一种高效低耗的蓄电池板栅连铸成型工艺的制作方法

本发明涉及铅酸蓄电池，尤其涉及一种高效低耗的蓄电池板栅连铸成型工艺。

背景技术：

1、铅酸电池凭借安全可靠、成本低廉、可回收率高的优势，广泛应用于汽车启动、储能电站、通信电源、电动交通工具等领域。板栅作为电池核心骨架，承担导电、承载活性物质、抵抗腐蚀的关键功能，其纯净度、晶粒组织、致密度、内应力状态直接决定电池寿命与稳定性。

2、传统重力浇铸、间歇式浇铸工艺存在明显缺陷：开放式熔炼浇铸导致铅液氧化严重、铅烟量大、原料损耗高；冷却方式多为自然冷却或全程恒温水冷，结晶速率不可控，易造成表层晶粒过细、芯部晶粒粗大、组织不均，内部存在疏松、微气孔、夹杂缺陷；同时间歇生产效率低、一致性差、能耗高。

3、现有连铸工艺普遍过滤体系简单、仅单层滤网过滤，无法去除微米级细微氧化夹杂；且冷却方式多采用单一恒温冷却，未根据板栅液态流动、液固结晶、完全凝固三个阶段差异化控温，导致晶粒大小不均、残余应力大、耐腐蚀性提升有限。因此，亟须优化高精度多级复合过滤体系与分段梯度结晶冷却工艺，进一步提升板栅综合性能。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明公开了一种高效低耗的蓄电池板栅连铸成型工艺，包括以下步骤：

2、（1）铅合金精准密闭熔炼：将铅钙锡铝合金原料按配比投入密闭熔炼炉，升温至420-450℃恒温熔炼，熔炼全程通入惰性气体隔绝氧化，恒温搅拌均匀，获得成分均匀、低氧化的铅合金液；

3、（2）多级复合过滤真空除气：熔融铅液依次通过316l不锈钢多层叠加编织滤网、蜂窝多孔碳化硅陶瓷过滤板、微孔氧化铝陶瓷滤芯深层过滤结构三级结构过滤，配合真空负压除气，逐层去除大颗粒渣杂、细微氧化夹杂、悬浮杂质与包裹气体，使铅液纯净度≥99.95%；

4、（3）恒温稳压连续密闭供液：净化后铅合金液进入密闭保温储液仓，控制温度410-430℃、供液压力0.08-0.12mpa，通过定量稳压导流机构实现匀速、无波动连续供液；

5、（4）多段梯度闭环水冷连续铸轧：铅液进入连铸连轧模具，采用入口快速形核冷却、中段稳态结晶控温、出口低温定型稳晶三段差异化闭环水冷控温模式，入口段水温35-40℃、中段25-30℃、出口段20-25℃，在不同凝固阶段匹配专属冷却速率，连续铸轧成型获得高质量带状板栅坯料；

6、（5）在线精密整形矫直：板栅坯料经5-7组对称柔性矫直辊组进行厚度与平整度校正，将板栅厚度公差控制在±0.02mm以内；

7、（6）低温缓冷应力定型：整形后板栅进入恒温热风缓冷仓，以2-3℃/min匀速降温至室温，彻底消除铸轧残余内应力，获得组织稳定、无变形缺陷的成品板栅。

8、上述步骤中，铅合金液和板栅均在相对封闭/独立腔室生产转运，避免氧化、外泄。

9、优选的，步骤（1）中，所述铅钙锡铝合金各组分质量配比为：钙0.08%-0.12%、锡0.3%-0.5%、铝0.02%-0.05%，余量为纯铅，各组分纯度均≥99.99%。

10、优选的，步骤（1）中，所述惰性气体为高纯氮气，通气流量为8-12l/min，熔炼搅拌转速为30-50r/min，恒温熔炼保温时间20-30min。

11、优选的，步骤（2）多级复合过滤结构具体为：

12、粗过滤层采用316l不锈钢多层叠加编织滤网，孔径0.8-1.2mm，用于拦截大颗粒熔渣、氧化皮、团聚杂质；

13、中层采用蜂窝多孔碳化硅陶瓷过滤板，孔径0.15-0.25mm，利用贯通蜂窝流道实现紊流整流+精细拦截，去除微米级氧化夹杂；

14、深层采用微孔氧化铝陶瓷滤芯深层过滤结构，微孔孔径50-80μm，对铅液进行最后均质净化，细化微观杂质；

15、真空除气真空度-0.08～-0.1mpa，除气时间10-15min，有效脱除氢氧裹挟气体与微气泡。

16、进一步的，步骤（4）三段梯度冷却技术原理及作用如下：

17、入口段高温差快速冷却：水温35-40℃，铅液刚进入模具处于液态流动状态，通过适度强冷快速触发大量均匀晶核，避免大晶粒枝晶生长，实现表层快速凝固成型、防止流痕与塌边缺陷；

18、中段稳态结晶均衡冷却：水温25-30℃，板栅处于液固两相共存结晶阶段，降低冷却温差、放缓冷却速率，保障内部晶粒均匀生长、消除芯部疏松与微气孔，实现内外结晶同步；

19、出口段低温定型稳晶冷却：水温20-25℃，板栅基本完全凝固，通过低温稳温冷却锁定晶粒组织结构、细化晶界、降低整体残余应力，避免后续翘曲、变形、回弹缺陷。

20、优选的，步骤（5）中，所述多级精密矫直辊组包含5-7组对称布置的不锈钢矫直辊，矫直过程采用柔性压力调节，单辊压力控制在50-80n，避免板栅挤压变形。

21、优选的，步骤（6）中，所述缓冷仓采用热风循环恒温控温结构，内部风速恒定为0.5-1m/s，保证板栅全域均匀降温。

22、上述工艺制备的蓄电池板栅，所述板栅晶粒尺寸均匀，内部无气孔、夹渣缺陷，板栅耐腐蚀速率较传统铸造成型板栅降低30%以上，适配阀控式、储能式全系列蓄电池。

23、本发明的有益效果如下：

24、1.本发明全程密闭熔炼、供液、铸轧，搭配惰性气体保护，铅液氧化损耗率降至1%以下，较传统工艺降低60%以上；分段闭环水冷循环利用热能，整体生产能耗降低35%以上，生产成本大幅降低。

25、2.本发明通过精准控温、稳压铸轧、低温缓冷定型，制备的板栅晶粒均匀致密，无气孔、夹渣、裂纹缺陷，尺寸公差精度高，耐腐蚀性能、力学强度显著提升，有效避免电池使用过程中板栅腐蚀、活性物质脱落问题，蓄电池循环使用寿命提升25%以上。

26、3.本发明全流程密闭作业，无铅烟、铅尘外泄，污染物排放大幅降低，无需复杂的尾气净化设备，环保处理成本低，生产工况安全洁净。

1.一种高效低耗的蓄电池板栅连铸成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高效低耗的蓄电池板栅连铸成型工艺，其特征在于，步骤一中，铅钙锡铝合金各组分质量配比为：钙0.08%-0.12%、锡0.3%-0.5%、铝0.02%-0.05%，余量为纯铅，各组分纯度均≥99.99%。

3.根据权利要求1所述的一种高效低耗的蓄电池板栅连铸成型工艺，其特征在于，步骤一中，保护气氛为氮气，通气流量为8-12l/min，熔炼搅拌转速为30-50r/min，恒温熔炼保温时间20-30min。

4.根据权利要求1所述的一种高效低耗的蓄电池板栅连铸成型工艺，其特征在于，步骤二中，316l不锈钢多层叠加编织滤网的孔径0.8-1.2mm，蜂窝多孔碳化硅陶瓷过滤板的孔径0.15-0.25mm，微孔氧化铝陶瓷滤芯深层过滤结构的微孔孔径50-80μm，并且真空除气真空度-0.08～-0.1mpa，除气时间10-15min。

5.根据权利要求1所述的一种高效低耗的蓄电池板栅连铸成型工艺，其特征在于，步骤五中，包含5-7组对称布置的不锈钢矫直辊，矫直过程采用柔性压力调节，单辊压力控制在50-80n。

6.根据权利要求1所述的一种高效低耗的蓄电池板栅连铸成型工艺，其特征在于，步骤六中，缓冷仓采用热风循环恒温控温结构，内部风速恒定为0.5-1m/s。

7.一种根据权利要求1-6任意一项所述工艺制备的蓄电池板栅，其特征在于，板栅晶粒尺寸均匀，内部无气孔、夹渣缺陷，板栅耐腐蚀速率较传统铸造成型板栅降低30%以上，适配于阀控式、储能式全系列蓄电池。