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DE10209138B4 - Method for the production of lead strips and device for the production of lead strips according to the method - Google Patents

Method for the production of lead strips and device for the production of lead strips according to the method Download PDF

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DE10209138B4 DE10209138A DE10209138A DE10209138B4 DE 10209138 B4 DE10209138 B4 DE 10209138B4 DE 10209138 A DE10209138 A DE 10209138A DE 10209138 A DE10209138 A DE 10209138A DE 10209138 B4 DE10209138 B4 DE 10209138B4
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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Bandmaterial (3) aus Blei oder einer Bleilegierung durch Strangpressen in einem Druckfließprozess, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangpressen mit Rohmaterial im festen Zustand erfolgt und das stranggepresste Bandmaterial (3) in mehreren Stufen kaltgewalzt wird.method for producing strip material (3) from lead or a lead alloy by extrusion in a pressure flow process, characterized that the extrusion with raw material takes place in the solid state and the extruded strip material (3) cold rolled in several stages becomes.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bandmaterial aus Blei oder einer Bleilegierung durch Strangpressen in einem Druckfließprozess.The The invention relates to a method for producing strip material from lead or a lead alloy by extrusion in a pressure-flow process.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von Bandmaterial aus Blei oder einer Bleilegierung nach dem Verfahren.The The invention further relates to a device for producing strip material made of lead or a lead alloy after the process.

Die Herstellung von Bandmaterial aus Blei oder einer Bleilegierung ist grundsätzlich bekannt. Bei dem derzeit üblichen Verfahren wird flüssiges Blei aus einer Schmelze auf einer gekühlten Trommel abgeschieden. In einem anschließenden Reckvorgang wird das Bandmaterial erzeugt. Die Herstellung von Gittern für Elektroden aus dem so erzeugten Material und deren Verwendung in Blei-Säure-Akkumulatoren ist, aufgrund der herstellungsbedingten Materialeigenschaften, mit erheblichen Nachteilen verbunden.The Production of strip material from lead or a lead alloy is in principle known. In the currently usual Procedure becomes liquid lead from a melt on a chilled Drum separated. In a subsequent stretching process is the Band material generated. The production of grids for electrodes from the material thus produced and its use in lead-acid storage batteries, due to the production-related material properties, with considerable Disadvantages connected.

Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der Druckschrift DE 33 17 109 C2 beschrieben. Es handelt sich um ein Verfahren zum Stranggießen von Blei- oder Bleilegierungsbändern mittels Gießwalzen und nachgeschalteten Abziehwalzen.Such a method is described for example in the document DE 33 17 109 C2 described. It is a process for the continuous casting of lead or lead alloy strips by means of casting rolls and downstream peeling rolls.

das Band einer Zugspannung zur Erzeugung eines rekristallisierten Gefüges unterworfen.the Band subjected to a tensile stress to produce a recrystallized structure.

Bessere Materialeigenschaften lassen sich durch die Herstellung eines Bandmaterials durch Strangpressen in einem Druckfließprozess erreichen. Ein solches Verfahren ist in dem Dokument US 4,332,629 beschrieben. Dabei wird ein Streifen aus einer Metalllegierung mit einer Dicke von weniger als 1,27 mm und einem Verhältnis Breite zur Dicke von mehr als 10:1 erzeugt, durch

  • (a) Versorgung eines Extrusionswerkzeugs mit einer 200° bis 280°C heißen Legierung, die im wesentlichen aus 1 bis 2,5 Gew.-% Antimon und sonst aus Blei und unvermeidbaren Fremdstoffen besteht,
  • (b) Drücken dieser Legierung durch das Extrusionswerkzeug und
  • (c) Kühlen des Streifens, wenn er aus dem Werkzeug austritt, wobei die Zugfestigkeit 6 Stunden nach Austritt aus dem Werkzeug wenigstens 35 Newton pro Quadratmillimeter beträgt.
Better material properties can be achieved by producing a strip material by extrusion in a pressure-flow process. Such a method is in the document US 4,332,629 described. In this case, a strip of a metal alloy having a thickness of less than 1.27 mm and a width to thickness ratio of more than 10: 1 is produced by
  • (a) feeding an extrusion die with a 200 ° to 280 ° C hot alloy consisting essentially of 1 to 2.5% by weight of antimony and otherwise of lead and unavoidable foreign matter,
  • (b) pressing this alloy through the extrusion die and
  • (c) cooling the strip as it exits the tool, with a tensile strength of at least 35 Newtons per square millimeter 6 hours after exiting the tool.

Die Druckschrift US 1,895,331 offenbart ein Strangpressverfahren zur Herstellung von Bändern eines zähplastischen, metallischen Materials mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt, bei dem Stangenabschnitte des Metalls durch ein Werkzeug mit einem Kolben gedrückt werden.The publication US 1,895,331 discloses an extrusion process for making tapes of a relatively low melting point, viscoplastic, metallic material in which rod portions of the metal are forced through a tool with a piston.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Bleilegierungsteilen für Blei-Speicherbatterie-Platten durch Strangpressen wird in der Druckschrift JP 57208068 A beschrieben. Nachdem eine Bleilegierung verflüssigt ist, wird die Legierung abgekühlt, wobei sie durch Ultraschallwellen gerührt oder bewegt wird, um eine Legierung im pastösen Zustand zu erzeugen. Der pastöse Zustand zeichnet sich dadurch aus, dass die Paste zu 55–95% aus festen Bestandteilen in der Lösung besteht. In diesem pastösen Zustand, der ein festflüssiger Zustand ist, wird die Legierung so durch ein Werkzeug extrudiert und zu einer plattenförmigen Einheit gekühlt. Anschließend wird diese plattenförmige Einheit durch ein Warm- oder Kaltwalzwerk zu dünnen Platten geformt. In diese dünnen Platten werden Löcher gestanzt, um Batteriegitter zu erhalten.Another process for making lead alloy parts for lead storage battery plates by extrusion molding is disclosed in US Pat JP 57208068 A described. After a lead alloy is liquefied, the alloy is cooled while being agitated or agitated by ultrasonic waves to produce a paste-like alloy. The pasty state is characterized by the fact that the paste consists of 55-95% of solid components in the solution. In this pasty state, which is a solid state, the alloy is extruded through a tool and cooled to a plate-like unit. Subsequently, this plate-shaped unit is formed by a hot or cold rolling mill into thin plates. Holes are punched in these thin plates to obtain battery grids.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Bandmaterial aus Blei oder einer Bleilegierung anzugeben, um Bandmaterial mit verbesserter Korrosionsfestigkeit, günstigen Kristallitgrößen und günstigen Kristallorientierungen des Bandmaterials zu schaffen und Einschlüsse in der Materialstruktur, beispielsweise als Lunker oder Oxidreste, zu vermeiden.Of the Invention is based on the object, a continuous process and an apparatus for producing strip material from lead or to indicate a lead alloy to strip material with improved Corrosion resistance, favorable Crystallite sizes and Great To create crystal orientations of the strip material and inclusions in the material structure, for example, as voids or oxide residues to avoid.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Herstellung von Bandmaterial aus Blei oder einer Bleilegierung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Strangpressen mit Rohmaterial im festen Zustand erfolgt und das stranggepresste Bandmaterial in mehreren Stufen kaltgewalzt wird.The Task is according to the invention in a Method of making strip material from lead or a lead alloy of the type mentioned solved in that the extrusion done with raw material in the solid state and the extruded Strip material is cold rolled in several stages.

Durch das Herstellen von Blei-Bandmaterial durch Strangpressen verändert sich im Unterschied zu dem herkömmlichen Gießprozess vorteilhafterweise die Größe der Kristallite nach dem Pressvorgang nicht mehr und es wird ein gleichmäßig feinkörniges Gefüge gewonnen, da keine unterschiedlichen Materialeigenschaften durch eine ungleichmäßige Abkühlung des Materials entstehen. Durch das nachfolgende Kaltwalzen wird ein gewünschter kompakter, lamellarer Aufbau der Gefügestruktur erzeugt, so dass das Bandmaterial aus Blei oder Bleilegierungen korrosionsfester und stabiler ist.By the production of lead strip material by extrusion is changing unlike the conventional one casting process advantageously the size of the crystallites after pressing no longer and it is obtained a uniformly fine-grained structure, because no different material properties due to uneven cooling of the Materials arise. By the subsequent cold rolling is a desired produced a compact, lamellar structure of the microstructure, so that the strip material of lead or lead alloys more corrosion resistant and more stable.

Die Strangpresse wird vorzugsweise mit Blöcken aus Blei oder Bleilegierungen bestückt. Die Strangpresse kann aber auch mit Blei oder Bleilegierung im flüssigen Zustand aus einem Schmelzkessel befüllt werden, wobei die Erstarrung des Bleis in der Strangpresse erfolgt.The Extruder is preferably made with blocks of lead or lead alloys stocked. The extruder can also be used with lead or lead alloy in the liquid state filled from a melting pot with the solidification of the lead in the extruder.

Die Verarbeitungstemperatur des Bleis oder der Bleilegierung sollte beim Strangpressvorgang unterhalb des Schmelzpunktes des Bleis bzw. der Bleilegierung liegen, so dass das Material mindestens teilweise erstarrt oder zähflüssig ist.The processing temperature of the lead or the lead alloy should during the extrusion process un lie below the melting point of the lead or lead alloy, so that the material is at least partially solidified or viscous.

Es hat sich herausgestellt, dass die Materialeigenschaften des hergestellten Bandmaterials gezielt verbessert werden können, wenn das Bandmaterial nach dem Strangpressen eine Dicke im Bereich von 5 bis 50 mm und Breite im Bereich von 50 bis 500 mm hat.It has been found that the material properties of the manufactured Band material can be specifically improved when the strip material after extrusion, a thickness in the range of 5 to 50 mm and Width in the range of 50 to 500 mm has.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bandmaterial nach dem Strangpressen und vor dem Kaltwalzprozess thermisch behandelt wird. Hierdurch kann das Gefüge des Materials gezielt beeinflusst werden.Especially It is advantageous if the strip material after extrusion and is thermally treated before the cold rolling process. This can the structure of the material.

Die Dicke des Bandmaterials nach dem Kaltwalzprozess beträgt vorzugsweise 0,2 bis 3 mm. In einer besonderen Ausführungsform kann die Dicke des Bandmaterials über die Breite gesehen in dem genannten Bereich unterschiedlich sein.The Thickness of the strip material after the cold rolling process is preferably 0.2 to 3 mm. In a particular embodiment, the thickness of the Band material over the width seen in the said area be different.

Das Bandmaterial wird nach dem Kaltwalzen vorzugsweise auf Coils aufgewikkelt und bis zur weiteren Verarbeitung gelagert.The Strip material is preferably wound on coils after cold rolling and stored until further processing.

Das derart hergestellte Bandmaterial wird bevorzugt geschnitten und gestreckt und zu Gittern für Elektroden von Bleiakkumulatoren weiterverarbeitet. Aufgrund der durch das Strangpressen mit nachfolgendem Kaltwalzen gewonnenen Gefügestruktur ist das Bandmaterial hierzu besonders geeignet.The thus prepared strip material is preferably cut and stretched and to bars for Electrodes of lead-acid batteries further processed. Due to the obtained by extrusion with subsequent cold rolling Microstructure is the band material for this purpose particularly suitable.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einer Strangpresse zum Herstellen von Bandmaterial in einem Druckfließprozess aus Rohmaterial in einem festen Zustand und einer nachgeordneten Kaltwalzanlage mit einem mehrstufigen Walzwerk gelöst.The The object is further by a generic device with an extruder for Production of strip material in a pressure flow process from raw material into a solid state and a downstream cold rolling mill with a multi-stage rolling mill solved.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 – eine Darstellung des erfindungsgemäßen Produktionsprozesses; 1 A representation of the production process according to the invention;

2a – die Struktur des Bandmaterials nach dem Strangpressen in vergrößerter Darstellung; 2a - The structure of the strip material after extrusion in an enlarged view;

2b – die Struktur des Bandmaterials nach dem Kaltwalzen in vergrößerter Darstellung. 2 B - The structure of the strip material after cold rolling in an enlarged view.

Eine Strangpresse 1 wird, entsprechend der 1, mit vorgefertigten Blöcken 2 aus Blei oder einer Bleilegierung bestückt oder mit geschmolzenem Material befüllt, das in der Kammer der Strangpresse 1 erstarrt. Eine günstige feine Kristallstruktur kann dadurch erreicht werden, dass das Bandmaterial 3 nicht, wie allgemein üblich, in einem Gießprozess, sondern durch Strangpressen hergestellt wird. Die Größe der Kristallite verändert sich nach dem Pressvorgang nicht mehr und man erhält ein gleichmäßig feinkörniges Gefüge, da keine unterschiedlichen Materialeigenschaften durch eine ungleichmäßige Abkühlung des Materials entstehen. Auf diese Weise ist es möglich, ein Bleilegierungsband 3 mit einer Enddicke von beispielsweise 0,7 bis 3 mm zu produzieren. Vorteilhafter ist es, zur gezielten Verbesserung der Materialeigenschaften ein 5,0 bis 50,0 mm dickes Endlosband mit einer Breite von 50 bis 500 mm herzustellen. Vor dem Walzen können die Materialeigenschaften durch eine thermische Behandlung positiv beeinflusst werden. Anschließend wird das Bandmaterial durch ein mehrstufiges Walzwerk 4 in einem Kaltwalzprozess auf die gewünschte Enddicke von 0,2 bis 3 mm heruntergewalzt. Die Bänder können eine konstante Dicke über die gesamte Breite besitzen oder mit unterschiedlicher Dicke profiliert sein.An extruder 1 will, according to the 1 , with prefabricated blocks 2 made of lead or a lead alloy or filled with molten material in the chamber of the extruder 1 stiffens. A favorable fine crystal structure can be achieved by making the strip material 3 not, as is common practice, in a casting process, but is produced by extrusion. The size of the crystallites does not change after the pressing process and you get a uniform fine-grained structure, since no different material properties caused by uneven cooling of the material. In this way it is possible to use a lead alloy band 3 to produce with a final thickness of, for example, 0.7 to 3 mm. It is more advantageous to produce a 5.0 to 50.0 mm thick endless belt with a width of 50 to 500 mm for the targeted improvement of the material properties. Before rolling, the material properties can be positively influenced by a thermal treatment. Subsequently, the strip material is passed through a multi-stage rolling mill 4 rolled down to the desired final thickness of 0.2 to 3 mm in a cold rolling process. The bands may have a constant thickness over the entire width or be profiled with different thickness.

Durch Änderung der Parameter der Strangaustrittsdüse, wie Querschnittsdimensionierung, Temperatur, Pressdruck und Geschwindigkeit, kann die Struktur des Ausgangsmaterials in weiten Grenzen beeinflusst werden. Der besondere Vorteil des neu en Verfahrens liegt darin, dass durch Unterbrechung des Drucks in der Strangpresse 1 die Produktion des Bleibands 3 jederzeit gestoppt werden kann. In Verbindung mit der Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit der Walzanlage 4 wird eine intermittierende Fahrweise der Anlage zur Herstellung von Blei- und Bleilegierungsbändern möglich.By changing the parameters of the strand outlet nozzle, such as cross-sectional dimensioning, temperature, pressure and speed, the structure of the starting material can be influenced within wide limits. The particular advantage of the new en method is that by interrupting the pressure in the extruder 1 the production of the lead band 3 can be stopped at any time. In connection with the control of the feed speed of the rolling mill 4 an intermittent operation of the plant for the production of lead and lead alloy strips is possible.

Nach dem Walzen kann das Bandmaterial auf Coils 5 aufgerollt und bis zur weiteren Verarbeitung gelagert werden. Es ist auch möglich, die Herstellung der Batteriegitter in einem kontinuierlichen Prozess anzuschließen. Dazu wird das Bandmaterial im Anschluss an den Walzvorgang durch Schneiden und Strecken zu Gittern für Bleiakkumulatoren verarbeitet.After rolling, the strip material on coils 5 rolled up and stored until further processing. It is also possible to connect the production of battery grids in a continuous process. For this purpose, the strip material is processed after the rolling process by cutting and stretching to grids for lead-acid batteries.

Die Veränderung der Materialstruktur der Bleibänder vor und nach dem Durchlaufen des Walzprozesses zeigen die 2a und 2b. Während das Bandmaterial vor dem Walzen (2a) noch eine gleichmäßig feinkörnige Struktur aufweist, besitzt es nach dem Walzen (2b) den gewünschten kompakten lamellaren Aufbau der Gefügestruktur. Dadurch ist es korrosionsfester und stabiler als bekannte Bänder aus Blei oder Bleilegierungen zur Herstellung von Streckmetallgittern für Bleiakkumulatoren.The change in the material structure of the lead strips before and after passing through the rolling process show the 2a and 2 B , While the strip material before rolling ( 2a ) still has a uniformly fine-grained structure, it has after rolling ( 2 B ) the desired compact lamellar structure of the microstructure. As a result, it is more resistant to corrosion and more stable than known strips of lead or lead alloys for the production of expanded metal grids for lead-acid batteries.

Claims (11)

Verfahren zur Herstellung von Bandmaterial (3) aus Blei oder einer Bleilegierung durch Strangpressen in einem Druckfließprozess, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangpressen mit Rohmaterial im festen Zustand erfolgt und das stranggepresste Bandmaterial (3) in mehreren Stufen kaltgewalzt wird.Method for producing strip material ( 3 ) of lead or a lead alloy by extrusion in a Druckfließprozess, characterized in that the extrusion of raw material takes place in the solid state and the extruded strip material ( 3 ) is cold rolled in several stages. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangpresse (1) mit Blei oder einer Bleilegierung in Form von Blöcken (2) bestückt wird.Method according to claim 1, characterized in that the extrusion press ( 1 ) with lead or a lead alloy in the form of blocks ( 2 ) is fitted. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangpresse (1) mit flüssigem Blei oder einer Bleilegierung aus einem Schmelzkessel befüllt wird.Method according to claim 1, characterized in that the extrusion press ( 1 ) is filled with liquid lead or a lead alloy from a melting kettle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungstemperatur des Bleis oder der Bleilegierung während des Strangpressens unterhalb des Schmelzpunktes liegt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the processing temperature of the lead or the lead alloy during the Extrusion is below the melting point. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (3) auf eine Dicke von 5 bis 50 mm und eine Breite von 50 mm bis 500 mm stranggepresst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip material ( 3 ) is extruded to a thickness of 5 to 50 mm and a width of 50 mm to 500 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (3) zwischen dem Austritt aus der Düse der Strangpresse (1) und dem Eintritt in die Walzanlage für den mehrstufigen Kaltwalzprozess thermisch behandelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip material ( 3 ) between the exit from the nozzle of the extruder ( 1 ) and the entry into the rolling mill for the multi-stage cold rolling process is thermally treated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (3) in einem mehrstufigen Walzwerk (4) auf einer Enddicke von 0,2 bis 3 mm kaltgewalzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip material ( 3 ) in a multi-stage rolling mill ( 4 ) is cold rolled to a final thickness of 0.2 to 3 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (3) in einem mehrstufigen Walzwerk (4) in ein Profil mit über die Breite unterschiedlicher Dicke im Bereich von 0,2 bis 3 mm kaltgewalzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip material ( 3 ) in a multi-stage rolling mill ( 4 ) is cold rolled into a profile having widths of different thicknesses in the range of 0.2 to 3 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (3) nach dem Kaltwalzprozess als Coil (5) aufgewickelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip material ( 3 ) after the cold rolling process as a coil ( 5 ) is wound up. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (3) nach dem Kaltwalzprozess durch Schneiden und Strecken zu Gittern für Elektroden von Bleiakkumulatoren verarbeitet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip material ( 3 ) is processed after the cold rolling process by cutting and stretching into grids for electrodes of lead-acid batteries. Vorrichtung zur Herstellung von Bandmaterial aus Blei oder einer Bleilegierung nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Strangpresse (1) zum Herstellen von Bandmaterial (3) in einem Druckfließprozess aus Rohmaterial in einem festen Zustand und einer nachgeordneten Kaltwalzanlage mit einem mehrstufigen Walzwerk (4).Device for the production of strip material from lead or a lead alloy according to the method according to one of the preceding claims, characterized by an extrusion press ( 1 ) for producing strip material ( 3 ) in a pressure flow process of raw material in a solid state and a downstream cold rolling mill with a multi-stage rolling mill ( 4 ).
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