(57)【要約】【課題】ドロスの発生を抑えた鉛屑の溶解方法、前記溶解方法を用いた鉛蓄電池用基板の製造方法を提供する。【解決手段】鉛または鉛合金溶解保持炉１上に縦断面が凹状で底部に開口部２ａを有する鉛屑受け容器２を配し、前記容器２内に鉛屑４を供給し、前記鉛屑４を還元炎で加熱溶融し、この溶融物を溶解保持炉１内の鉛溶湯１ｄ中に静かに流入させる鉛屑の溶解方法。溶解保持炉１で溶解した鉛または鉛合金溶湯１ｄを基板鋳造機７により格子基板に鋳造する鉛蓄電池用基板の製造方法において、前記基板鋳造機７で発生する鉛屑４を、溶解保持炉１上に配した縦断面が凹状で底部に開口部２ａを有する鉛屑受け容器２内に供給して還元炎で加熱溶融し、この溶融体を鉛屑受け容器２の開口部２ａから溶解保持炉１内の鉛または鉛合金溶湯１ｄ中に静かに流入させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛または鉛合金溶解保持炉上に縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器を配し、前記鉛屑受け容器内に鉛屑を供給し、前記鉛屑を還元炎で加熱溶融し、この鉛屑の溶融体を前記鉛屑受け容器の開口部から溶解保持炉内の鉛または鉛合金溶湯中に静かに流入させることを特徴とする鉛屑の溶解方法。
【請求項２】
前記鉛屑受け容器の底部を溶解保持炉内の鉛または鉛合金溶湯中に浸入させることを特徴とする請求項１に記載の鉛屑の溶解方法。
【請求項３】
溶解保持炉で溶解した鉛または鉛合金溶湯を基板鋳造機により格子基板を鋳造する鉛蓄電池用基板の製造方法において、前記基板鋳造機で発生する鉛屑を、前記溶解保持炉上に配した縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器内に供給し、前記鉛屑を還元炎で加熱溶融し、この鉛屑の溶融体を前記鉛屑受け容器の開口部から溶解保持炉内の鉛または鉛合金溶湯中に静かに流入させることを特徴とする鉛蓄電池用基板の製造方法。
【請求項４】
溶解保持炉で溶解した鉛または鉛合金溶湯を基板鋳造機により格子基板に鋳造する鉛蓄電池用基板の製造装置において、前記溶解保持炉上に、縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器および前記鉛屑受け容器内の鉛屑を還元炎で加熱溶融するためのバーナーが備えられていることを特徴とする鉛蓄電池用基板の製造装置。
【請求項５】
前記鉛屑受け容器が鉄系またはステンレス系の金属材料で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。
【請求項６】
バーナーが２基以上備えられていることを特徴とする請求項４または５に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドロスの発生を低減した鉛屑の溶解方法、前記溶解方法を用いた鉛蓄電池用基板の製造方法およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２枚の金型（ブックモールド）を用いて鋳造した鉛蓄電池用格子基板８には、図６（イ）に示すように、鉛溶湯を導入するための湯道部８ａと位置決めなどのための湯底部８ｂが存在し、これらは鋳造後直ちに切除され、この切除屑（鉛屑）は図７、８に示すようにコンベア３により移送されて溶解保持炉１の鉛屑投入室１ａに投入（落下）されて再溶解され、溶湯移送管６を経て鋳造機７に送られて再び格子基板に鋳造される。再溶解される鉛屑４には、前記切除屑の他、目切れ（湯不足）、ボイド折れ、焼き折れなどの欠陥基板も含まれる。図７、８で、１ｄは鉛溶湯、１ｃは鉛屑投入室１ａとインゴット投入室１ｂとを上部で仕切る仕切板である。
【０００３】
このようにして鉛屑４の再溶解を繰り返すうちに溶解保持炉１の湯面にはドロスが多量に浮遊してくる。このドロスは溶解作業の邪魔になり、また製品への異物混入の原因にもなるため定期的に除去され、産業廃棄物として廃棄されている。
しかしながら、このドロスには８０〜９０ｍａｓｓ％の高濃度の金属鉛が含まれているため、このドロスを廃棄することは、製品のコストアップを招き、また資源の有効活用および環境保全の点でも問題があった。
このようなことから、ドロスの低減については、これまでに、種々提案（例えば、特許文献１）されてきたが、未だ、十分な効果が得られていない。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７３９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者等はかかる状況に鑑みて種々実験を行った。その結果ドロスの主な発生原因が、鉛屑表面に存在する酸化膜、鉛屑が落下する際に巻き込まれる大気、鉛屑が落下する際の湯面の波立ち（乱れ）などであることを突き止め、さらに実験を重ねて本発明を完成させるに至った。
本発明は、ドロスの発生を低減し得る鉛屑の溶解方法、前記溶解方法を用いた鉛蓄電池用基板の製造方法およびその製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載発明は、鉛または鉛合金溶解保持炉上に縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器を配し、前記鉛屑受け容器内に鉛屑を供給し、前記鉛屑を還元炎で加熱溶融し、この鉛屑の溶融体を前記鉛屑受け容器の開口部から溶解保持炉内の鉛または鉛合金溶湯中に静かに流入させることを特徴とする鉛屑の溶解方法である。
【０００７】
請求項２記載発明は、前記鉛屑受け容器の底部を溶解保持炉内の鉛または鉛合金溶湯中に浸入させることを特徴とする請求項１に記載の鉛屑の溶解方法である。
【０００８】
請求項３記載発明は、溶解保持炉で溶解した鉛または鉛合金溶湯を用いて基板鋳造機により格子基板を鋳造する鉛蓄電池用基板の製造方法において、前記基板鋳造機で発生する鉛屑を、前記溶解保持炉上に配した縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器内に供給し、前記鉛屑を還元炎で加熱溶融し、この鉛屑の溶融体を前記鉛屑受け容器の開口部から溶解保持炉内の鉛または鉛合金溶湯中に静かに流入させることを特徴とする鉛蓄電池用基板の製造方法である。
【０００９】
請求項４記載発明は、溶解保持炉で溶解した鉛または鉛合金溶湯を基板鋳造機により格子基板に鋳造する鉛蓄電池用基板の製造装置において、前記溶解保持炉上に、縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器および前記鉛屑受け容器内の鉛屑を還元炎で加熱溶融するためのバーナーが備えられていることを特徴とする鉛蓄電池用基板の製造装置である。
【００１０】
請求項５記載発明は、前記鉛屑受け容器が鉄系またはステンレス系の金属材料で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。
【００１１】
請求項６記載発明は、バーナーが２基以上備えられていることを特徴とする請求項４または５に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の鉛屑の溶解方法は、鉛または鉛合金溶解保持炉上に縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器を配し、前記容器内に鉛屑を供給し、前記鉛屑を還元炎で加熱溶融するので、鉛屑表面の酸化膜が除去される。またこの鉛屑の溶融物を溶解保持炉内の鉛溶湯中に静かに流入させるので、溶解保持炉内の鉛溶湯に大気が巻き込まれたり、鉛溶湯面が波立ったりしない。従って溶解保持炉でのドロスの発生量が低減する。さらに鉛屑受け容器が凹状のためコンベアから落下する鉛屑は鉛屑受け容器内に効率良くかつ良好に保持される。
【００１３】
本発明の鉛屑の溶解方法では、前記鉛屑受け容器の底部を溶解保持炉内の鉛溶湯に浸入させることにより、前記鉛屑受け容器内の鉛屑は前記鉛溶湯と接触して迅速に溶解する。また前記鉛屑受け容器は溶解保持炉内の鉛溶湯の熱を受け易くなり熱効率が向上する。また溶融した鉛屑は開口部を通って溶解保持炉内の鉛溶湯に静かに移動し大気の巻き込みや鉛溶湯の波立ちなどがより良好に防止される。
さらに鉛屑が鉛屑受け溶器内の鉛溶湯に直接落下したとしても、それによる大気の巻込みおよび鉛溶湯の波立ちは鉛屑受け容器内に制限される（図３（イ）参照）。そのためドロスの発生は極めて良好に防止される。
【００１４】
本発明の鉛蓄電池用基板の製造方法では、鉛屑を、溶解保持炉上に配した縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器内に供給し還元炎で加熱溶融するので鉛屑表面の酸化膜が還元される。また鉛屑の溶融体は溶解保持炉内の鉛または鉛合金溶湯（以下鉛溶湯と略記）中に静かに流入させるので溶解保持炉内の鉛溶湯に大気が巻き込まれたり、鉛溶湯面が波立ったりしない。従って溶解保持炉でのドロスの発生量が低減し、製品のコストダウン、資源の有効活用、環境保全が計れる。
【００１５】
本発明の鉛蓄電池用基板の製造装置は、従来の製造装置の溶解保持炉上に、縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器を配し、そこにバーナーを備えただけのもので、スペース的にも、コスト的にも優れる。
【００１６】
前記鉛屑受け容器は、鉄系またはステンレス系の金属材料で構成することにより、溶解保持炉の構造に合った形状に容易に形成でき、また容器の耐久性が向上し、さらに鉄系材料は廉価である。
【００１７】
前記鉛屑受け容器にバーナーを２本以上備えることにより、前記鉛屑受け容器内に還元炎がより良好に充満し、鉛屑表面の酸化膜の還元が良好になされ、しかも溶解速度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の鉛屑の溶解方法の実施形態を、図１を参照して説明する。
加温され鉛または鉛合金を溶解保持する鉛または鉛合金溶解保持炉１上に縦断面が凹状で底部に開口部を有する鉛屑受け容器２を配し、コンベア３で移送されてくる鉛屑４を鉛屑受け容器２内に供給し、鉛屑４をバーナー５から噴射される還元炎５ａで加熱溶融し、この鉛屑溶融体を溶解保持炉内の鉛溶湯１ｄ中に静かに流入させる。
【００１９】
鉛屑受け容器２内に供給された鉛屑４はバーナー５から噴射される高温の還元性ガス燃焼炎（還元炎）５ａにより短時間のうちに表面の酸化物が還元されるとともに溶融し始める。溶融した鉛屑４は開口部２ａから溶解保持炉１の鉛屑投入室１ａ内に流れ落ちる（流入する）。
【００２０】
図１において、鉛屑受け容器２の開口部２ａの下端と鉛屑投入室１ａ内の鉛溶湯１ｄの湯面との距離ｄ１は５０ｍｍ以下が望ましい。ｄ１が５０ｍｍを超えると鉛屑溶湯の流落量によっては大気の巻き込み、湯面の波立ちが起きる場合がある。ここでは鉛屑受け容器２は、溶解保持炉１内の鉛溶湯１ｄから離れているので損傷し難い。図中、１ｃは仕切り板、１ｂはインゴット投入室である。
【００２１】
本発明の鉛屑の溶解方法の他の実施形態では、図２に示すように、鉛屑受け容器２の底部を溶解保持炉１内の鉛溶湯１ｄに浸入させておくと、コンベアから落下する鉛屑４が、鉛屑受け容器２内の鉛溶湯に接触するので鉛屑４がより迅速に溶解し、生産性の向上およびエネルギーコストの低減が図れる。また鉛屑溶湯は開口部２ａから鉛溶湯に１ｄに流出するだけで、流れ落ちないので鉛溶湯１ｄに大気の巻き込みや湯面の波立ちが起きることがない。図１と同じ符号は同じものを示す。
【００２２】
この際、鉛屑４が容器２内の鉛溶湯に直接落下しても、図３（イ）に示すように、大気の巻き込み、湯面の波立ちが鉛屑受け容器２内に制限され、更に還元炎５ａが噴射されているのでドロスの発生が抑制される。
これに対し、従来の溶解方法では、図３（ロ）に示すように、鉛屑４がコンベアの高い位置から直接鉛溶湯１ｄ内に落下するため大気の巻き込みや湯面の波立ちが広い範囲で起きる。
なお、鉛屑受け容器２の鉛溶湯１ｄの浸入深さ（開口部下端からの距離）は３０ｍｍ以上がその効果が安定して現れ望ましい。
【００２３】
本発明において、「鉛屑の溶融体を溶解保持炉内の鉛溶湯中に静かに流入させる」とは、溶解保持炉内の鉛溶湯に大気が巻き込まれたり、鉛溶湯面が波立ったりしない状態で流入または流落させることを言う。具体的には、鉛屑受け容器の開口部を溶解保持炉内の鉛溶湯に十分近づける方法、鉛屑受け容器の底部を溶解保持炉内の鉛溶湯中に浸漬させる方法などにより行う。
【００２４】
本発明において、鉛屑を加熱溶融するための還元炎には、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガス、都市ガスなどのガスの空燃比を制御してガス燃焼炎中のＣＯ濃度を０．５〜５ｍａｓｓ％に制御したものが適用できる。
【００２５】
本発明において、鉛屑受け容器２には、図４（イ）に示す縦断面Ｖ字状の箱形のもの、同（ロ）に示す縦断面Ｕ字状の箱形のもの、同（ハ）に示す縦断面Ｖ字状の円錐形のものなどなど縦断面が凹状のものが使用できる。
【００２６】
本発明において、鉛屑受け容器の材料には、耐熱性を有し、かつ鉛溶湯に侵食され難い任意の材料が使用できるが、特に鉄板やステンレス板は溶解保持炉に合った形状に容易に形成できるので推奨される。鉛屑受け容器は、その鉛屑溶融体や鉛溶湯が接触する面に離型剤を塗付しておくと耐久性が向上する。
【００２７】
本発明において、バーナーの本数は容器の大きさによって選定することが望ましい。容器が小さいときはバーナーの本数は１本でも良いが、容器が大きいときは、バーナーは複数本用いて容器内全体が還元性雰囲気で均一に加熱されるようにするのが望ましい。
【００２８】
本発明の鉛蓄電池用基板の製造方法を図５を参照して説明する。
溶解保持炉１内の鉛溶湯１ｄは、溶湯移送管６内を通って基板鋳造機７に導入されて格子基板が連続的に金型鋳造される。基板鋳造機７から排出された格子基板は直ちに不要部（図６に示した湯道部８ａと湯底部８ｂ）が切除されて次の極板工程に移送される。切除屑（鉛屑）４はコンベア３により移送され、溶解保持炉１の鉛屑投入室１ａ上に配された、縦断面が凹状で下部に開口部２ａを有する鉛屑受け容器２内に落下する。前記容器２内に落下した鉛屑４は前述のように還元炎（図示せず）により表面の酸化膜が還元されつつ溶融し、開口部２ａから溶解保持炉１の鉛溶湯１ｄ中に流れ落ちて流入する。
【００２９】
本発明は、内部が鉛屑投入室１ａとインゴット投入室１ｂなどに仕切られていない溶解保持炉に適用しても同様の効果が得られる。
【実施例１】
【００３０】
以下に本発明を実施例により具体的に説明する。
【００３１】
図５に示した本発明の製造装置を用いて鉛蓄電池用格子基板を製造した。鉛屑受け容器２には図４（イ）に示した縦断面Ｖ字状の箱形のものを用いた。
溶解保持炉１の鉛屑投入室１ａの上部開口端の幅Ｗ１は６００ｍｍ、長さＴ１は６００ｍｍとした。鉛屑受け容器（ＳＵＳ４３０製）２は、図４（イ）に示す様に、上端開口径Ｗ２は７００ｍｍ、長さＬは５５０ｍｍ、高さｈ１は１５０ｍｍとした。鉛屑受け容器２の底部には、幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの開口部２ａを３個等間隔に設けた。鉛屑受け容器２の開口部２ａの下端と鉛溶湯１ｄ表面間の距離ｄ１は２０±３ｍｍ、５０±３ｍｍ、６０±３ｍｍの３通りに変化させた。鉛屑受け容器２の内外面にはドロスや溶湯が剥離し易いように離型剤（ボロンナイトライド粉）を塗布した。
【００３２】
溶解保持炉１により約２トンの鉛カルシウム合金を溶解した。鉛屑投入室１ａの鉛溶湯は約５００℃の温度に保持した。湯面のドロスは鋳造開始前に完全に除去した。鉛屑受け容器２内はバーナー５から放射されるプロパンガスの還元炎５ａで充満させた。還元炎５ａは開口部２ａからも排出させ鉛屑投入室１ａの湯面を覆うようにした。還元炎５ａのＣＯガス濃度はバーナー８の空燃比を調節して２〜３％に自動制御した。還元炎５ａは青色を呈した。
【００３３】
次に、前記溶解保持炉１内の鉛溶湯１ｄを、ポンプ（図示せず）により溶湯移送管６内を通して２枚の金型からなるブックモールド鋳造機７に送り、格子基板８（図６参照）を鋳造した。鋳造したままの格子基板８は直ちに不要部８ａ、８ｂを切除し、不要部を切除した格子基板９は次の極板工程に移送した。切除した不要部（鉛屑４）はコンベア３により溶解保持炉１上に移送し、鉛屑受け容器２内に落下させた。落下した鉛屑４は鉛屑受け容器２内でバーナー５から噴射する高温の還元炎５ａにより加熱され溶融して、鉛屑受け容器２の開口部２ａから溶解保持炉１の鉛屑投入室１ａ内の鉛溶湯１ｄ中に流れ落ちた。
【００３４】
格子基板１０は毎分１７枚の速度で５時間に亘り鋳造した。溶解保持炉１内の鉛溶湯１ｄの量は、鉛カルシウム合金インゴットを適宜投入してほぼ一定（約２トン）に保持した。インゴットは溶解保持炉に設置した湯面センサー（図示せず。）により湯面を検知し湯面が一定高さに維持されるように自動制御により投入した。切除屑４は１時間当たり１００ｋｇ発生した。鉛屑投入室１ａの湯面上に堆積したドロスは定期的に回収し、保管しておき、鋳造終了後、回収した全ドロスを計量した。また前記全ドロス量を、溶解保持炉に戻した切除屑の量（５００ｋｇ）で除してドロス発生率を求めた。
【実施例２】
【００３５】
図２に示すように鉛屑受け容器２を降下させ、その底部を鉛溶湯１ｂに浸入させた他は、実施例１と同じ方法により格子基板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。なお鉛屑受け容器２の鉛溶湯１ｄ内への浸入深さｄ２は２０±３ｍｍ、３０±３ｍｍ、６０±３ｍｍの３通りに変化させた。
【００３６】
［比較例１］
図７、８に示した従来の製造装置を用い、鉛屑４をコンベア３から溶解保持炉１の鉛屑投入室１ａに直接落下させた他は、実施例１と同じ方法により格子基板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。
【００３７】
実施例１、２よび比較例１の結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１から明らかなように、本発明例の実施例１ではドロス発生率が比較例１（従来法）に比べて大幅に低下した。これは、実施例１では、鉛屑受け容器を用いて鉛屑（切除屑）を、その表面の酸化物を還元炎を照射して除去しつつ溶融し、この鉛屑の溶融体を溶解保持炉内の鉛溶湯中に近距離から静かに流落させたことによる。流落距離ｄ１を５０ｍｍ以下とすることによりにドロス発生率が大幅に低下した。
【００４０】
実施例２では鉛屑受け容器底部を溶解保持炉内の鉛溶湯に浸入させたので大気の巻き込みや湯面の波立ちは全く起きず、ドロスの発生率は１．０６％以下に低下した。浸入深さｄ２を３０ｍｍ以上とすることによりドロス発生率は大幅に低下した。
【００４１】
上記実施例では、図４（イ）に示した鉛屑受け容器（ＳＵＳ製）を用い、鉛屑をプロパンガスを用いて溶融する場合について説明したが、別途行った実験により、図４（ロ）、（ハ）に示すような他の鉛屑受け容器を用いても、またブタンガス、都市ガスなど他のガスを用いても同様の効果が得られることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の鉛屑の溶解方法の実施形態を示す側面説明図である。
【図２】本発明の鉛屑の溶解方法の他の実施形態を示す側面説明図である。
【図３】鉛屑投入時の鉛溶湯の動きを示す側面説明図で、（イ）は本発明方法の場合、（ロ）は従来方法の場合である。
【図４】（イ）〜（ハ）は本発明で用いる鉛屑受け容器の実施形態を示すそれぞれ平面図およびＡ−Ａ断面図（縦断面図）である。
【図５】本発明の鉛蓄電池用基板の製造装置の実施形態を示す平面説明図である。
【図６】（イ）は鋳造したままの格子基板の正面図、（ロ）は不要部を切除したあとの格子基板の正面図である。
【図７】従来の鉛蓄電池用基板の製造装置の平面説明図である。
【図８】図７に示した製造装置の溶解保持炉部分の側面説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    溶解保持炉
１ａ  鉛屑投入室
１ｂ  インゴット投入室
１ｃ  仕切板
１ｄ  鉛溶湯
２    鉛屑受け容器
２ａ  鉛屑受け容器の底部の開口部
３    コンベア
４    鉛屑
５    バーナー
５ａ  還元炎
６    溶湯移送管
７    基板鋳造機
８    鋳造したままの格子基板
８ａ  湯道部（不要部）
８ｂ  湯底部（不要部）
９    不要部を除去したあとの格子基版（鉛蓄電池用基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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