校正電解種板撓曲的方法

2023-07-13 21:08:31 1

專利名稱：校正電解種板撓曲的方法
技術領域：
本發明涉及一種種板(seed plates)撓曲的校正方法，種板用於電解精製或提鍊金屬。
金屬的電解-其一般用作金屬的精製或提煉-通常在電解槽中進行，其中母金屬板或粗金屬板用作陽極板，而種板作為陰極板，相互交替地設置在該電解槽中。參看，例如，銅的電解，種板或陰極板與由粗銅鑄造的陽極板交替地設置在電解槽中，當電解進行時，銅從陽極溶解而在種板上沉積。
在任何這類電解操作中，為了提高生產率，必須把陽極板(或母板)與陰極板(或種板)儘可能靠近地設置在電解槽中，並儘可能合理地使用高電流密度進行電解。但是，如果陽極板和陰極板相互靠得太近，它們非常可能相互接觸從而引起短路，結果不僅浪費電流，或降低了電解效率，也引起流向陽極板和陰極板的電流量發生變化。如果陰極板的形狀不規則，它們非常可能接觸陽極板，既使它們或許不是由於在陰極板的凸出或彎曲部分電流的集中，非常可能發生短路。因此，在電解槽中作為陰極板使用的種板要求形狀規則或均勻，包括平直度。
在電解金屬時，經常使用由電解沉積形成並從母板剝下的薄板作為種板。但平的薄板很難獲得，因為由電解沉積形成的薄板，在其沉積期間，或當從母板剝離時經常撓曲，或在其運輸或處理期間非常容易彎曲。因此，為避免其彎曲，或去掉其撓曲，經常用壓機在種板上壓出加強肋，但由於以電解沉積形成的種板通常在其中央部分厚度大，在其邊緣部分厚度小，非常可能甚至加強肋也不能防止回彈現象引起薄板扭曲。何況，用壓機連續地校平處理種板還有缺陷模具的磨損會引起校平精度下降，或工作效率下降。
為了克服這些難題，我們以前提出了一種裝置，通過連續滾軋處理製造基本上沒有撓曲和平展滿意的種板(見日本實用新型申請昭55-55857)。這種裝置包括一個滾軋校平機，滾軋校平機含有多個垂直交錯的工作輥，用於反覆地彎折薄板；壓槽輥，由在其外周有多個環形凸緣的軋輥構成；校平輥，沿其外周有多條環形槽。該裝置以電解種板一個接一個地供入，滾軋校平機進行初次校平，壓槽輥在其上壓出加強肋，校平輥進行第二次校平。滾軋校平機在它們供入的方向通過該裝置除去種板上的內應力，壓槽輥在橫向延展種板，校平輥除去種板殘餘應變。因此，該裝置具有能夠連續地製造基本上沒有撓曲和滿意的平展種板的優點。
上述裝置所能造出的種板，它具有優越很多的平直度，不論是與由壓機壓出加強肋的種板相比，還是與由滾軋校平機只去除了撓曲的種板相比，因為200至300張種板呈現出殘餘應變平均值，X為9.0mm，標準偏差σ為3.7mm。但是，人們要求制出更加無撓曲，平直度更高的種板以便能進一步提高電解操作的效率。
在這種情況下，本發明的一個目的是提供一種能夠校正電解種板撓曲的方法，以便能非常有效地製造高質量的基本上沒有彎曲或扭曲部分的種板而不考慮種板諸如厚度和比重之類的性質。
我們已經做了大量的研究和實驗工作，以改進上述裝置的性能，特別是找出在滾軋校平機中的輥子的最佳直徑和數目，並且已經研究出一種方法，它能高效地校平電解種板的彎曲和扭曲並制出基本上無殘留應變的種板。由此，上述目的通過如下的方法達到該方法包括，把種板供到一個滾軋校平機，該滾軋校平機包括多個垂直交錯設置的工作輥，它們適於反覆地彎折種板做初次校平；然後供到沿其外周有多個環形凸緣軋輥的壓槽輥，適於在種板上壓出加強肋；並供到沿其外周有多個環形槽軋輥的校平輥，適於完成種板的第二次校平，其中，在滾軋校平機中工作輥的直徑不超過50mm，並且數量至少為15。
用本發明的方法校平的種板極大地促進了使用這些種板行電解操作的效率的提高。


圖1(A)是以舉例表示在滾軋校平機中工作輥的設置和以模擬工作輥直徑與數目同種板的最終的曲率之間的關係作分析種板的示意圖；圖1(B)是一個表示圖1(A)所示種板曲率的曲線圖，它與用種板寬度除以工作輥彎折種板產生的內應力(或力矩)得到的值成比例；圖2是一個曲線圖，表示工作輥的直徑和示於圖1(A)和1(B)中模擬分析的種板最終曲率之間的關係；圖3是一個曲線圖，表示當模擬分析時工作輥的數目和種板的最終曲率之間的關係；和圖4是能用來執行本發明的方法的裝置的示意立面圖。
在本發明的方法中，用於初次校平種板的滾軋校平機包括至少15個垂直設置的軋輥，其直徑不超過50mm。
我們做了模擬試驗，用以分析工作輥的直徑和數量與種板最終曲率之間的關係。圖1(A)表示用於模擬試驗的工作輥的設置和用於模擬的種板，圖1(B)是一個曲線圖，表示與被工作輥彎折的種板中產生的內應力(或力矩)值被種板寬度相除所得的值成比例的種板曲率。在圖1(B)中，指給每個曲線的數字是如圖1(A)中示出的相應的軋輥的順序號，並指明種板接觸軋輥之點。圖1(B)示出種板最初的曲率為3.3，被工作輥反重彎折的結果，最終的曲率為0.173192。
在圖1(B)中所得到的曲線，是使用以下數據獲得的從對銅的預先的拉力試驗獲得的和列於下表1中的數據，並且按照下文所述的Ramberg-Osgood公式計算α、n、σ0和ε0的值。
表1楊氏模量(GPa)E＝117公式中的係數α＝3.08729E-0.4n＝6.79524板厚(mm)t＝0.8軋深(mm)D2＝4D4＝2D6＝1D8＝0.5D10＝0.3D12＝0最初的曲率(1/m)K0＝3.3最終的曲率(1/m)Ka＝0.173192Ramberg-Osgood公式ε/ε0＝σ/σ0+α(σ/σ0)n式中 ε應變(％)σ應力(Pa)如果工作輥的尺寸和設置是確定的，我們能夠由Ramberg-Osgood公式確定在種板的曲率和其應變ε之間的關係，從而能夠計算出在種板中產生的應力(σ)。在圖1(B)中每條曲線表示被板寬除了的力矩。
圖2表示用模擬分析時工作輥的直徑和種板的最終曲率之間的關係，並表明，如果工作輥直徑不超過50mm，所有被測試的和具有不同厚度的板最終曲率都不大。圖3表示用模擬分析時，工作輥的數量和種板的最終曲率之間的關係，並表明，如果使用至少15個工作輥，種板就會有小的最終曲率。
這些結果證實，如果滾軋校平機有至少15個直徑不超過50mm的工作輥，滾軋校平機能夠有效地消除種板撓曲或把它們校平。當工作輥的直徑更小時，其消除撓曲更有效，但考慮到種板的剛度和工作輥的撓曲，最好工作輥的直徑等於或不小於約30mm。當使用的工作輥越多可能越有效，如果考慮到操作的容易和效率缺少明顯地提高，它們的數量不應該超過約20個。
在被滾軋校平機初次校平之後，種板被送到多組壓槽輥處，壓槽輥包括多個沿其外周有多個環形凸緣的軋輥，由此在種板上壓出加強肋。然後，種板供入多組校平輥中，校平輥沿其外周有多個環形槽，藉此，在種板上壓出多個加強肋和凹槽。這樣，就得到了有槽的高平展的種板，它能最大限度地減少進一步的變形。
下面將以幾個實施例更具體地描述本發明。
實施例1圖4示意地表示能執行本發明的方法的裝置。該裝置包括種板10的託架運送機1，真空種板輸送裝置2，滾柱傳送機3，夾送輥4，表面壓平機輥5，夾送輥6，滾軋校平機7，壓槽輥8，和校平輥9。
託架運送機1用一個託架運送一疊彎的或扭曲的電解種板。真空種板輸送裝置2包括可以在平臺2-1上被水平液壓缸水平拖動的滑架2-2，和一個真空吸盤2-3，它懸掛在架2-2上，由一個垂直液壓缸垂直移動，用以把每塊種板10一個接一個地從託架提升輸送到滾柱傳送機3上。滾柱式傳送機3大體上安裝在與拖架運送機1相同的水平高度上，並與之成直角，以便把種板10從真空輸送裝置2傳送到下文將描述的裝置的校平部分。表面壓平輥5包括一對垂直分開的輥5-1，通過壓平在電解期間在種板表面形成的晶粒突起和毛刺使每張種板表而平整。
滾軋校平機7包括多個垂直交錯設置的被支撐輥7-2支承的工作輥7-1。在圖4中示出的校平機有4層輥。依據本發明一個突出的特點，校平機7至少包括15個垂直交錯設置的直徑不超過50mm的工作輥7-1。
壓槽輥8包括多對垂直分開的輥8-1，每個輥8-1沿其外周有多個環形凸緣。當一張種板被送過每對輥8-1之間時，其環形凸緣按其長度平行的方向在種板的邊緣和中間部位壓出多道加強肋。
校平輥9包括多對垂直分開的輥9-1，通過校平除去除了種板被輥8-1壓出的加強肋之外的種板撓曲。每個輥9-1有多個環形槽，它允許加強肋通過而不受壓。
夾送輥4是為了把每張種板10從滾柱傳送機3供入到表面壓平輥5中，而夾送輥6是為了把種板從表面壓平輥5送至滾軋校平機7。種板10反覆地被上和下工作輥7-1彎折，並由此被基本上校平(初次校平)。在上和下工作輥7-1之間，以及在支撐輥7-2之間的最佳間隙取決於包括要校平的種板厚度的尺寸因素。在經過第一次校平之後，種板10在其表面被壓槽輥8壓出了多道槽，然後，再經受校平輥9第二次(或最後)校平。被輥8壓出的槽的最佳位置和施加到種板上的壓力最佳值取決於上和下輥8-1上環形凸緣位置的正確選擇、它們的間隔和軋制壓力。
實施例2從母板上揭下來的種板，長1070mm，104mm，厚度0.7±0.5mm，用如圖4所示的裝置校平，但該裝置所包括的滾軋校平機有19個直徑40mm的工作輥。最後校平的每張種板用掛鈎由一個橫杆垂直懸掛，並測量平面上凸起的厚度，以表示其殘餘的撓曲的量。200至300張種板全部這樣測量，並計算其平均結果和標準偏差。用本發明的方法校平的種板的殘餘應變的平均值，X為6.5mm，標準偏差，σ為2.7mm，而那些用如上所述的日本實用新型申請昭55-55857所描所的裝置校平的種板，呈現的平均殘餘應變，X為9.0mm，標準偏差σ為3.7mm。這些結果證實，本發明的方法能夠使種板具有極大改進的平直度並保持稍後變形最小。
權利要求
1.用於校正電解種板撓曲的方法，其中包括，把種板送入一個滾軋校平機，該滾軋校平機含有多個垂直交錯設置的工作輥，適於反覆地彎折上述種板為進行初次校平；然後通過多組壓槽輥，壓槽輥沿其外周有多條環形凸緣，適於在上述種板上壓出加強肋；然後再通過多組校平輥，校平輥沿其外周有多個環形槽，適於進行上述種板的第二次校平，其改進之處在於，上述工作輥的直徑不超過50mm，並且數目至少為15。
2.如權利要1所述的方法，其中，上述的直徑至少為約30mm。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，上述的數目小於約20。
全文摘要
使彎曲或撓曲的電解種板經受總數至少為15的垂直交錯設置的直徑不超過50mm的工作輥的初次校平。然後，在種板上用沿其處周有環形凸緣的壓槽輥壓出加強肋，再使種板經受由沿其外周有環形槽的輥施行的第二次校平。
文檔編號B21D13/04GK1137952SQ9511946
公開日1996年12月18日 申請日期1995年12月27日 優先權日1994年12月27日
發明者小田浩久, 宮內正道, 三浦晃德, 森山健一, 舟橋恆男, 守谷幸久, 武田克司 申請人:住友金屬礦山株式會社, 株式會社川副機械製作所