(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体の頂部両側に一対の垂下用耳部を有する銅電解用アノードを、間欠的に回転移動するターンテーブル上の鋳型を用いて鋳造する際、ターンテーブル上の離型剤散布位置において、硫酸バリウムより熱伝導率が高い離型剤ａを前記鋳型の中心部に散布し、前記離型剤ａより熱伝導率が低い亀裂防止用離型剤を前記鋳型の周縁部に散布することを特徴とする銅電解用アノード周縁部の亀裂抑制方法。
【請求項２】
硫酸バリウムより熱伝導率が高い離型剤ａを、前記鋳型の中心部に散布し、ついで前記離型剤ａより熱伝導率が低い亀裂防止用離型剤を前記鋳型の周縁部に散布することを特徴とする請求項１に記載の銅電解用アノード周縁部の亀裂抑制方法。
【請求項３】
前記離型剤ａより熱伝導率が低い亀裂防止用離型剤が、硫酸バリウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の銅電解用アノード周縁部の亀裂抑制方法。
【請求項４】
銅電解用アノード本体の頂部両側に一対の垂下用耳部を有する銅電解用アノードを、鋳型を用いて鋳造する回転式銅電解用アノード鋳造装置において、
前記鋳型を間欠的に回転移動させるターンテーブル上の同一停止位置に、離型剤散布設備と、亀裂防止用離型剤散布設備を備え、
前記鋳型の周縁部に前記離型剤ａより熱伝導率が低い亀裂防止用離型剤の散布用のノズルを備えていることを特徴とする回転式銅電解用アノード鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅製錬工程で産出される精製粗銅を鋳込み、アノードとして次工程の電解精製工程に供給する回転式銅電解用アノード鋳造装置及び銅電解用アノード周縁部の亀裂抑制方法に関し、具体的には、鋳造装置における離型剤の種類と、その散布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
銅電解用アノードは、通常、本体の頂部両側に一対の垂下用耳部を有する形状に鋳造されている。この銅電解用アノードは銅アノード回転鋳造機によって製造されている。
その銅アノード回転鋳造機の典型的なものとしては、銅精製炉から排出された溶銅を単数あるいは複数の間欠的に回転移動するターンテーブル上に載置された多数の銅鋳型に、一定量ずつ鋳造して冷却固化させた後、その鋳型から剥ぎ取り、銅アノードを作製するもので、得られた銅アノードを電解工程に供給する設備である。
【０００３】
この種の銅電解用アノードの鋳造においては、鋳型を載置した一対のターンテーブルを間欠的に相対する方向に回転移動させながら、１１００℃〜１１５０℃の溶銅を各鋳型に注湯するとともに、他のブロック位置で冷却あるいは固化したアノードを、鋳型から取り外すという作業が同時に行われることとなる。
この装置では、鋳型から銅アノードを剥ぎ取った後、次回の鋳造を行うための準備作業として、例えば特許文献１には、鋳型の中心部分に粘土などの離型剤と、鋳型上下辺の端部に鋳張りの発生を防止するためのシリコン油を塗布する技術が開示されている。また、粘土以外にも例えば硫酸バリウムなどの離型剤が知られている。
【０００４】
このようにアノードの形状を整える、すなわち鋳型から剥ぎ取る際に発生するアノード曲がり、或いはアノード表面に発生する凹凸、アノード鋳造（熔湯の鋳込み）時に端部に発生する鋳張りなどを抑制することは、後工程である電解工程で良好な操業を行うために重要である。
【０００５】
ところで、アノード形状の不具合として鋳造後のアノード側面にクラックが発生する場合がある。通常、深さがアノード厚の１／３程度以下のクラックであれば、後工程である電解工程に影響は無いが、これ以上の大きさのクラックが発生すると、アノードにとっての電解工程の終期になり、電解によってアノードは減肉して薄くなるため、クラックが急速に進展して構造的に破壊し、電解槽の中で正常な姿勢（懸垂状態）を保つことが出来ずに、破片が電解槽中に落ち込むなどの問題点が発生して、電解工程に悪影響を及ぼすが、従来の技術では、その対応が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９１１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アノードの凝固過程に限らず、通常、鋳造工程においては、鋳型の中心部と周縁部で冷却速度の差がある。すなわち、中心部はなかなか冷えず、したがって冷却速度が小さく、これに対して周縁部では冷却速度が大きいということである。
このためアノードの鋳造工程でも、鋳型の位置によって凝固過程で発生する応力分布の偏りが発生し、特に周縁部では冷却速度が速く応力が集中するので亀裂が発生し、上記のような問題点が発生する。
【０００８】
もちろん、亀裂の低減のみに対応する対策では不充分であり、前記した、例えば鋳張りも同時に抑制可能な対策が求められる。しかも、保温設備など新規設備の設置による解決は、投資コストの増加、あるいは、冷却効率の調整および作業時間の変更による作業効率の低下などを招き易く、生産性や競争力の低下につながるため望ましくない。
【０００９】
以上のことから、本発明は、アノードの鋳造時に鋳型の中心部や周縁部における銅アノード内の冷却速度の偏りを緩和し、アノード周縁部の亀裂を抑制し、しかも鋳張りも悪化せず、コストも低い、銅電解用アノードの亀裂抑制方法、および鋳造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、離型剤の熱伝導率および散布方法に着目することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の第１の発明によれば、本体の頂部両側に一対の垂下用耳部を有する銅電解用アノードを、間欠的に回転移動するターンテーブル上の鋳型に鋳造する際、ターンテーブル上の離型剤散布位置において、硫酸バリウムより熱伝導率が高い離型剤（以下、離型剤ａと称すこともある）を、鋳造する鋳型の中心部に散布し、離型剤ａより熱伝導率が低い亀裂防止用離型剤を、鋳造する鋳型の周縁部に散布することを特徴とする銅電解用アノード周縁部の亀裂抑制方法である。
【００１１】
本発明の第２の発明は、第１の発明における硫酸バリウムより熱伝導率が高い離型剤（離型剤ａ）を鋳型の中心部に散布し、次いで離型剤ａより熱伝導率が低い亀裂防止用離型剤を鋳型の周縁部に散布することを特徴とする銅電解用アノード周縁部の亀裂抑制方法である。
【００１２】
本発明の第３の発明は、第１、２の発明における熱伝導率が高い離型剤（離型剤ａ）より熱伝導率が低い亀裂防止用離型剤が、硫酸バリウムであることを特徴とする銅電解用アノード周縁部の亀裂抑制方法である。
【００１３】
本発明の第４の発明は、銅電解用アノード本体の頂部両側に一対の垂下用耳部を有する銅電解用アノードを、鋳型を用いて鋳造する回転式銅電解用アノード鋳造装置において、その鋳型を間欠的に回転移動させるターンテーブル上の同一停止位置に、離型剤散布設備と、亀裂防止用離型剤散布設備を備え、鋳型の周縁部に離型剤ａより熱伝導率が低い亀裂防止用離型剤の散布用のノズルを備えていることを特徴とする回転式銅電解用アノード鋳造装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、亀裂防止用離型剤より熱伝導率の高い粘土等の離型剤ａと、硫酸バリウム等の亀裂防止用離型剤のノズルを同一のブロック位置に設置した場合、散布ノズルやフードなどの設備に大幅な改造を施すことなく、さらには、鋳張りの発生も悪化させること無く、アノードの亀裂を抑制し、銅電解工程におけるアノード落下などの問題点を解決することができるので、その工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のアノード鋳型および離型剤散布ノズル位置を示す概略図である。
【図２】従来技術のアノード鋳型および離型剤散布ノズル位置を示す概略図である。
【図３】実施例における離型剤散布のタイムテーブルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者らは、アノードの亀裂発生原因をアノード鋳造過程および温度分布を観察するとともに、種々検討し、アノード周縁部が中心に比べ早い段階で凝固するために、アノード全体の凝固収縮の応力が周縁部に集中し易く、特にその応力が大きくなる時に生じることを見出し、その部分にのみに亀裂防止用の熱伝導率の低い硫酸バリウム等の離型剤を用いることで鋳張りの発生を悪化させること無く、亀裂の発生を抑制できることを見出した。
【００１７】
すなわち、本発明の鋳造装置では、離型剤の種類を底面と側面で変更し、かつ散布ノズルを同一のブロックに設けたフード内に設置することにより従来の技術における問題を解決したものである。
本発明におけるターンテーブル上の同一停止位置において粘土水等の離型剤ａと、硫酸バリウム等の亀裂防止用離型剤を散布する場合の粘土水等の離型剤ａと硫酸バリウム等の亀裂防止用離型剤の鋳型に対する散布位置について図１を参照して説明する。
【００１８】
図１の斜線部分Ａに、亀裂防止用離型剤より熱伝導率の高い粘土水などの離型剤ａを散布し、斜線部分Ｂに、硫酸バリウム等の離型剤ａより熱伝導率の低い亀裂防止用離型剤を散布する。
すなわち、図１において鋳型１の中央部分に粘土等の離型剤ａ用のノズル先端部が位置するようにノズルを配置する。一方周辺部分に硫酸バリウム等の亀裂防止用離型剤の散布ノズルの先端部が位置するようにノズルを配置する。
たとえば図１において「○」印に粘土等の離型剤ａ、「△」印に硫酸バリウム等の亀裂防止用離型剤の散布ノズルを配置すればよい。
【００１９】
本発明における離型剤の散布順序は、粘土等の離型剤ａ用散布ノズルと硫酸バリウム等の亀裂防止用離型剤用散布ノズルとを備える散布ブロックに鋳型が、停止あるいは停止直前に、先ず離型剤ａを散布し、その鋳型がつぎのブロックへ移動を開始する直前までに亀裂防止用離型剤を散布する。
【００２０】
また、本発明の効果を充分に引き出すためには、硫酸バリウムより熱伝導率の高い離型剤ａに粘土を使用した場合、鋳型１枚当たり１０５〜１１５ｇの粘土を１．１〜１．５リットルの水に懸濁させた粘土水を、鋳型中央部分に散布する。さらに、離型剤ａより熱伝導率が低い亀裂防止用離型剤として硫酸バリウムを用いる場合、鋳型１枚当たり１４５〜１５５ｇの硫酸バリウムを０．７〜０．８リットルの水に懸濁させた溶液を鋳型所定部分に散布することが好ましい。それぞれ、散布後に鋳型表面において、適切な範囲に広がり、また、充分に水分が蒸発するために、上記の濃度と量の範囲が適している。
以下、実施例を用いて本発明を詳細する。
【実施例１】
【００２１】
１ブロックを１２〜１３秒で間欠的に回転移動し、かつ一定位置にある散布ブロックに１２〜１３秒停止するというサイクルで運転されるターンテーブルを用い、図３に示すタイムテーブルに従って各離型剤を散布した。
すなわち、離型剤ａはターンテーブル上の鋳型が前のブロックから回転移動を開始してから１１〜１２秒後、すなわち粘土等の離型剤ａの散布用ノズルと硫酸バリウム等の亀裂防止用離型剤の散布用ノズルが備えられる散布ブロックに停止する直前に粘土等の離型剤ａを離型剤散布用ノズルから散布を開始し、約５〜６秒の間、散布した。
【００２２】
次に、亀裂防止用離型剤の硫酸バリウムは、前のブロックからのターンテーブルの回転開始から２１〜２２秒後、すなわち散布ブロックに停止してから８〜９秒後に亀裂防止用離型剤散布用ノズルより約２〜３秒間散布した。
使用した散布用ノズルは、図１に示すように各々配置されている。すなわち、図１の「○」で示す位置から離型剤ａの粘土水を、「△」で示す位置から亀裂防止用硫酸バリウムを散布した。
なお、離型剤ａの粘土水は、鋳型１枚当たり１１０ｇの粘土を１．３リットルの水に懸濁させて鋳型中央部分に散布し、また亀裂防止用離型剤である硫酸バリウムを鋳型１枚当たり１５０ｇで０．７５リットルの水に懸濁させて鋳型側面部分に散布した。
【００２３】
このようにして鋳造を行った後、異なった１０の鋳造ロットから得られた各２０枚ずつ、計２００枚の銅アノードを取り出し、各銅アノードについて亀裂発生量を測定し、その測定結果の平均値を下記する表１に示す。
【００２４】
（比較例１）
図１の「△」で示す位置から、離型剤としてシリコンオイル（濃度１０重量％に水で希釈）を散布したこと以外は、実施例１と同様のターンテーブルを用い、かつ実施例１と同様の散布条件で鋳造を行った。
そして実施例１と同様に異なった１０の鋳造ロットから得られた各２０枚ずつ、計２００枚の銅アノードについて亀裂発生量を計測し、その結果の平均値を表１に示す。
【００２５】
（比較例２）
図２に示す「○」の位置から離型剤として粘土水を、「●」で示す位置から離型剤として硫酸バリウムを散布したこと以外は、実施例１と同様のターンテーブルを用い、かつ実施例１と同様の散布条件で鋳造を行った。
そして実施例１と同様に異なった１０の鋳造ロットから得られた各２０枚ずつ、計２００枚の銅アノードについて亀裂発生量を計測し、その結果の平均値を表１に示す。
【００２６】
【表１】
0005594602.tif 000002
【００２７】
表１から明らかなように、実施例１では比較例１、２と比較して、大幅に亀裂発生量は削減されており、鋳張りを悪化させることなく、亀裂を抑制する効果が得られることがわかる。
【図１】
0005594602.tif 000003
【図２】
0005594602.tif 000004
【図３】
0005594602.tif 000005