges from the roll gap, Melt is continuously poured into the roll gap. The lattice cast rolled strip is broken down into pieces after exiting the roll gap, which are then only need to be pasted.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus zwei aufeinander abrollenden wassergekühlten Walzen, von denen wenigstens eine am Umfang mit das Profil des Gitters erzeugenden Gießformmustern versehen ist, wobei das Profil auf der linken und rechten Seite durch die Ränder der Walzen begrenzt ist. Da die Oberfläche der Walzen aus gut wärmeleitendem, die Oberfläche der Gießformmuster jedoch aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff bestehen, werden im Verformungsbereich der Walzen die in direktem Kontakt mit den Walzenoberflächen stehenden einen plastisch-festen Zustand aufweisenden Schalen der erstarrenden Bleilegierung durch den Walzvorgang gegeneinander gedrückt und miteinander "verschweißt" und die noch flüssige Kernzone in den Sumpf zurückgedrängt.The device for performing the method consists of two on top of each other unrolling water-cooled rollers, at least one of which on the circumference with the Profile of the grating generating mold patterns is provided, the profile on the left and right side is bounded by the edges of the rollers. Because the surface the rollers are made of good thermal conductivity, but the surface of the mold pattern is made of Poorly thermally conductive material are made in the deformation area of the rollers those in direct contact with the roll surfaces have a plastic-solid structure The condition of the shells of the solidifying lead alloy due to the rolling process pressed against each other and "welded" together and the still liquid core zone pushed back into the swamp.

Gegebenenfalls kann es sinnvoll sein, die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Weise abzuwandeln, daß anstelle der einen Walze ein mitlaufendes Stahlband, das zur Führung des Gittergußwalzbandes dient, eingesetzt ist.If necessary, it can be useful to use the device according to the invention to be modified in such a way that instead of one roller, a steel belt running along which is used to guide the grid cast rolled strip is used.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in einer vergleichsweise hohen Gießleistung, einer beachtlich niedrigeren Gießtemperatur von max. 400 OC vorzugsweise max. 380 OC und dementsprechend auch einer niedrigeren Erstarrungszeit von weniger als 2s. Die hergestellten Gitter weisen keine formtechnisch bedingten Fehler, wie Mikroporositäten im Bereich von Materialanhäufungen und keine Warmrissbildungen infolge ungünstigen Schrlmpfens auf. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber den bekannten Streckmetallgittern besteht ferner darin, daß die erfindungsgemäß hergestellten Gitter eine relativ hohe Härte von 10-12 HV aufweisen, während die Härte der Streckmetallgitter 6-7 HV beträgt.The advantages achieved by the invention consist in particular in a comparatively high casting performance, a considerably lower casting temperature of max. 400 OC, preferably max. 380 OC and accordingly also a lower one Solidification time of less than 2s. The grids produced have no shape conditional errors, such as microporosities in the area of material accumulations and none Hot cracking due to unfavorable shrinkage. A major advantage compared to the known expanded metal grids is that the invention produced grids have a relatively high hardness of 10-12 HV, while the The hardness of the expanded metal mesh is 6-7 HV.

Es wurden jeweils eine Blei-Antimon-Legierung des Typs PbSblAs0.06Cu0.05S0.004 mit einer Liquidustemperatur von 320 OC und eine Blei-Calcium-Legierung des Typs PbCa0.08Sn0,3 mit einer Liquidustemperatur von 327,4 OC bei einer Gießtemperatur vor der Gießdüse von 360 OC mit einer Gießgeschwindigkeit von 3 m/min. bzw. 2,5 m/min. in den Walzspalt gegossen und zu einem Gittergußwalzband von 4 mm Stegdicke geformt, das anschließend pastiert und aus dem dann die Gitter ausgestanzt wurden. Die Härte der Gitter wurde mit 11 bzw. 11,5 HV ermittelt.A lead-antimony alloy of the type PbSblAs0.06Cu0.05S0.004 with a liquidus temperature of 320 OC and a lead-calcium alloy of the type PbCa0.08Sn0.3 with a liquidus temperature of 327.4 OC at a pouring temperature in front of the pouring nozzle of 360 OC with a pouring speed of 3 m / min. or 2.5 m / min. Poured into the roll gap and formed into a lattice cast rolled strip with a web thickness of 4 mm shaped, which is then pasted and from which the grids were then punched out. The hardness of the grids was determined to be 11 or 11.5 HV.

! Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht beispielsweise gemäß der in Fig. 1 schematisch wiedergegebenen Seitenansicht, von der Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Walzspaltes zeigt, aus den beiden Walzen 1, 2, deren aus einem gut leitenden Werkstoff gebildeter Mantel 3, 4 auf der Rückseite ein Kühlkanal 5, 6 aufweist. Die Bleilegierungsschmelze wird aus der Vorlage 7 über die Gießdüse 9 in den Walzspalt gegossen, dort kontinuierlich abgekühlt und gewalzt. Durch die auf dem Mantel 3, 4 der beiden Walzen 1, 2 angeordneten Gießformmuster 11, 12 werden die Stege und die zwischen Ihnen bestehenden Ausnehmungen des Gittergußwalzbandes 10 geformt. ! The device for carrying out the method consists, for example according to the side view shown schematically in FIG. 1, from FIG. 2 a shows enlarged section of the roll gap, from the two rolls 1, 2, their Sheath 3, 4 formed from a highly conductive material has a cooling channel on the rear side 5, 6 has. The lead alloy melt is poured from the template 7 through the pouring nozzle 9 poured into the roll gap, continuously cooled and rolled there. Through the on the shell 3, 4 of the two rollers 1, 2 arranged mold pattern 11, 12 are the webs and the recesses of the lattice cast rolled strip that exist between them 10 shaped.

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Claims

PATENT'S CLAIMS 1. Application of to continuous manufacturing an endless cast-rolled strip serving the casting and rolling process on lead alloys for the grid of lead accumulators, with the melt poured into the roll gap, There it is cooled down quickly and continuously and the grid profile is rolled immediately will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the by the effective cooling length produced by the rollers corresponds to the sump length of the melt.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the casting speed depending on the lead alloy to be processed and the desired one Thickness of the lattice cast rolled strip 1.25 to 7.5 in / min. amounts to.

4. The method according to claim 3, characterized in that the casting temperature max. 50 OC above the liquidus temperature of the lead alloy.

5. Device for performing the method according to the claims 1 to 4, characterized in that at least one of the rollers (1, 2) on the peripheral surface is provided with the mold pattern (11, 12) for the grid.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the surface the rollers (1, 2) made of a good material and the surface of the mold pattern (11, 12) consist of a material with poor thermal conductivity.