(57)【要約】本発明による方法は、金属材料から成る型を製造するために用いる。型は金属材料のための鋳型として構成されている。連続鋳造したストランドから切り離すことにより型ブランクを形成する。切り離した後、型ブランクに金属材料のための成形用のキャビティを形成させる。このような製造過程により鋳型は連続鋳造された材料から形成されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料から成る型を製造するための方法であって、型が金属材料のための鋳型として構成されている前記方法において、
連続鋳造したストランド（６）から切り離すことにより型ブランク（７）を形成し、次に型ブランク（７）に金属材料（１）のための成形用のキャビティ（５）を形成させることを特徴とする方法。
【請求項２】
銅アノードの生産のためにアノードネガティブ（５）を備えた鋳型を製造することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
型ブランク（７）を、連続鋳造した銅から成るストランド（６）から製造することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
型ブランク（７）を、連続鋳造した銅合金から成るストランド（６）から製造することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
型ブランク（７）を、角形のストランド（６）から製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
型ブランク（７）を、丸形のストランド（６）から製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
鋳型（４）の外側輪郭に対してより小さな横断面を備えた鋳造ストランド（６）を製造することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
鋳型（４）の外側輪郭と同じ横断面を備えた鋳造ストランド（６）を製造することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
鋳型（４）の外側輪郭に対してより大きな横断面を備えた鋳造ストランド（６）を製造することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
キャビティ（５）を形成する前に圧延過程により型ブランク（７）を加工することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
キャビティ（５）を形成する前に鍛造過程により型ブランク（７）を加工することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
キャビティ（５）を形成する前にプレス過程により型ブランク（７）を加工することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
材料切除によりキャビティ（５）を形成させることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
フライス過程によりキャビティ（５）を形成させることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
成形加工法によりキャビティ（５）を形成させることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
鍛造過程によりキャビティ（５）を形成させることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
プレス過程によりキャビティ（５）を形成させることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
工作物のための少なくとも１つの成形用キャビティを有する鋳型として構成された金属工作物を鋳造するための装置において、
鋳型（４）が連続鋳造した工作物として形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
鋳型がアノードを製造するためのアノードネガティブ（５）を備えていることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
鋳型（４）が銅から形成されていることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の装置。
【請求項２１】
鋳型（４）がＳＥ銅から形成されていることを特徴とする、請求項１８から２０までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２２】
鋳型（４）がＳＦ銅から形成されていることを特徴とする、請求項１８から２０までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２３】
鋳型（４）がＯＦ銅から形成されていることを特徴とする、請求項１８から２０までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２４】
鋳型（４）が銅合金から形成されていることを特徴とする、請求項１８から２３までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２５】
合金が１０％以下の合金物質を添加した銅から成っていることを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属鋳造品のための鋳型として形成されている金属材料から成る型の製造方法に関するものである。
さらに本発明は、アノードのための少なくとも１つの成形用キャビティを有する鋳型として構成されたアノード鋳造装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の輪郭を備えた工作物を製造するため、多数の金属材料が溶融状態で型の中へ鋳込まれる。たとえば銅アノードを製造する際にこの種の鋳造過程が行なわれる。銅アノードは、最終製品として高純度の銅を生成するために銅生産において中間ステップで製造されるものである。
【０００３】
典型的な銅生産は、まず硫化銅濃縮物からいくつかのプロセスステップを介して溶融と酸化とにより純粋な銅を成分としてほぼ９９％含んだ製品が製造されるようにして実施する。次にこの粗銅を電解槽のなかで電解精製処理して銅アノードを形成させる。粗銅をアノードに加工するための典型的な加工は、液状の粗銅を金型のなかへ鋳込むようにして行なう。特に、液状の粗銅を鋳込む前に分離材で被覆した銅製の型を使用すると、次の脱型過程が容易になることが明らかになっている。
【０００４】
型の製造は、金属溶融物の中に冷却したプランジャーを挿入するようにして行なうのが典型的である。プランジャーの輪郭は製造される金属工作物に対応している。プランジャーを型から切り離した後で、型を金属工作物の製造のために使用することができる。
【０００５】
鋳造されたこの種の型を使用する場合、型の耐久性が非常に制限されていることが明らかになった。型を製造する場合に材料応力が生じ、後に使用するときに亀裂を形成させる。比較的小さな亀裂であれば適当なコストで修復できるが、大きな亀裂が発生すると、以後型を使用することができなくなる。
【０００６】
型を製造するための他の製造過程、すなわち型を製造するための流動材料を固有の型の中に鋳込み、この固有の型の底部領域に、鋳造されるべきアノードに対する輪郭を予め設定するためのアノードモデルが得られるようにした製造過程においても、冷却過程時に同様の熱作用が発生し、この熱作用も材料内部応力を生じさせる。さらに、従来行なわれているすべての型製造方法の場合、金属工作物を製造するために十分精密な形状の型を得るには、鋳造した型を後加工する必要がある。
【０００７】
鋳造された型を使用する場合の他の問題は、個々の型が互いに異なっていることにある。その結果、特に型材料として銅を使用する場合、鋳造時に銅が酸素を吸収し、冷却過程時にガスが析出する。これにより孔が生じ、銅を使用する場合にはさらに酸化銅が析出することがある。この作用も、型を製造する場合およびその後金属工作物を生産する場合に不均一な放熱の原因になる。このような不均一な放熱は亀裂の形勢を促すものであり、亀裂の成長を加速させるものである。さらに、個々の型が互いに異なっていると、個々の型の耐久性がまちまちになり、その結果個々の型を絶えず交換せねばならないことになる。このため、金属工作物の製造時に生産が絶えず中断する。
【０００８】
鋳造されたこの種の型を使用する際の更なる欠点は、型の輪郭の変更を行なうのに比較的コストを要すること、型に材料欠陥があると、アノードネガティブが部分的に大きくなるので、比較的コストをかけて材料切除することによりこれを修正しなければならないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法を改善して、高品質で再現精度に優れた型を製造できるようにすることである。
【００１０】
また本発明の課題は、冒頭で述べた種類の装置を、鋳造されるべき金属工作物の長期にわたる可用性と高品質とが達成されるように構成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、本発明によれば、方法においては、連続鋳造したストランドから切り離すことにより型ブランクを形成し、次に型ブランクに金属材料のための成形用のキャビティを形成させることにより解決される。
【００１２】
また、装置においては、鋳型が連続鋳造した工作物として形成されていることにより解決される。
【００１３】
鋳型の出発材料として連続鋳造した材料を使用することにより、鋳型内部の材料特性が極めて均質になり、型内部の材料応力を十分に回避できる。連続鋳造したストランドを必要な数量の型ブランクに分割することにより、よって複数個のストランド片に分割することにより、個々の型ブランクは互いにほぼ同一の材料特性を有する。個々のブランクはストランドから切り離した後に適当な材料加工を施して、工作物を成形するためのアノードネガティブの輪郭を形成させる。この場合個々の型ブランクに対しては同じ加工法を施すので、これによっても非常に高度な再現精度が達成される。
【００１４】
有利な利用分野は、銅アノードを生産するための鋳型を製造する分野である。
【００１５】
鋳造した工作物の冷却時の効果的な放熱に関しては、型ブランクを、連続鋳造した銅から成るストランドから製造することが提案される。
【００１６】
材料特性をさらに改善するため、型ブランクを、連続鋳造した銅合金から成るストランドから製造する。
【００１７】
典型的な製造過程は、型ブランクを、角形のストランドから製造するようにして行なう。
【００１８】
また、型ブランクを、丸形のストランドから製造するようにしてもよい。
【００１９】
鋳造したストランドを加工する場合には、鋳型の外側輪郭に対してより小さな横断面を備えた鋳造ストランドを製造する。
【００２０】
型ブランクを直接切り離す場合、本発明によれば、鋳型の外側輪郭と同じ横断面を備えた鋳造ストランドを製造する。
【００２１】
同様に、鋳型の外側輪郭に対してより大きな横断面を備えた鋳造ストランドを製造してもよい。
【００２２】
典型的な加工過程は、鋳型を形成する前に圧延過程により型ブランクを加工することにある。
【００２３】
同様に、キャビティを形成する前に鍛造過程により型ブランクを加工してもよい。
【００２４】
さらに、キャビティを形成する前にプレス過程により型ブランクを加工してもよい。
【００２５】
工作物のための鋳造輪郭の形成は、材料切除によりキャビティを形成させることにより行なうことができる。
【００２６】
特に、フライス過程によりキャビティを形成させてよい。
【００２７】
これとは択一的に、成形加工法によりキャビティを形成させてもよい。
【００２８】
成形過程は、典型的には、鍛造過程によりキャビティを形成させることにより行なわれる。
【００２９】
さらに、プレス過程によりキャビティを形成させてもよい。
【００３０】
典型的な材料選定は、鋳型がＳＥ銅から形成されていることにある。
【００３１】
また、鋳型がＳＦ銅から形成されていてもよい。
【００３２】
さらに、鋳型がＯＦ銅から形成されていてもよい。
【００３３】
鋳型の材料特性をさらに改善させるため、鋳型は銅合金から形成されていてよい。合金要素としてはたとえば銀、クロム、ジルコン、マグネシウム、亜鉛、またはアルミニウムを使用できる。
【００３４】
典型的な合金成分は、合金が１０％以下の合金物質を添加した銅から成っていることによって定義される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１の実施形態によれば、金属工作物（１）はアノードの形態で実現することができる。アノードは実質的にアノード本体（２）と側方へ突出している担持細条部（３）から形成されている。この種のアノードは、銅製品の場合、電解槽のなかに吊り下げられ、担持細条部（３）を介して給電レール用の電気接点を形成する。電解槽に電流を流すと、アノードの材料が溶解し、カソード上に高純度の形態で析出する。カソードは典型的には特殊鋼から形成されている。
【００３６】
図２は側面図で、アノード本体（２）が比較的マッシブに形成されていることがわかる。このため、前記適用例においては、比較的多量の材料が電解過程のために提供されることになる。
【００３７】
図３は鋳型（４）を示している。鋳型（４）は図１の工作物を成形するためのアノードネガティブ（５）を備えている。
【００３８】
図４は横断面図であり、鋳型（４）がキャビティ（５）の深さに対し比較的厚い材料厚を備えていることがわかる。これは、流動材料をアノードネガティブ（５）内に流し込むときに鋳型（４）の反りを阻止する。
【００３９】
図５の図示によれば、鋳型（４）の製造は、まず鋳造されたストランド（ビレット）（６）からストランド片としての型ブランク（７）を切り離すように行なわれる。鋳造されたストランド（６）の材料特性が非常に均質であるので、個々の型ブランク（７）も互いに非常に均質な材料特性を有している。型ブランク（７）を切り離す前に、ストランド（６）を鋳造した型の中に残しておいてもよいが、ストランド（６）にまず他の横断面プロフィールを備えさせ、型ブランク（７）を切り離す前にたとえば圧延、鍛造、プレス等によりストランド（６）を成形してもよい。同様に、ストランド（６）から切り離した後に型ブランク（７）にまず、外側輪郭を変更させる成形過程を施してもよい。
【００４０】
アノードネガティブ（５）の輪郭を形成させるため、型ブランク（７）に種々の材料加工法を施してよい。特に、プログラミングされた自動ＣＮＣフライス過程の適用が考えられる。同様に、他の切除加工法或いは成形法を適用してもよい。この場合も鍛造やプレスが挙げられる。
【００４１】
図６は、ストランド（６）の領域に個々の型ブランク（７）のための領域を位置決めするための配置構成の変形実施形態を示したものである。図６に図示した配置構成は、型ブランク（７）がストランド鋳造時の材料流動挙動の点でも非常に均質な特性を有することを保証する。図７も前記配置構成の変形実施形態である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】アノードとして形成された、成形した金属工作物の側面図である。
【図２】図１の線ＩＩによる側面図である。
【図３】図１のアノードを製造するための鋳型の平面図である。
【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶによる断面図である。
【図５】型ブランクを切り離すためのストランド領域をマーキングした、鋳造したストランドの平面図である。
【図６】ストランド領域の、図５に対する変形配置構成を示す図である。
【図７】ストランド領域の更なる変形配置構成を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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2006508801.tif 000011
2006508801.tif 000012
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