(57)【要約】【課題】歪み速度を抑制でき、かつ、電解用アノードの外縁部における鋳張りないしは額縁の発生、さらには、電解用アノードにおける耳薄化を抑制できる、電解用アノード鋳造用鋳型を提供する。【解決手段】鋳込み面の全面または一部に、稜線が、外枠部に対して斜方に伸長し、かつ、互いに交差する２つの等間隔平行線群を形成し、高さが３ｍｍ〜１０ｍｍである線状凸部を設ける。さらに、この線状凸部の稜線が、外枠部に対して斜方に伸長し、かつ、互いに交差する２つの等間隔平行線群を形成している。また、線状凸部が、鋳込み面のうち、溶融粗銅が注湯される中央部近傍、および、押上げピン用孔の近傍を除く部分に形成されている。【選択図】図１
2010005645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳込み面の全面または一部に、菱目状に伸長する、高さ３〜１０ｍｍの線状凸部が設けられている電解用アノード鋳造用鋳型。
【請求項２】
鋳込み面の全面または一部に、高さ３〜１０ｍｍの線状凸部が設けられており、該線状凸部の稜線が、外枠部に対して斜方に伸長し、かつ、互いに交差する２つの等間隔平行線群を形成している電解用アノード鋳造用鋳型。
【請求項３】
前記線状凸部が、前記鋳込み面のうち、溶融粗銅が注湯される中央部近傍、および、押上げピン用孔の近傍を除く部分に形成されている請求項１または２に記載の電解用アノード鋳造用鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅製錬に代表される非鉄金属製錬操業における電解精製工程で使用される電解用アノードを鋳造するための電解用アノード鋳造用鋳型に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅製錬工程において産出された粗銅は、次工程である電解精製工程でさらに純度の高い電気銅に仕上げられて製品となる。かかる粗銅は、電解精製工程で使用するために、電解用アノードの形状に鋳造される。
【０００３】
従来、かかる電解用アノードの鋳造は、図５に示すような電解用アノード鋳造設備において行われている。かかる鋳造設備においては、鋳型搬送装置であるターンテーブル１上に複数の電解用アノード鋳造用鋳型２が載置され、ターンテーブルの回転により鋳型２が連続的に搬送される。溶融粗銅鋳込み位置において、精製炉から溜樋に送られた溶融粗銅を、計量樋を通じて鋳型２に鋳込み、冷却設備により冷却固化した後、アノード剥取手段である一次ピン押上げ機９により、電解用アノードを鋳型２より剥ぎ取っている。その後、鋳型２は、離型剤散布設備により、離型剤が散布された後、溶融粗銅鋳込み位置まで回送される。
【０００４】
電解用アノードは、平滑な面を備えた厚みのある平板（アノード本体）と、電解槽への懸架と、かつ、電解用の配線への接続のための２つの耳を備える。一方、鋳型２は、電解用アノードに平滑な面が形成されるように、平滑な鋳込み面を備え、該鋳込み面に押上げピンのための孔を備える。
【０００５】
電解用アノードの形状は、電解精製工程の操業に対して大きな影響を与える。すなわち、安定した電解精製を行うためには、（１）厚みが均一であること、（２）表面が平滑であること、（３）アノードの外縁部に鋳張り（型からはみ出して固化した部分）ないしは額縁（他の部分より厚みがある部分）が存在しないことが、電解用アノードの形状に要求される。
【０００６】
電解用アノードの鋳造設備では、鋳型の表面温度が、溶融粗銅の鋳込み時における１１００〜１１５０℃から、電解用アノードの剥ぎ取り後の離型剤散布時における１５０〜２００℃まで変動する。鋳型の歪みは、鋳造を繰り返すことにより、徐々に大きくなる。大きくなった鋳型の歪みにより、電解用アノードの形状の上下歪み差が大きくなり、さらに、電解工程において電気銅の上下の厚み差が大きくなるという品質上の問題が生ずる。
【０００７】
特許文献１には、電解用アノード鋳造用鋳型の鋳込み面の形状に着目し、図３に示すように、鋳型１１ａの鋳込み面１２ａに碁盤目状に配置された凸部（筋）１４ａを設けることで、鋳型の歪み速度（所定の回数の鋳込みを繰り返すことにより生ずる鋳型の歪みの大きさ）を抑制することが開示されている。なお、図４に示すように、かかる鋳型１１ａを用いて鋳造された電解用アノード２１ａでは、その一方の表面に、前記凸部１４ａに対応する溝２４ａが形成される。
【０００８】
しかしながら、かかる鋳型１１ａを用いて鋳造された電解用アノード２１ａにおいて、その外縁部に鋳張り２５または額縁２６が発生する場合がある。かかるアノードの外縁部における鋳張り、額縁などの形状異常が存在すると、次工程である電解精製工程において、電極同士の接触（ショート）や、電極表面相互の局部的距離の不均一化により、ショート本数の増加、および、電流効率の低下などといった問題を引き起こすことになる。よって、かかる形状異常のアノードは電気銅の生産の歩留まりを低下させることになる。
【０００９】
また、かかる電解用アノード２１ａにおいては、アノード耳２３ａの厚さが薄くなる耳薄化が生じる場合がある。アノード耳２３ａは、電解槽への懸架ないしは配線の接続に利用されるため、強度等の観点から、かかる耳薄化は不都合である。
【特許文献１】特許第４０４８７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、鋳型における歪み速度を抑制できるとともに、電解用アノードの外縁部における鋳張りないしは額縁の発生を防止でき、さらには、電解用アノードにおける耳薄化も抑制できる、電解用アノード鋳造用鋳型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る電解用アノード鋳造用鋳型は、矩形状のアノード本体と、該アノード本体の上方両側に形成されている２つの耳を備える電解用アノードの作製に用いる鋳型に係る。かかる鋳型は、アノード本体に対応する鋳込み面と、前記耳に対応する耳部鋳込み面と、これらの外周に存在する外枠部と、前記鋳込み面の上方に設けられた押上げピン用孔とを備える。
【００１２】
特に、本発明に係る電解用アノード鋳造用鋳型は、鋳込み面の全面または一部に、菱目状に伸長する、高さ３〜１０ｍｍの線状凸部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
もしくは、鋳込み面の全面または一部に、高さ３〜１０ｍｍの線状凸部が設けられており、該線状凸部の稜線が、外枠部に対して斜方に伸長し、かつ、互いに交差する２つの等間隔平行線群を形成していることを特徴とする。
【００１４】
なお、前記線状凸部は、前記鋳込み面のうち、溶融粗銅が注湯される中央部近傍、および、押上げピン用孔の近傍を除く部分に形成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る電解用アノード鋳造用鋳型では、鋳込み面に形成された線状凸部により、鋳型における歪み速度を抑制できるとともに、鋳込み面の中央部に注湯された溶融粗銅が、電解用アノード鋳型の外枠部の下面または側面に対して垂直に衝突することが効果的に抑制される。よって、かかる衝突ないしはこの衝突に起因する溶融粗銅の揺動による、電解用アノードの外縁部における鋳張りまたは額縁の発生が防止される。
【００１６】
また、溶融粗銅が耳部の方向へスムーズに流れるため、電解用アノードにおける耳薄化が防止される。
【００１７】
このように、本発明に係る電解用アノード鋳込み用鋳型を用いて鋳造される電解用アノードの形状は、鋳型の歪みの影響を受けず、厚みが均一であり、電解精製工程で得られる電気銅の仕様を安定化させることができる。さらに、かかる電解用アノードは、外縁部に鋳張りまたは額縁の発生がないため、アノードの形状異常に基づく電解精製工程における不都合の発生が防止され、歩留まりのよい、安定的な操業が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明者らは、前記問題に関して、鋭意検討を重ねた結果、歪み速度を低減させるために設けられている鋳込み面上の線状凸部について、その稜線が、外枠部に対して平行（ないしは垂直）ではなく、斜方に伸長させることにより、電解用アノードの外縁部における鋳張りまたは額縁の発生が抑制されるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【００１９】
本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１に、本発明の電解用アノード鋳造用鋳型の一実施形態を平面図で示す。また、図２に、本発明の電解アノード鋳造用鋳型を用いて鋳造された電解用アノードを平面図で示す。
【００２０】
本発明に係る電解用アノード鋳造用鋳型１１は、矩形状のアノード本体２２と、該アノード本体の上方両側に形成されている２つの耳２３を備える電解用アノード２１の作製に用いられる。
【００２１】
かかる電解用アノードの基本的構造は従来と同様であり、したがって、鋳型１１の基本的構造についても従来と同様となる。すなわち、鋳型１１は、アノード本体２２に対応する鋳込み面１２、アノードの耳２３に対応する耳部（鋳込み面）１５と、これらの外周に存在する外枠部１６と、鋳込み面１２の上方側に設けられた押上げピン用孔１３とを備える。なお、本明細書において、上方とは、電解用アノード２１を懸架した場合における方向を意味し、耳が存在する側が上方である。鋳型１１は水平に載置されるが、これに準じて、耳部１５が存在する側を上方という。
【００２２】
特に、本発明において、鋳型１１には、その鋳込み面１２の全面または一部に、碁盤の目状ではなく、菱目状に伸長する、高さ３〜１０ｍｍの線状凸部１４が設けられている。
【００２３】
より具体的には、かかる線状凸部１４の稜線が、鋳込み面１２の下面および両側の側面に沿って伸長する外枠部１６に対して斜方に伸長し、かつ、互いに交差する２つの等間隔平行線群を形成するようになっている。
【００２４】
また、かかる線状凸部１４は、鋳込み面１２のうち、押上げピン用孔１３を除く、実質的に全面に形成される。または、線状凸部１４は、前記鋳込み面１２のうち、溶融粗銅が注湯される中央部近傍、および、押上げピン用孔１３の近傍を除く部分に形成される。具体的には、中央部において、外枠部１６の両側の側面部まで幅方向にわたって、線状凸部１４は形成されていない。また、外枠部１６の下面および両側の側面に沿っても、線状凸部１４は形成されていない。通常鋳型の鋳込み面には、鋳造されたアノードが鋳型から剥離しやすくするために、粘土水等の離型剤を散布する。線状凸部を鋳込み面の一部に形成することで、前記離型剤の蒸発を促進させ、溶融粗銅を鋳込む際に、溶湯の沸き上がりによる鋳造されたアノードの形状不良等を有効に防止することができる。
【００２５】
鋳型１１は、電解用アノード鋳造設備において、上方が外周側に向くようにターンテーブル１に水平に載置される（図５参照）。そして、溶融粗銅鋳込み位置５において、溶融粗銅は、鋳込み面１２の中央部に、計量樋４から、すなわち外周側から注湯される。したがって、溶融粗銅は、該中央部から鋳込み面１２に沿って存在する外枠部１６の下面側に向けて放射状に流れることになる。鋳込み面に線状凸部などが形成されていない場合、すなわち、平坦面の場合、溶湯の流れは、外枠部の下面の幅方向中央部には垂直に衝突するが、下面のその他の部分、および、両側側面の下方側に対しては、溶湯が外枠部に対して斜方を向いて衝突する。溶湯は、さらに鋳込み面の上方側へ流れ、耳部にも進入する。最初に衝突する外枠部の下面側では、鋳張りの対策は必要であるが、溶湯の流れはスムーズに行われ、耳部も含めて、鋳型自体に歪みが発生しない限りにおいて、鋳込み面に均一に溶湯が行き渡ることになる。
【００２６】
これに対して、図３に示す鋳型２１ａでは、線状凸部１４ａが平面視において碁盤の目状に形成されている。すなわち、線状凸部１４ａの縦の稜線は、側面側の外枠部１６ａに対して平行に（下面側の外枠部に対して垂直に）伸長し、横の稜線は、下面側の外枠部に対して平行に（側面側の外枠部に対して平行に）伸長している。
【００２７】
このように、鋳込み面１２ａに碁盤の目状に線状凸部１４ａを形成すると、溶湯の流れが、かかる線状凸部１４の稜線の方向に沿って、すなわち、外枠部１６ａの下面側への流れは、下面に対して垂直に流れる傾向となり、外枠部１６ａの側面側に流れる流れも、側面に対して垂直に流れる傾向となる。このため、注湯による最初の強い流れが、これらの面に対して、溶湯がほぼ垂直に衝突する。その結果、溶湯が外枠部１６ａに衝突し、揺動が生じて溶湯が固化することにより、アノードの外縁部に、アノードの厚さより高い額縁２６が発生する（図４）。さらに、溶湯が外枠部１６ａを乗り越えてはみ出した場合、はみ出した溶湯が固化することにより、額縁２６の先端に棘状の鋳張り２５が生じてしまう。
【００２８】
また、溶湯が鋳込み面１２ａの上方側に流れる段階では、鋳込み面が平滑な場合と比較すると、線状凸部１４ａの稜線に沿って、外枠部１６の上面に垂直な流れとなり、該上面に衝突して反射する傾向となる。また、流れに対して垂直に伸長する稜線を有する線状凸部１４ａが、流れに対する抵抗となり、耳部１５の方向へスムーズに流れることができず、耳薄のアノードが鋳造されてしまうことになる。
【００２９】
これに対して、本発明では、図１に示すように、鋳型２１の鋳込み面１２に形成された線状凸部１４が平面視において菱目状に形成されている。すなわち、線状凸部１４ａの稜線は、いずれも外枠部に対して斜方に伸長している。
【００３０】
よって、外枠部１６に対して垂直に流れようとする溶湯の流れが、かかる線状凸部１４の稜線の方向に沿って、外枠部１６の下面および側面に対して斜方に流れる傾向となる。このため、注湯による最初の強い流れも、これらの面に対して、斜めに衝突し、反射した溶湯は逆側に逃げることになり、当該衝突による揺動は生じず、溶湯がアノードの外縁部近傍で固化して額縁が発生することが抑制される。また、溶湯が外枠部１６を乗り越えてはみ出してしまうことも抑制されるので、アノードに鋳張りが生じることもない。
【００３１】
さらに、鋳込み面１２ａの上方側に流れる溶湯は、線状凸部１４ａの稜線に沿って、外枠部１６の上面に対して斜方に流れ、耳部１５の方向へ流れる傾向となる。さらに、流れに沿っていない稜線も、流れに対して傾いていることから、流れがその影響を受けにくくなる。よって、溶湯は、耳部１５の方向へスムーズに流れることができ、十分な溶融粗銅が耳部１５にも供給される。
【００３２】
本発明の電解用アノード鋳込み用鋳型において、前記線状凸部１４の高さは、３ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、特に好ましくは、５ｍｍ〜７ｍｍである。この値が３ｍｍより低い場合には、鋳型の歪み速度が十分に小さくならない。一方、１０ｍｍより高い場合には、鋳型へのアノードの焼き付きが生じてしまう。
【００３３】
交差する稜線に囲まれた菱目ないしは格子状の区画の大きさは、３０ｍｍ画〜１００ｍｍ画であることが好ましく、特に好ましくは、５０ｍｍ〜７０ｍｍである。この区画の大きさが、３０ｍｍ画より小さいと、鋳型へのアノードの焼き付きが生じ、１００ｍｍ画より大きいと、鋳型歪み速度が大きくなってしまう。
【００３４】
なお、該区画は、菱目のみならず、稜線の交差角が９０°である格子形状のものも含まれる。かかる稜線の交差角（内角）、すなわち、線状凸部１４の伸長方向の外枠部１６の下面側または側面側のいずれかに対する傾き角は、６０°〜１２０°であることが好ましく、特に好ましくは、８０°〜１００°である。この角度が、この範囲を超えると、溶湯の流れが外枠部の下面側または側面側のいずれかに対して垂直に近い状態となり、鋳張りや額縁の発生を十分に抑制できないことになる。また、外角を挟んで稜線を形成する線状凸部１４に向かって流れる溶湯に対して、線状凸部１４が強い抵抗となり、溶湯の揺動により額縁が発生したり、向きによっては、耳部１５への流れが少なくなったりしてしまう。
【００３５】
以上のように、本発明に係る電解用アノード鋳造用鋳型は、線状凸部の存在により、鋳型における歪み速度が抑制される。しかも、線状凸部の配置の改善により、電解用アノードの外縁部における鋳張りまたは額縁の発生が抑制される。さらに、電解用アノードにおける耳薄化が防止される。したがって、形状の良好な電荷異様アノードを提供でき、電解精製工程で得られる電気銅の仕様を安定化させることができるとともに、電解精製工程において、歩留まりのよい、安定的な操業が実現される。
【００３６】
なお、かかる鋳型１１は、該鋳型の作製に使用する母型の一部に、線状凸部１４に対応する溝を設けることにより得られる。また、かかる鋳型１１を用いて鋳造された電解用アノード２１においては、線状凸部１４に対応して、該母型の溝２４が転写される。
【実施例】
【００３７】
本実施例の電解用アノード鋳込み用鋳型を、母型に溶融した粗製粗銅を鋳込むことにより鋳造した。すなわち、鋳型を鋳込むために使用する母型の一方表面の一部に、深さ５ｍｍ、幅５０ｍｍ画の、内角が９０°である菱形の形状の区画が形成されるように、複数の線状の溝を設けた。これにより、図１に示すように、鋳型の鋳込み面の一部に、高さ５ｍｍ、幅５０ｍｍ画、内角が９０°である、菱形の形状の区画を形成する線状凸部が形成された。このように、鋳型の鋳込み面に凸部を設けた以外は、従来と同様にして、図６に示す電解用アノード鋳造設備により電解用アノードを鋳造した。鋳造されたアノードの耳部を含む幅は１４００ｍｍ、胴体幅は１０００ｍｍ、長さは１０００ｍｍであった。
【００３８】
かかる鋳造設備においては、１８枚の鋳型を使用した。鋳造時間は、精製炉からの溶融粗銅の供給開始から終了までの約５時間とした。１つの鋳型から約３５枚（計６３０枚）の電解用アノードを鋳造した。得られたアノードの表面には、母型の菱形の形状をなした溝が転写されていた。
【００３９】
また、得られた電解用アノードにおいては、鋳張りおよび額縁の存在により形状異常と判定されたものは、１０枚であった。また、耳薄により形状異常と判定されたものは、１０枚であった。
【００４０】
比較として、図３に示すように、線状凸部が碁盤の目状に形成された鋳型を用いた以外は、上記の同様にして、電解用アノードを鋳造した。
【００４１】
得られた電解用アノードにおいては、鋳張りおよび額縁の存在により形状異常と判定されたものは、２０枚であった。また、耳薄により形状異常と判定されたものは、２０枚であった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の電解用アノード鋳造用鋳型を示す平面図である。
【図２】図２は、図１の電解用アノード鋳造用鋳型を用いて作製された電解用アノードを示す平面図である。
【図３】図３は、従来の電解用アノード鋳造用鋳型を示す平面図である。
【図４】図４は、従来の電解用アノード鋳造用鋳型を用いて作製された電解用アノードを示す平面図である。
【図５】図５は、電解用アノード鋳造設備を示す平面概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ターンテーブル
２  鋳型
３  溜樋
４  計量樋
５  溶融粗銅鋳込み位置
６  離型剤散布設備
７  冷却フード
８  離型剤タンク
９  一次ピン押上げ機
１０  冷却槽
１１、１１ａ  鋳型
１２、１２ａ  鋳込み面
１３  押上げピン用孔
１４、１４ａ  凸部
１５  耳部
１６  外枠部
２１、２１ａ  アノード
２２、２２ａ  アノード本体
２３  アノード耳
２４、２４ａ  溝
２５  鋳張り
２６  額縁
【図１】
2010005645.tif 000003
【図２】
2010005645.tif 000004
【図３】
2010005645.tif 000005
【図４】
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【図５】
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